Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles.

Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles.

La presente memoria descriptiva se refiere,

como su título indica, a un sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, se caracteriza por comprender una red inalámbrica (1) con topología mallada y alimentada a través de un sistema de suministro eléctrico autónomo, capaz de extraer la energía del entorno, independiente del resto de dispositivos instalados en un túnel, incorporando dispositivos de control (2 y 3), de señalización (4) de emergencias y de router (5), generando mensajes que comprenden varios canales sensitivos, visual, sonoro, y táctil, variando dinámicamente en tiempo real, para adaptarse de modo optimo a la situación del entorno, comunicados entre sí, e interconectados con el centro de control (6) de un túnel.

Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles.

Objeto de la invención La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a un sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles y dispositivos integrados en el mismo, caracterizado por comprender una red inalámbrica con topología mallada y alimentada a través de un sistema de suministro eléctrico autónomo, capaz de extraer la energía del entorno. El sistema propuesto es independiente del resto de dispositivos instalados en un túnel, no interfiriendo en su comportamiento, incorporando dispositivos de control, de señalización y de router, generando mensajes que comprenden varios canales sensitivos, visual, sonoro, y táctil, variando dinámicamente en tiempo real, para adaptarse de modo optimo a la situación del entorno, comunicados entre sí, e interconectados, con el centro de control de un túnel, planteando una inteligencia distribuida con capacidad de extracción de información del contexto, lo que le habilita para desarrollar el concepto de inteligencia ambiental, .

Antecedentes de la invención Actualmente en situaciones y contextos en los que resulta crítico transmitir algún tipo de información, mensaje o aviso, se recurre al uso de la señalización. La señal como imagen o representación que informa o avisa de algo sustituye a otros métodos de comunicación permitiendo una transferencia de información más rápida. Para poder transmitir la información, las señales deben ser visualizadas, es decir, deben de captar la atención de las personas a las que van destinadas el mensaje. Por este motivo el diseño de las mismas se debe basar en formas, colores y distribuciones geométricas, orientadas a captar y fijar la atención, de igual modo ha de ser entendida su iconografía y debe ser lo suficientemente autocontenida, como para poder transmitir el mensaje de modo universal y sin lugar a interpretaciones erróneas.

Habitualmente las señales transmiten información sobre el contexto en el que se encuentran y el modo de interactuar con él, por ejemplo, las señales viarias, más comunes, mantienen siempre visible su mensaje, que usualmente es estático. Existen otras señales que solo transmiten su mensaje ante ciertas circunstancias, este es el caso típico de las señales que se activan en casos de emergencia. En los casos de señalización de situaciones de emergencia, la información transmitida es crítica, ya que informa de riesgos potenciales o da soporte al modo de actuación, como es el caso de la señalización en caso de incendio. Por este motivo, estas señales son más frecuentes e imprescindibles en entornos complejos u hostiles, en los que se debe actuar con especial precaución, los túneles son un claro ejemplo de ello.

En la solicitud de patente P201100724 se describe un método y sistema inteligente para la gestión de emergencias en túneles de carretera, basado en que el personal encargado de gestionar la seguridad en un túnel de carretera dispone de un sistema inteligente que trabajando a tiempo real, brinda propuestas de decisión adecuadas en dependencia de la emergencia detectada. Además de la propuesta de decisiones, el sistema realiza un análisis de eventos precedentes similares, en base al análisis estadístico de la accidentalidad en túneles de carretera ofreciendo bajo una probabilidad dada, una estimación del alcance y consecuencias del incidente registrado, en relación al número y lesividad de personas involucradas en el accidente, además de las atrapadas en el túnel, de modo que, en el caso de decretarse la necesidad de evacuar el túnel por la gravedad del suceso, el método y sistema realiza una prognosis sobre el tiempo total necesario para proceder a la evacuación total del túnel, especialmente ideado para optimizar la toma de decisiones a la hora de gestionar una determinada emergencia,

Asimismo, existen diversas patentes, P9601957 “Sistema de iluminación para señales de tráfico", modelos de utilidad U200901552 "Panel luminoso de señalización vial" y U200200099 "Disposición de emisores ópticos y acústicos aplicable para la información de accesos y salidas de túneles, pasos a nivel y similares", relacionadas con la señalización autónoma, basada en sensores y en entornos hostiles,

Es posible encontrar información sobre sistemas de señalización, en la que, habitualmente se considera dichos elementos como dispositivos meramente pasivos, carentes de inteligencia, o limitándose a una mera autoiluminación con control temporal y de luz ambiente: En tal sentido, podemos referirnos al trabajo «Señalización de emergencia en túneles carreteros y ferroviarios, » N. Suárez, Obras Urbanas, 2009 y «Smart Signals: Enabling Traffic Controller Technology, » National Institute of Advanced Transportation Technology (NIATT) , 2006.

