ES3040120T3 - System and method for monitoring hydrogeological risk - Google Patents

Abstract

La presente invención describe un dispositivo electrónico (2) y su método correspondiente para la monitorización de fenómenos hidrogeológicos, en particular la integridad de una barrera de protección contra caídas de rocas mediante la detección de cargas mecánicas que superan un umbral, como las causadas por impactos o flujos de detritos. El dispositivo cuenta con patas flexibles alargadas que sobresalen radialmente de la carcasa y se conectan a una superficie a monitorizar (es decir, una red de protección contra caídas de rocas) para detectar la tensión mecánica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para la vigilancia de un riesgo hidrogeológico

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo electrónico y electromecánico, un sistema y un método para la vigilancia y alerta de fenómenos hidrogeológicos. En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo electrónico, un sistema y un método para la vigilancia y alerta de los fenómenos hidrogeológicos que actúan sobre una barrera de protección contra caída de rocas, una red, un panel adherente, una barrera flexible para detritos, un flujo de detritos, un corrimiento de tierra superficial, una avalancha de nieve, una ribera o un terraplén.

En el análisis a continuación se considerará el ejemplo específico de un único dispositivo electrónico y electromecánico para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos. En particular, la presente invención se refiere también a una pluralidad de dispositivos electrónicos para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos en comunicación de datos entre sí.

Se entiende por cuenca de captación la porción de terreno desde la que el agua de lluvia o la nieve derretida que fluye por la superficie se acumula en un mismo curso de agua denominado cuenca de drenaje.

Técnica anterior

En la actualidad, los sistemas conocidos para la vigilancia y alerta se basan en una infraestructura robusta y pesada en términos de sensores, transmisión de datos e instalación, con elevados costes de funcionamiento e implementación, solo accesible al mundo altamente especializado de la geotecnia, la geomecánica y la geología. Por ejemplo, existen pocas experiencias y casos específicos para la vigilancia de barreras de protección contra caída de rocas, y esas pocas situaciones conocidas se refieren a sistemas con múltiples sensores instalados para verificar la estructura, tales como inclinómetros, galgas extensométricas en los frenos de las estructuras, cámaras y otros dispositivos con alto consumo energético y dificultades en la transmisión de datos.

Hasta la fecha, no es fácil, por lo tanto, obtener información sobre la eficacia de las barreras de protección contra caída de rocas, por ejemplo, si la estructura ha sufrido el impacto de un pedrusco y, por tanto, su eficacia se ha visto comprometida.

Los sistemas conocidos no son específicos para barreras ni para redes, sino que utilizan sensores de aplicación habitual en general a la geotecnia y adaptados al caso específico de vez en cuando.

Desde un punto de vista de uso, los sistemas conocidos son muy limitados porque requieren importantes recursos eléctricos para funcionar y una costosa infraestructura de radio, lo que se traduce en elevados costes de instalación y gestión, lo cual impide su uso en muchas aplicaciones debido a su inconveniencia.

A menudo, cuando se aplican tales sistemas, se encuentran en lugares remotos e inaccesibles, difíciles de alcanzar para las personas, a los que no llega la red eléctrica y/o las redes de telecomunicaciones.

Así mismo, la recopilación óptima de información y/o alertas de riesgo hidrogeológico en tiempo real no siempre es posible.

Un inconveniente de los sistemas de vigilancia conocidos es que no siempre es posible llevar a cabo a distancia un control de las condiciones de los dispositivos protectores, tales como las redes o barreras de protección contra caída de rocas, etc.

Las barreras de protección contra caída de rocas conocidas se componen de módulos individuales de aproximadamente 8 a 10 metros de anchura y de 3 a 8 metros de altura cada uno, colocados uno al lado del otro para lograr el tamaño total deseado.

Hasta la fecha, no existe ningún sistema sencillo y específico que proporcione una alerta en tiempo real en caso de impacto en la barrera de protección contra caída de rocas o en el único módulo de la barrera, ni en redes adherentes y todas las demás aplicaciones. Se conocen sensores que se utilizan habitualmente en geotecnia y que se adaptan a estas aplicaciones de vez en cuando.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo electrónico, un sistema y un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que eliminan los inconvenientes de la técnica anterior.

El objetivo específico de la presente invención es proporcionar un dispositivo electrónico, un sistema y un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que sean seguros y eficaces.

Un objetivo específico adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo electrónico, un sistema y un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que sean fáciles de instalar, mantener y gestionar.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo electrónico, un sistema y un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que permitan autoabastecerse de energía durante un período de tiempo prolongado, sin necesidad de conectarse a una red eléctrica.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo electrónico, un sistema y un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que sean altamente fiables. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo electrónico, un sistema y un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que sean capaces también de transmitir señales de alarma en lugares inaccesibles no cubiertos por las redes de telecomunicaciones. Los documentos CN 103985225 B, CN 103132468 A y EP 0760989 A divulgan dispositivos de la técnica anterior.

Objeto de la invención

En unprimeraspecto de la invención, los objetivos anteriores se logran mediante un dispositivo electrónico y electromecánico para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos adaptado para detectar las tensiones en una superficie de control, como se describe en la reivindicación 1. Los aspectos ventajosos se divulgan en las reivindicaciones dependientes 2 a 8.

En unsegundoaspecto de la invención, los objetivos anteriores se logran mediante un dispositivo electrónico para la vigilancia y alerta de fenómenos hidrogeológicos adaptado para detectar las tensiones mecánicas, desplazamientos, cambios de estado debidos al paso de flujos de detritos, como se describe en la reivindicación 9.

Los aspectos ventajosos se divulgan en las reivindicaciones dependientes 10 a 11. En unterceraspecto de la invención, los objetivos mencionados anteriormente se logran mediante un sistema de vigilancia de fenómenos hidrogeológicos como se describe en la reivindicación 12.

Los aspectos ventajosos del sistema se describen en las reivindicaciones dependientes 13 y 14.

En uncuartoaspecto de la invención, los objetivos mencionados se logran mediante un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos, como se describe en la reivindicación 15.

En general, la invención ofrece los siguientes efectos técnicos:

- permite alertar y vigilar a distancia fenómenos hidrogeológicos en tiempo real, tanto en el caso de un evento como después del evento y de manera preventiva;

- permite vigilar fenómenos hidrogeológicos en ubicaciones que son inaccesibles y de difícil acceso;

- permite una vida útil prolongada del suministro de potencia de la batería;

- permite la transmisión de señales de alarma en tiempo real incluso en ausencia de redes de telecomunicaciones; - permite conocer a distancia la carga residual de la batería o cualquier anomalía de los dispositivos;

- mejora la productividad y la eficacia del seguimiento de fenómenos hidrogeológicos;

- su facilidad de uso permite una amplia distribución, mejorar la seguridad de las personas, la infraestructura, los asentamientos y las obras en general;

- su sencillez de uso permite su uso por parte de voluntarios de Protección Civil en caso de un evento, para la gestión de emergencias;

- la implementación del dispositivo con un sistema de identificación instalado en cada instrumento (del tipo NFC (comunicación de campo cercano)) permite identificar rápidamente la información sobre el propio dispositivo, el fenómeno hidrogeológico o el sistema de control de la inestabilidad (barrera de protección contra caída de rocas, red o barrera de detención de flujos de detritos, etc.).

En particular, la invención permite tener, en este último caso, directamente sobre el terreno (en el entorno), por ejemplo, para barreras de protección contra caída de rocas, los datos respectivos a la energía de disipación, el año de instalación, la entidad propietaria, etc. Así mismo, la invención permite determinar la ubicación exacta donde apareció el fenómeno detectado, lo que permite intervenciones específicas en mucho menos tiempo y con unos costes determinados.

Las ventajas/los efectos técnicos mencionados, así como otras ventajas/otros efectos técnicos de la invención, surgirán con más detalle a partir de la descripción proporcionada en el presente documento a continuación de un ejemplo de realización proporcionado a modo de ejemplo no limitante y aproximado con referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

Para comprender mejor la invención y apreciar las ventajas de la misma, a continuación, se describen varias realizaciones de ejemplo no limitantes, haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 muestra un diagrama de bloques esquemático del sistema para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos de acuerdo con la invención;

- la figura 2 muestra, con más detalle, el dispositivo electrónico para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos de acuerdo con la invención, utilizado en el sistema electrónico de la figura 1;

- la figura 3 muestra una vista lateral del dispositivo electrónico de las figuras 1 y 2;

- la figura 4 muestra una vista superior de la sección IV-IV del dispositivo de la figura 3;

- la figura 5 muestra una vista en planta del dispositivo electrónico que comprende las patas de señalización;

- la figura 6a muestra una vista de la sección Vla-Vla del dispositivo de la figura 5;

- la figura 6b muestra un detalle de una vista lateral del dispositivo de la figura 6a, en donde la parte lateral y superior está retirada;

- - la figura 6c muestra una vista desde arriba del detalle de la figura 6b;

- - las figuras 7a, 7b y 7c muestran una realización alternativa del dispositivo de las figuras 6a, 6b y 6c;

- la figura 8a muestra una realización de las patas de señalización del dispositivo electrónico de las figuras 5, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c;

- la figura 8b muestra un detalle ampliado de una pata de la figura 8a;

- la figura 9 muestra un único módulo de una barrera de protección contra caída de rocas en vista frontal que comprende un dispositivo electrónico de acuerdo con la invención;

- la figura 10 muestra la barrera de protección contra caída de rocas de la figura 9 en una vista lateral;

- la figura 11 muestra la barrera de protección contra caída de rocas de la figura 9, mientras es golpeada por un pedrusco;

- la figura 12 muestra una vista lateral de la barrera de protección contra caída de rocas de la figura 11;

- la figura 13 muestra una vista frontal de una barrera de protección contra caída de rocas compuesta por varios módulos adyacentes similar a la de las figuras 9 y 10;

- la figura 14 muestra una vista frontal de una red o un panel adherido a la cresta de una montaña o colina con un dispositivo electrónico aplicado, de acuerdo con otro uso del dispositivo electrónico de la invención;

- la figura 15 muestra una vista de la sección XV-XV de la red o el panel de la figura 14;

- la figura 16 muestra una vista lateral de una barrera flexible para flujos de detritos que comprende un dispositivo electrónico de acuerdo con la invención;

- la figura 17 muestra una vista frontal de la barrera flexible para flujos de detritos de la figura 16;

- la figura 18 muestra la sección de un arroyo en un área de captación de agua con una realización alternativa de la invención para flujos de detritos;

- la figura 19 muestra otra vista del perfil de la realización de la figura 18;

- la figura 20 muestra una vista en planta de una pluralidad de dispositivos electrónicos de las figuras 18 y 19 aplicados a lo largo de la trayectoria de una cuenca de captación;

- la figura 21 muestra una vista en sección lateral de otra realización del dispositivo electrónico de acuerdo con la invención;

- la figura 22 muestra una vista superior del dispositivo de la figura 21 sin la cubierta superior;

- la figura 23 muestra una vista en planta de la aplicación del dispositivo de las figuras 21 y 22 a un pedrusco o un volumen rocoso inestable;

- la figura 24 muestra la aplicación de la figura 23 en una vista en sección lateral;

- la figura 25 muestra la aplicación de una pluralidad de dispositivos electrónicos en los bordes de un corrimiento de tierra superficial;

- la figura 26 muestra una realización del dispositivo electrónico que puede aplicarse a una avalancha de nieve; - la figura 27 muestra una pluralidad de dispositivos electrónicos de la figura 26 aplicados a una avalancha de nieve; - la figura 28 muestra una realización aplicable a riberas;

- la figura 29 muestra la realización de la figura 28 en sección;

- la figura 30 muestra una vista ampliada del dispositivo electrónico para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos de acuerdo con la invención utilizado en el sistema electrónico de la figura 1 en la configuración de alerta para barreras de protección contra caída de rocas;

- la figura 31 muestra una realización del dispositivo electrónico aplicado al montante lateral de una red contra caída de rocas, en una vista en perspectiva y en planta;

- la figura 32 muestra una realización del dispositivo electrónico aplicado al montante central de una red contra caída de rocas, en una vista en perspectiva y en planta;

- la figura 33 muestra un detalle del dispositivo electrónico fijado al montante de una red contra caída de rocas.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención

Se debe observar que, en la siguiente descripción, los bloques, componentes o módulos idénticos o análogos se indican en las figuras con las mismas referencias numéricas, incluso cuando se ilustran en diferentes realizaciones de la invención.