El diseño del sistema debe estar orientado al bajo consumo, para garantizar la máxima autonomía de los dispositivos. La captación de energía del entorno, o harvesting energético, es el proceso por el cual la energía derivada de una fuente del entorno es recogida y almacenada para un futuro uso por parte de un sistema autónomo, (a efectos ilustrativos, podemos referirnos al trabajo de J. A. Paradiso y T. Starner, «Energy Scavenging for Mobile and Wireless Electronics, » IEEE Pervasive Computing Journal, vol. 4, nº 1, Januar y 2005. y J. Krikke, «Sunrise for Energy Harvesting Products, » IEEE Pervasive Computing, vol. 4, nº 1, 2005.

En el harvesting de energía del entorno, existen gran cantidad de alternativas, (por ejemplo, J. M. Gilbert y F. Balouchi, «Comparison of Energy Harvesting Systems for Wireless Sensor Networks, » International Journal of Automation and Computing, vol. 5, nº 4, October 2008, aunque las fuentes energéticas típicas y a su vez más susceptibles de ser utilizadas son la luz, calor y el movimiento. Como muestra, nos podemos referir a, M. T. Penella-López y M. Gasulla-Forner, Powering Autonomous Sensors. An itegral approach with focus on solar and RF Energy Harvesting, Springer, 2011, Y. Kheng Tan y S. Kumar Panda, «Energy Harvesting From Hybrid Indoor Ambient Light and Thermal Energy Sources for Enhanced Performance of Wireless Sensor Nodes, » IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 58, nº 9, pp. 4424-4435, September 2011 y M. D. Archer y A. J. Nozik, Nanostructured and Photoelectrochemical Systems for Solar Photon Conversion, Imperial College Press, 2008.

También el uso de la energía generada por el tránsito que circula por el túnel por diversos medios:

• Por medio de la fuente eólica asociada al movimiento del aire creado, (a efectos ilustrativos, trabajos de Y. Kheng Tan, S. Kumar Panda, «Self-Autonomous WSN with wind energy harvesting for remote sensing of wind-driven wildfire spread» IEEE Transactions on instrumentation and measuremente, vol. 60, nº 4, Januar y 2011 y E. Sardini, M. Self-powered wireless sensor for air temperature and velocity measurementes with energy harvesting capability» IEEE Transactions on instrumentation and measurementel, vol. 60, nº 5, May 2011.

• Por medio de energía luminosa, a través de la iluminación artificial ambiental del tunnel (en tal sentido, véase referencia a Y. Afsar, J. Sarik, M. Gorlatova, G. Zussman, L. Kymissis « Evaluating Photovoltaic Performance Indoors» Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) 2012 IEEE y Hande et al., “Indoor solar energy harvesting for sensor network router nodes, ”

Microprocessors&Microsystems, vol.31, no.6, pp.420-432, 2007

• Por medio de vibraciones o movimientos generados por el tráfico, P. D. Mitcheson, E. M. Yeatman, G.

K. Rao, A. Holmes, T. Green, “Energy Harvesting From Human and Machine Motion for Wireless Electronic Devices” Proceedings of the IEEE Vol. 96, No. 9, September 2008.

• O sistemas que aprovechan el peso de vehículos sobre sistemas de presión, M. Vazquez-Rodiguez,

F.J. Jimenez, J. De Frutos, POEMMA-CEMDATIC R&D Group “Modeling Piezoelectric Harvesting Materials in Road Traffic Applications” ISBN: 978-1-61804-055-8, 1M. Vázquez-Rodríguez, 1F. J.JIMÉNEZ and 2J. DE FRUTOS - 1Department of Electronic Systems and Control – 1, 2 y Vettri. , Kausthubh. G.R Group “Green Energy- EZOWATT” 2011 IPCBEE vol.6 (2011) -1Department of Electronic Systems and Control – 1, 2.