Con referencia a la figura 1, se muestra el diagrama de bloques del sistema electrónico 1 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos.

El sistema electrónico 1 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos comprende:

- un dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos;

- un dispositivo electrónico 40 interactivo inalámbrico;

- una red de telecomunicaciones 30.

El dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos se fija (por ejemplo, mediante abrazaderas de fijación) en una superficie de control S o en la superficie de un lateral o una ribera A próxima a un canal torrencial afectado por el paso de un flujo de detritos C1, C2, C3. El dispositivo electrónico 2 puede, a modo de ejemplo no limitante, plantarse con un piquete en el suelo o en la nieve o fijarse mediante cualquier otro medio. Cuando esto no sea posible, solo puede funcionar mediante el anclaje de las patas. Durante el uso, el dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos se coloca en una superficie de control S o cerca de un lateral o una ribera A (a modo de ejemplo no limitante, de un flujo de detritos).

A efectos de explicación de la invención, se supone, en lo sucesivo en el presente documento, que la superficie de control S en la que se aplica el dispositivo electrónico 2 puede estar, a modo de ejemplo no limitante, constituida por una barrera de protección contra caída de rocas, una red, un panel adherente, una barrera flexible para detener flujos de detritos, de un corrimiento de tierra superficial, un corrimiento de tierra, una avalancha de nieve, una ribera, una pendiente o un terraplén o el lecho de un arroyo o río. El dispositivo electrónico 2 comprende uno o más sensores o elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d que tienen la función de convertir una señal mecánica Fi en una señal eléctrica Si_ril, como se explicará con mayor detalle más adelante. La red de telecomunicaciones 30 tiene la función de conectar el dispositivo electrónico 40 interactivo con el dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos, mediante un elemento de red (que no se muestra en la figura). El elemento de red tiene la función de ejecutar un programa de software indicado en lo sucesivo en el presente documento como "programa servidor". El elemento de red es, por ejemplo, un servidor informático.

La red de telecomunicaciones 30 puede ser de tipo fijo (por ejemplo, Internet), móvil (por ejemplo, radio móvil 2G, 3G, 4G o 5G) o una combinación de fijo y móvil. La red de telecomunicaciones 30 puede ser una red inalámbrica de comunicación de datos a baja potencia para la aplicación del Internet de las Cosas ("IoT"), tal como, por ejemplo, LoRa<®>. Además, cada dispositivo electrónico 2 también puede enviar y recibir señales de datos a otro dispositivo electrónico 2 adyacente, y así sucesivamente, hasta alcanzar directamente el dispositivo electrónico 40 interactivo o hasta alcanzar un dispositivo electrónico 2 alcanzado por una red de telecomunicaciones de radio fija o móvil 30 de tipo 2G, 3G, 4G o 5G.

El conjunto de los tres programas de software se ejecuta, respectivamente, en el dispositivo electrónico 40 interactivo, en el elemento de red y el dispositivo electrónico 2 para la vigilancia tienen la función de vigilar fenómenos hidrogeológicos principalmente mediante la detección de tensiones mecánicas (o en la superficie de control o en el lado o la ribera de un canal torrencial afectado por el paso de un flujo de detritos) y, preferentemente, también la función de gestionar la batería y cualquier funcionamiento defectuoso de los dispositivos electrónicos 2, como se explicará con mayor detalle más adelante.

El dispositivo electrónico 40 interactivo tiene la función de recibir cualquier señal de alarma Si_all procedente de uno o más dispositivos electrónicos 2 de vigilancia, mediante un programa de software que se ejecuta en una unidad de procesamiento del dispositivo electrónico 40 interactivo. El dispositivo electrónico 40 interactivo puede ser de tipo fijo, tal como, por ejemplo, un ordenador personal fijo o un servidor. Como alternativa, el dispositivo electrónico 40 interactivo es de tipo móvil, tal como un portátil, un teléfono inteligente o una tableta, que puede transmitir y recibir tanto una señal inalámbrica de largo alcance S_Id (por ejemplo, radio móvil 2G, 3G, 4G, 5G o LoRa<®>) hacia uno o más dispositivos electrónicos 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos a través del elemento de red, y una señal inalámbrica de corto alcance, con el fin de controlar e interrogar el estado de carga residual de la batería o el funcionamiento de un dispositivo electrónico 2 determinado.

Como alternativa, el dispositivo electrónico 40 interactivo es un ordenador personal portátil. Con referencia a la figura 2, se muestra el diagrama de bloques del dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que comprende:

- una carcasa en forma de caja 3;

- uno o más elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d;

- un transceptor de señales inalámbricas de corto y/o largo alcance 5;

- una fuente suministro de potencia eléctrica 7;

- una unidad de procesamiento 20.

El dispositivo electrónico 2 puede comprender también una unidad de memoria 6.

Preferentemente, cada elemento de detección 4a, 4b, 4c, 4d es un sensor o transductor configurado para convertir una fuerza Fi (tensión mecánica provocada por el fenómeno hidrogeológico) en una señal eléctrica S_ril, S_mis; la conversión es directa y se basa en el desplazamiento de un resorte de contraste 12 o un imán 13 con respecto a un cuerpo conductor 14; tal desplazamiento respectivo convierte la tensión mecánica Fi en la señal eléctrica de acuerdo con la variación de resistencia del conductor 14 respectivo. En particular, el resorte de contraste 12 o imán 13 se extiende a lo largo de una dirección sustancialmente paralela a la dirección definida por una pata de señalización 10 (como se describe en lo sucesivo en el presente documento) a la que está conectado.

En este caso, cuando aparece un evento hidrogeológico, la tensión mecánica resultante incide en una o más patas de señalización 10, que, a su vez, transmiten la tensión mecánica Fi al elemento de detección 4a, 4b, 4c, 4d, 4i al que está conectada cada pata 10, y el movimiento respectivo entre el elemento de contacto 12, 13 y el contacto eléctrico 14 detecta la aparición del evento, tal como (alarma o advertencia).

Las figuras 6a, 6b, 6c y 7a, 7b, 8c muestran el elemento de detección de tipo mecánico y el elemento magnético. En el primer caso, en ambos extremos, el resorte 12 tendrá el clásico ojal que se fija con un tornillo y un perno, por un lado, a la pata 10 y, por el otro, al contacto en la tarjeta, que (a su vez puede ser magnético o de desgarro) se activa en caso de un evento. El resorte 12 se dimensiona, preferentemente, en función de la energía de activación mínima. En el segundo caso, es el imán 13 el que forma a la vez contacto y resistencia calibrada sobre la energía de activación. Este se fija, por un lado, a la pata 10 y, también, a través de un perno, por otro lado, a la electrónica del dispositivo 2. En el caso en donde es necesario detectar una señal de medición S_mis de la fuerza mecánica Fi aplicada (a partir de la tensión mecánica del fenómeno hidrogeológico) característica de la magnitud del fenómeno hidrogeológico que ha aparecido, cada elemento de detección 4a, 4b, 4c, 4d está constituido por un sensor o transductor de posición, por ejemplo, un resorte de contraste 12 o un imán 13 que se desliza sobre una placa o un contacto eléctrico 14. La magnitud del desplazamiento o la posición del resorte o imán con respecto al contacto eléctrico 14 determina la unidad de magnitud medida S_mis característica de la tensión mecánica Fi y se determina, por ejemplo, mediante un elemento de medición 25 (un potenciómetro, un sensor de proximidad u otro).

La fuente de suministro de potencia eléctrica 7 tiene la función de generar una señal de tensión continua de la batería interna Vbat_ipara alimentar los componentes electrónicos del interior del dispositivo electrónico 2, tal como la unidad de procesamiento 20, los elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d y el transceptor de señales 5. Por ejemplo, la fuente de suministro de potencia eléctrica 7 es una batería eléctrica del tipo LIPO ("batería de polímero de ion de litio") compuesta por celdas conectadas en serie, tal como para generar (en los terminales de la serie de las celdas) una tensión de batería interna Vbat_ique tiene un valor comprendido, preferentemente, entre 3,3 y 15 voltios en función del número de patas 10 o de elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d conectados, y de la autonomía requerida o la potencia de transmisión.

Como alternativa o además de la batería, pueden usarse paneles fotovoltaicos 18, capaces de recargar la fuente de suministro de potencia 7 primaria durante su uso normal o de proporcionar una carga auxiliar en caso de funcionamiento defectuoso o batería baja del dispositivo 2. El transceptor de señales inalámbricas 5 puede ser de largo alcance, de corto alcance o de ambos, y se alimenta mediante la fuente de suministro de potencia 7.

El transceptor de señales inalámbricas de largo alcance 5 está conectado eléctricamente con la unidad de procesamiento 20 y tiene la función de enviar una señal inalámbrica de largo alcance S_w_Id portadora de una señal de alarma S_all en el evento en que haya sido detectada por los elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d y, a continuación, reenvía dicha señal de alarma generada por la unidad de procesamiento 20 hacia el dispositivo electrónico 40 interactivo; así mismo, el transceptor 5 tiene la función de transmitir la señal inalámbrica de largo alcance S_w_Id portadora de la señal característica de la fuerza mecánica Fi detectada Si-ril por los elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d, así como otras señales con respecto al estado de funcionamiento del dispositivo y/o la batería y/o la posición del dispositivo.

La señal inalámbrica de largo alcance S_w_Id es, por ejemplo, de tipo radio móvil 2G, 3G, 4G o 5G, o de tipo LoRa<®>. El transceptor de señales inalámbricas de corto alcance 5 está conectado eléctricamente con la unidad de procesamiento 20 y tiene la función de recibir una señal inalámbrica de corto alcance S_w_sd portadora de una señal de alarma S_all en el evento en que haya sido detectada por los elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d y, a continuación, reenvía dicha señal de alarma generada por la unidad de procesamiento 20 hacia el dispositivo electrónico 40 interactivo; así mismo, el transceptor 5 tiene la función de transmitir la señal inalámbrica de corto alcance S_w_Id portadora de la señal característica de la fuerza mecánica Fi detectada Si_ril por los elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d, así como otras señales con respecto al estado de funcionamiento del dispositivo y/o la batería y/o la posición del dispositivo.

Las señales inalámbricas de corto alcance son, por ejemplo, del tipo Bluetooth o Wifi. La unidad de procesamiento 20 está conectada eléctricamente con el transceptor 5, con la unidad de memoria 6, con uno o más elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d mediante un bus de comunicación.

La unidad de procesamiento 20 es, por ejemplo, un microprocesador, un microcontrolador, un circuito electrónico programable o un circuito dedicado integrado.

En general, cabe señalar que, en el presente contexto y en las reivindicaciones posteriores, la unidad de procesamiento 20 se considera dividida en módulos funcionales distintos (módulos de almacenamiento o módulos de funcionamiento) con el único fin de describir sus funcionalidades de manera clara y completa.

Tal unidad de procesamiento puede comprender un único dispositivo electrónico, adecuadamente programado para realizar las funcionalidades descritas, y los diferentes módulos pueden corresponder a entidades de hardware y/o software de rutina que forman parte del dispositivo programado.

Como alternativa o adicionalmente, estas funciones pueden realizarse mediante una pluralidad de dispositivos electrónicos en los que se pueden distribuir los módulos funcionales mencionados anteriormente. La unidad de procesamiento 20 también puede usar uno o más procesadores para ejecutar las instrucciones contenidas en los módulos de almacenamiento.

Los módulos funcionales mencionados también pueden distribuirse en diferentes ordenadores locales o remotos, en función de la arquitectura de la red en la que residan.

La unidad de procesamiento 20 está configurada para procesar los datos de detección de una alarma hidrogeológica, cualquier funcionamiento defectuoso del dispositivo o la batería, o una batería baja. Cada elemento de detección 4a, 4b, 4c, 4d es conectable a un primer extremo de una o más patas de señalización 10 mediante un elemento de acoplamiento 16.