De igual modo, todo sistema autónomo debe de hacer uso de técnicas de diseño electrónico de bajo consumo, , para un comportamiento óptimo del conjunto; en tal sentido, son remarcables los trabajos de, V. Raghunathan, C. Schurgers, S. Park y M. B. Srivastava, «Energy-Aware Wireless Microsensor Networks, » IEEE Signal processing magazine, 2002, J. Rabaey,...

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, caracterizado por comprender una red inalámbrica (1) con topología mallada y alimentada a través de un sistema de suministro eléctrico autónomo e independiente del resto de dispositivos instalados en un túnel, incorporando dispositivos de control (2 y 3) , de señalización (4) de emergencias y de router (5) , comunicados entre sí, e interconectados con el centro de control

(6) de un túnel.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 1, caracterizado por que dispone de suministro eléctrico autónomo e independiente del resto de sistemas y dispositivos instalados en el túnel, basado en baterías (7) ,

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 2, caracterizado por que incorpora un sistema de generación de energía para la recarga de forma autónoma de las baterías (7) , utilizando un sistema de recolección harvesting.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 1, caracterizado por que la red inalámbrica (1) comprende un circuito que integra un dispositivo de control principal (2) conexionado al centro de control (6) del túnel, vía bus, un dispositivo de control secundario (3) , situados uno en cada extremo del túnel, dispositivos de señalización (4) de emergencias, distribuidos a distancia equidistante y dispositivos de router (5) intercalados entre los dispositivos de señalización (4) de emergencias.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de control principal (2) interconecta, a través la red inalámbrica (1) , los dispositivos de señalización (4) de emergencia con el bus (10) del centro de control (6) del túnel, a través de una conexión segura, tomando la alimentación desde alguno de los circuitos del túnel, quedando instalado en un espacio destinado para la ubicación de equipos de control y gestión de los sistemas propios del túnel.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 5, caracterizado por que el dispositivo de control secundario (3) , se instala operando coordinado con el dispositivo de control principal (2) , operando conjuntamente y/o de modo independiente, ante fallo del control principal (2) .

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según reivindicación 5 y 6, caracterizado por que el dispositivo de control principal (2) y el dispositivo de control secundario (3) , comprenden un bus de conexión (8) , un bloque controlador (11) y toma de alimentación (12) .

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 5 a 7, caracterizado por que la dotación de conectividad adicional al dispositivo de control (2) con el centro de control (6) del túnel, se realiza a través de un canal auxiliar de datos móviles.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 1, caracterizado por que cada dispositivo de señalización (4) de emergencia, incorpora un sistema de iluminación mixto, basado tanto en retroiluminación como en indicadores fotoluminiscentes.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 9, caracterizado por que los dispositivos de señalización (4) de emergencia, son inalámbricos, con alimentación propia, sensores del entorno y posibilidad de trabajar de modo autónomo e independiente de las instalaciones nativas del túnel, permaneciendo apagados en reposo, activándose en caso de emergencia.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según reivindicación 9 y 10, caracterizado por que el dispositivo de señalización (4) comprende un bloque controlador (11) , un bloque de sensorizacion del entorno (9) , una batería (7) , la correspondiente señal (13) , un bus de entrada (14) para conexión de elementos externos y un bus de salida (15) de conexión de pequeñas cargas.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según la reivindicación 1, caracterizado por que los dispositivos de router (5) , refuerzan la estructura de la red inalámbrica (1) , permaneciendo conectados únicamente al bus (10) del túnel, disponiendo de una batería (7) de respaldo, quedando distribuidos entre los dispositivos de señalización (4) de emergencias a lo largo del túnel.

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según reivindicación 12, caracterizado por que el dispositivo de router (5) comprende una batería de respaldo (7) y un bloque controlador (11) .

– Sistema inteligente de señalización de emergencia en túneles, según reivindicación 12 y 13, caracterizado por incorporar un router (5) en el interior de un dispositivo de señalización (4) , disponiendo de ambas versatilidades en un solo dispositivo.