Cada pata de señalización 10 tiene una forma sustancialmente alargada y, durante el uso del dispositivo electrónico 2 para la vigilancia, está acoplada a la superficie de control S (por ejemplo, mediante abrazaderas de fijación) o al lado o la ribera A de un flujo de detritos (por ejemplo, conectando el segundo extremo libre a un peso o pedrusco dirigido hacia el fondo o lecho del flujo de detritos C1, C2, C3) y está configurado de manera que pueda transmitir una tensión mecánica Fi que actúe sobre el mismo al elemento de detección 4a, 4b, 4c, 4d que está conectado y que, a su vez, la transforma en una señal eléctrica Si_ril.

En una realización alternativa, la pata de señalización 10 comprende uno o más articulaciones 19. La presencia de articulaciones 19 permite adaptar la pata 10 a la forma de la red o de la superficie S en la que se aplica el dispositivo 2.

En particular, las patas de señalización 10 se extienden paralelas a la superficie de control S y están configuradas para transmitir la carga mecánica Fi que actúa (directa o indirectamente) sobre la superficie de control S a uno o más de dichos elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d.

Preferentemente, uno o más elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d comprenden un elemento capaz de medir la carga mecánica y generar una señal Si_mis característica de la carga mecánica Fi que actúa sobre la superficie de control S.

Preferentemente, las patas de señalización 10 son uno o más entre al menos barras, cables, alambres o cables de fibra óptica.

Preferentemente, el dispositivo electrónico 2 para la vigilancia incluye ocho patas de señalización 10. Preferentemente, el dispositivo electrónico 2 se fija en una posición sustancialmente central de la superficie de control S que se desea vigilar, como se muestra en las figuras 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,17, 23, 24 y 26.

En una realización alternativa de la presente invención, el dispositivo electrónico 2 se fija en el montante central y/o lateral 11 (como se muestra en las figuras 31 y 32, respectivamente), mediante tornillos o bandas metálicas (como se muestra en la figura 33) o elementos de fijación equivalentes, de modo que el dispositivo electrónico quede sólidamente constreñido a él.

En uno o más paneles S de la red contra caída de rocas, los alambres de señalización o patas 10 de los sensores se colocan en un número mínimo de dos patas 10 hasta un máximo que depende de la electrónica utilizada, pero puede ser, por ejemplo, en múltiplos de ocho patas 10. La longitud de cada pata de señalización 10, que sale del dispositivo electrónico 2 y se abraza a la red S, depende de los coeficientes de deformación de la red S, en concreto, las energías para las que las redes S están dimensionadas para soportar diversos tipos de impactos (en la jerga, "clases de energía"). Las patas de señalización 10 pueden ser alambres con un diámetro que varía entre 1 mm y 15 mm, preferentemente de 1 mm a 7 mm, hechas de acero u otro material, calculado para intervenir en la longitud de deformación prevista de la red S en la clase de energía establecida. En una realización de la invención, es posible obtener, en la misma red contra caída de rocas, dispositivos 2 abrazados al montante 11 y/o dentro de la red S. La figura 30 muestra un dispositivo electrónico 2 de acuerdo con una realización, con forma sustancialmente cilíndrica, que comprende una carcasa en forma de caja 3, una primera cubierta 3a, una junta de sellado 3c, una cubierta superior 3b y una antena 50.

Preferentemente, la primera cubierta 3a cubre el área que comprende los sensores 12, 13 y la electrónica, mientras que la segunda cubierta 3b cubre la parte interior del dispositivo 2. La carcasa en forma de caja 3 del dispositivo electrónico 2, además de ser sustancialmente cilíndrica o redondeada, también puede tener forma cuadrada y/o rectangular.

De acuerdo con la invención, las patas de señalización 10 se extienden en forma de radios desde el dispositivo electrónico 2.

Preferentemente, las patas de señalización 10 son sustancialmente paralelas a la superficie de control S.

Cada pata de señalización 10 tiene la función de percibir la más mínima vibración o tensión mecánica que actúe sobre la superficie de control S. En particular, cada pata 10 detecta el estiramiento o desgarro que se produce directamente a lo largo de la misma pata y/o en la superficie de control S a la que está conectada la pata 10.

Las patas 10 pueden conectarse a una red de contención, directamente al suelo, una superficie o un sistema de vigas. Una tensión mecánica o fuerza Fi que actúa sobre la superficie de control S se transmite mecánicamente a una o más patas 10 y determina una variación de señal que es detectada apropiadamente por el elemento de detección 4a, 4b, 4c, 4d (a los que están conectados) y procesada por la unidad de procesamiento 20, lo que da lugar al envío de una señal de peligro o alarma Si_all al dispositivo electrónico 40 interactivo.

El dispositivo electrónico 2 de acuerdo con la presente invención es aplicable a una o más entre al menos una barrera de protección contra caída de rocas (figuras 9, 10, 11, 12 y 13), una red o panel adherente (figuras 14 y 15), una barrera flexible para detener flujos de detritos (figuras 16 y 17), una cuenca afectada por el paso de un flujo de detritos (figuras 18, 19 y 20), un corrimiento de tierra superficial (figuras 21, 22, 23, 24 y 25), una avalancha de nieve (figuras 26 y 27) o una ribera A (figuras 28 y 29).

De acuerdo con una posible realización de la invención, el dispositivo electrónico 2 comprende, además, un receptor 8 de la posición geográfica en la Tierra del dispositivo electrónico 2, por ejemplo, un satélite del tipo GPS (sistema de posicionamiento global): en este caso, el dispositivo electrónico 2 es capaz de proporcionar al dispositivo electrónico 40 interactivo la posición en la que está instalado.

De acuerdo con esta realización, la fuente de suministro de potencia 7 es tal como para alimentar, además, el receptor de posición geográfica 8.

En esta realización, la unidad de procesamiento 20 está, además, conectada eléctricamente al receptor de posición geográfica 8.

El transceptor de señales inalámbricas 5 está configurado, además, para transmitir, además de la señal de alarma S_all, también la posición geográfica del dispositivo 2.

El uso del receptor de posición geográfica 8 permite determinar la posición en la que está colocado el dispositivo electrónico 2 que ha generado la señal de alarma Si_all, recibida desde el detector de señales 4a, 4b, 4c, 4d del iésimo dispositivo electrónico 2.

Preferentemente, el dispositivo electrónico 2 comprende, además, un acelerómetro 9 configurado para detectar las vibraciones y los choques mecánicos que actúan directa o indirectamente sobre el dispositivo electrónico 2. De acuerdo con esta realización, la fuente de suministro de potencia 7 es tal como para alimentar el acelerómetro 9. Así mismo, la unidad de procesamiento 20 está, además, conectada eléctricamente al acelerómetro 9.

De acuerdo con una posible realización de la invención, el dispositivo electrónico 2 comprende, además, un dispositivo electrónico que permite que un sistema móvil (teléfono inteligente, tableta u otro), cuando se aproxime, proporcione información identificativa del dispositivo, el sistema (la barrera, la red u otro) y el evento de inestabilidad. Basándose en la tecnología NFC, este sistema permitiría a los operarios de Protección Civil, los responsables de las obras, los controladores de mantenimiento, etc. comprueben directamentein situdatos técnicos que habitualmente son difíciles de obtener. En este sentido, el dispositivo electrónico también actúa como base de datos para proporcionar tanto información como alertas.

En unprimer aspecto, la presente invención describe un dispositivo electrónico para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos adaptado para detectar las tensiones en una superficie de control S que puede ser la superficie de un elemento de contención (por ejemplo, una barrera de protección contra caída de rocas, una red, un panel adherido) o directamente la superficie del fenómeno hidrogeológico que se desea vigilar (por ejemplo, un corrimiento de tierra superficial, una avalancha de nieve, una ribera).

Con particular referencia a las figuras 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, el dispositivo electrónico para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos adaptado para detectar las tensiones en una superficie de control S está dispuesto dentro de una carcasa en forma de caja 3, cuya superficie inferior se apoya en la superficie de control S.

El dispositivo electrónico 2 de acuerdo con la presente invención comprende uno o más elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d configurados para convertir una señal mecánica Fi en una señal eléctrica Si_ril característica de la carga mecánica que actúa sobre la superficie de control de S.

El dispositivo electrónico 2 comprende también un transceptor de señales 5 configurado para transmitir y recibir datos (de corto, medio y/o largo alcance), una unidad de memoria 6 que comprende un valor umbral SOG; una fuente de suministro de potencia eléctrica 7 configurada para alimentar los diversos elementos del dispositivo 2 y una unidad de procesamiento 20, en conexión con cada uno de dichos elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d y con dicho transceptor de señales 5, configurada para procesar datos de vigilancia de riesgos hidrogeológicos. La unidad de procesamiento 20 comprende un módulo de entrada 21 configurado para recibir dicha señal Si_ril desde cada uno de los elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d; un módulo de comparación 22 configurado para comparar la señal Si_ril con un valor umbral SOG correspondiente; un módulo de transmisión 23 configurado para transmitir al transceptor de señales 5 una señal de alarma S_all en función de una coincidencia OK resultante de la comparación llevada a cabo por dicho módulo de comparación 22.

Además, la unidad de procesamiento 20 está ventajosamente configurada para conmutar, en función de las señales S_all; S_mis; S_bat, posiblemente recibidas desde uno o más de dichos elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d, el estado del dispositivo electrónico 2 desde unmodo de funcionamiento normal, en donde el transceptor de señales 5 del dispositivo electrónico 2 es capaz de transmitir las señales S_all; S_mis; S_bat, a unmodo de espera, durante el cual el dispositivo electrónico 2 funciona de tal manera que se minimiza el consumo de la electricidad generada por la fuente de suministro de potencia eléctrica 7. Esta disposición permite ahorrar aún más la duración de la fuente de suministro de potencia 7.

Las figuras 9 y 11 muestran un dispositivo electrónico 2 aplicado centralmente a una red contra caída de rocas, por ejemplo, del tipo que recubre muchos tramos de ferrocarril y carretera. La caída de rocas detenida por las redes solo es detectada "a simple vista" por el operario, que debe recorrer el tramo afectado hasta identificar el evento después de que haya aparecido.

Con el dispositivo electrónico de acuerdo con la invención, es posible conocer inmediatamente la situación cuando aparece el evento, evaluar la consistencia del fenómeno y los daños en la barrera, así como decidir las medidas que se deben tomar, prácticamente en tiempo real, a un coste muy bajo y de manera sencilla, pero, sobre todo, protegiendo la seguridad del operario que, de otro modo, iría a verificar la situación por sí mismo. Una garantía de seguridad tanto para quienes trabajan en el mantenimiento como para la gestión de las estructuras, así como las personas, empresas y sociedades protegidas por estas estructuras. Los dispositivos electrónicos también pueden accionar de manera independiente y directa dispositivos de alerta acústica o visual, o ambas configuraciones, con una amplia gama de sencillas combinaciones de programación y configuración.

En unsegundoaspecto, la presente invención se refiere a un dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos del tipo flujo de detritos, como se muestra en las figuras 18, 19 y 20. En este aspecto de la invención, el dispositivo electrónico 2 y las patas de señalización 10 conectadas al mismo son idénticos a los descritos anteriormente en relación con el primer aspecto.

En este aspecto, el dispositivo electrónico 2 se fija en el lado o la ribera A cerca de un arroyo de una cuenca de captación que puede verse afectada por fenómenos hidrogeológicos, a modo de ejemplo no limitante, procedentes de posibles flujos de detritos C1, C2, C3.

En esta realización alternativa, las patas de señalización 10 se mantienen "sumergidas" en el lecho L del arroyo a diversas alturas, por ejemplo, se mantiene en posición con el extremo libre de cada pata 10 conectado a un pedrusco u otro objeto presente. En esta realización alternativa, el dispositivo electrónico 2 para la vigilancia no se apoya en la superficie de control S como en las otras realizaciones de la invención, sino que se coloca fuera de ella (en el lateral o la ribera A), mientras que las patas de señalización 10 están orientadas a lo largo de una dirección sustancialmente oblicua o perpendicular con respecto a la superficie de un posible flujo de detritos C1, C2, C3. En particular, las patas de señalización 10 se extienden hasta el lecho L del flujo de detritos C1, C2, C3 que se desea vigilar y están configuradas para transmitir la carga mecánica Fi que actúa sobre cada una de ellas a uno de dichos elementos de detección 4a, 4b, 4c, 4d.

De esta manera, al colocar las patas 10 del dispositivo electrónico 2 a diferentes alturas, es posible conocer el caudal de paso de líquido que llega a las patas 10.

En una realización alternativa de la presente invención mostrada en las figuras 21, 22, 23 y 24, el dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos está constituido por carcasas en forma de caja 3a y 3b, unidas por dos o más elementos de conexión 17, y comprende un sensor o transductor de proximidad o acelerómetro 15 y los elementos ya descritos en relación con el dispositivo electrónico 2 mostrado en las figuras 2, 3 y 4.

En tal realización, durante el uso, el elemento inferior 3a se fija en la superficie de control S (por ejemplo, un volumen rocoso o un pedrusco inestable), mientras que las patas de señalización 10 se extienden desde el elemento superior 3b y se fijan a un área T colocada fuera de la superficie de control S, no afectada por los fenómenos hidrogeológicos. Preferentemente, la parte inferior 3a se fija en la superficie inestable S y sólidamente constreñida a ella.

Tanto la sensibilidad de las patas de señalización 10 como la señal de eventos S_acc procedente del acelerómetro determinan la activación del dispositivo electrónico 2 y el envío de la señal de alarma S_all.

El dispositivo electrónico 2 que se muestra en las figuras 23 y 24 puede comprender un panel solar 18 dispuesto en la superficie superior exterior del elemento superior 3b, y está configurado para proporcionar una fuente adicional de energía eléctrica adaptada para alimentar el dispositivo electrónico 2 y, posiblemente, también configurado para recargar la batería 7. Esto alargará la vida de la batería 7. El panel solar 18 puede estar presente en cada una de las realizaciones descritas en el presente documento.

En esta realización, si la superficie de control S inicia un movimiento o desplazamiento, por ejemplo, en la dirección aguas abajo, este desplaza el elemento inferior 3a junto con él, mientras que las patas de señalización 10 mantienen fija la posición del elemento superior 3b: se crea un desplazamiento hacia su elemento inferior 3a con respecto al elemento superior 3b.

La figura 25 muestra un sistema para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que comprende una pluralidad de dispositivos electrónicos 2 aplicados al límite de la superficie de control S, de tal manera que algunas patas de señalización 10 de cada dispositivo 2 queden fijadas en el área T no afectada por fenómenos hidrogeológicos. En una realización alternativa de la presente invención mostrada en las figuras 26 y 27, el dispositivo electrónico 2 para vigilancia es sustancialmente similar al que se muestra en las figuras 2, 3 y 4, y comprende, además, un elemento de fijación alargado (tal como un piquete o elemento similar) dispuesto firmemente en la superficie inferior (cuando está en uso) del dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de tal manera que, al dejar caer el dispositivo electrónico 2 sobre la superficie de control S de una avalancha de nieve, se planta sobre ella de manera estable e integral.

En esta realización alternativa, las patas de señalización 10 son flexibles y, antes de depositar el dispositivo electrónico 2 en la avalancha de nieve, se pliegan hacia el centro de la superficie superior del dispositivo electrónico 2 de tal manera que no obstruyan ni se dañen durante la etapa de colocación en la avalancha de nieve que se va a vigilar (normalmente, situado a gran altitud).

En el momento en que el dispositivo electrónico 2 se deja caer desde arriba por gravedad sobre el punto de la avalancha de nieve que se desea vigilar, las patas 10 están en posición plegada y, en el momento del impacto con la superficie S de la avalancha de nieve, las patas 10 se despliegan en forma de radios en todas las direcciones y en la totalidad de su longitud o extensión en la superficie de control S que se desea vigilar. El despliegue de las patas 10 se produce automáticamente con la liberación de un dispositivo mecánico (no mostrado en las figuras), una vez que la punta 24 del dispositivo 2 entra en contacto con la superficie.

El mecanismo de resorte se activa por el impacto del dispositivo con la superficie que se desea vigilar. El resorte se precarga y se mantiene en su posición mediante un mecanismo de palanca que se abre tras el impacto con el suelo, liberando instantáneamente el resorte que lanza las patas o los cables directamente al suelo. Un gancho de anclaje en el extremo de cada pata permite un anclaje en la superficie nevada tal como para permitir la identificación de la señal.

En otra realización alternativa de la presente invención mostrada en las figuras 28 y 29, el dispositivo electrónico 2 se utiliza para vigilar la inestabilidad o el derrumbamiento de las defensas de ribera o laterales de los cursos de agua. Los derrumbamientos de ribera aparecen a menudo debido a la presencia de nutrias o al deterioro estructural, o también por una ejecución incorrecta. Hasta la fecha, no existen sistemas de vigilancia si no es justamente para tales fenómenos. Mediante el tendido de fibras ópticas, el dispositivo electrónico 2 permite detectar para largos tramos de ribera las potenciales condiciones de deformación de la ribera lateral y permite acciones de reparación rápidas. El principio sigue siendo el de las patas 10 que, en este caso, son mucho más largas y hechas de fibra (óptica, carbono) que se tenderán a lo largo de las pendientes y las riberas laterales A, con distintas configuraciones en función del tipo de ribera. La deformación de la ribera detectada corresponde a la deformación de las fibras y, por tanto, a la transmisión de la señal de alerta S_all.

En unterceraspecto, la presente invención se refiere a un sistema 1 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos (figura 1), que comprende:

- al menos un dispositivo electrónico 2 para vigilar los fenómenos hidrogeológicos como se describe en el presente documento;

- un dispositivo electrónico 40 interactivo fijo o móvil que comprende un transceptor de señales configurado para recibir una señal de alarma Si_all indicativa del estado de peligro hidrogeológico detectado y transmitida desde el transceptor 5 de uno o más dispositivos electrónicos 2.

La transmisión de la señal de alarma S_all generada por un primer dispositivo electrónico 2 se transmite a los transceptores 5 de otros dispositivos electrónicos 2 adyacentes, hasta alcanzar el transceptor de dicho dispositivo electrónico 40 interactivo fijo o móvil, a través de una transmisión de un tipo punto a punto (monobanda), punto a multipunto (multibanda) o punto a todos (difusión).

En un sistema que comprende n dispositivos electrónicos 2, la identificación del i-ésimo dispositivo electrónico 2(i) que ha generado y transmitido una señal de alarma hidrogeológica Si_all tiene lugar mediante un código de identificación único cod_id enviado junto con la señal de alarma Si_all.

Así mismo, si el dispositivo electrónico 2(i) está equipado con un receptor 8 de la posición geográfica en la que está colocado, la señal Si_pos enviada junto con la señal de alarma Si_all permite identificar de manera remota y única (por ejemplo, en el dispositivo 40 interactivo) el dispositivo electrónico 2(i) que la ha generado.

Además, en caso de batería baja, el dispositivo electrónico 2 puede enviar una señal de batería baja al dispositivo 40 interactivo.

De manera similar, en caso de funcionamiento defectuoso o avería, el dispositivo electrónico 2 envía una señal al dispositivo electrónico 40 interactivo.

En uncuartoaspecto, la presente invención se refiere a un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos que comprende las siguientes etapas:

a) aplicar al menos una pata de señalización 10 a un elemento de detección 4a, 4b, 4c, 4d de un dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos como se ha descrito anteriormente;

b) aplicar dicho dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos y dicha al menos una pata de señalización 10 a una superficie de control S (o a una ribera A);

c) detectar una señal mecánica Fi que actúe sobre dicha superficie S por medio de dicha pata de señalización 10; d) convertir dicha señal mecánica Fi en una señal eléctrica Si_ril característica de la carga mecánica que actúa sobre dicha superficie de control S;

e) recibir dicha señal eléctrica Si_ril, S_mis desde dicho elemento de detección 4a, 4b, 4c, 4d;

f) comparar dicha señal Si_ril, S_mis con un valor umbral SOG correspondiente almacenado en una unidad de memoria 6;

g) enviar una señal de alarma de riesgo hidrogeológico S_all a un transceptor de señales 5 en función de una coincidencia verificada OK resultante de la comparación llevada a cabo por dicho módulo de comparación 22; h) transmitir dicha señal de alarma S_all al transceptor de un segundo dispositivo electrónico 2 para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos o al transceptor de un dispositivo electrónico 40 interactivo fijo o móvil.

La presente invención también se refiere a unkitpara la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos, que comprende al menos un dispositivo electrónico 2 para la vigilancia como se describe en el presente documento y una o más patas de señalización 10 que pueden acoplarse al mismo. El dispositivo puede equiparse opcionalmente con una memoria no volátil para que funcione como registrador de datos o un sencillo detector.

Tanto el sistema de adquisición como la transmisión están diseñados con tecnología de muy bajo consumo sobre la que se han implementado funciones específicas adaptadas para contener el consumo y optimizar la transmisión con protocolos loT (SigFox, LoRa, etc.). El resultado es una electrónica de tipo industrial (intervalo de temperatura ampliado) cuyo consumo promedio es del orden de microvatios/milivatios.

La transmisión de la información adquirida y/o procesada (en función de si está presente o no la función de registrador de datos), puede ser directa en la red (punto a red), punto a punto o punto a multipunto, con una cobertura promedio de varios kilómetros en frecuencias libres (por ejemplo, 868 MHz en Italia).

La transmisión aprovecha al máximo el potencial de las redes loT, lo que permite un envío promedio de al menos una señal de"still alive"(señal de vida) al día en ausencia de eventos, y un aumento, también progresivo, de la periodicidad de envío al aparecer un evento en una de las patas.

Preferentemente, las señales se transmiten mediante la tecnología del Internet de las Cosas de banda estrecha y el módulo de radio presente en el dispositivo electrónico está diseñado de tal manera que funciona con una autonomía de batería de al menos 3-5 años.

La cobertura de radio es de varios kilómetros en el caso de conexiones punto a punto, e ilimitada en el caso de conexión directa en la red de Internet.

Dicho de otra manera, sin necesidad de utilizar enlaces de radio específicos y con un sistema sencillo y económico, es posible vigilar en tiempo real eventos potencialmente peligrosos, gestionando la situación que ha surgido directamente desde la red o la aplicación. Esta posibilidad de uso resuelve los problemas existentes en la actualidad relativos a la alimentación de los sensores y del transceptor de señales en el entorno, especialmente en áreas montañosas o inestables, donde es difícil tener energía durante períodos prolongados y donde las transmisiones suelen ser difíciles de activar a menos que se tengan costes muy elevados.

Estos dispositivos electrónicos de vigilancia permiten una distribución amplia y generalizada de bajo coste y facilidad de uso, con una mejora de las condiciones de conocimiento y control del territorio y de los riesgos naturales y humanos y, por lo tanto, una mejor calidad de vida para comunidades enteras.

El dispositivo se coloca de acuerdo con la aplicación específica, se enciende y no es necesario hacer nada más. En condiciones extremas y de emergencia, algunas configuraciones del dispositivo permiten el lanzamiento o la descarga desde aviones o helicópteros, por ejemplo, para el control de avalanchas de nieve o corrimientos de tierra superficiales. Las aplicaciones, los ordenadores personales o las unidades de control proporcionan directamente información esencial del área en la que está instalado el dispositivo electrónico.

El dispositivo tiene una forma compacta (un recipiente circular de aproximadamente 25 cm de diámetro o menos) y se puede realizar con facilidad gracias a la sencillez con la que está hecho, fácil de transportar y aún más fácil de instalar. El dimensionamiento de los elementos sensibles (resortes, imanes, conductor de fibra, etc.) se rige por las normas que identifican las clases de energía que deben utilizarse, por lo tanto, en la producción no es necesaria una calibración específica, sino que, resulta extremadamente fácil colocar los elementos sensibles directamente en el lado de la electrónica, cerrando el recipiente en forma de caja. Durante la instalación, lo único que hay que hacer es conectar las patas correspondientes.

El dispositivo electrónico de la presente invención puede personalizarse fácilmente tanto para sensores "calibrados" a energías diferentes de las estándar, como para realizar sensores con patas diferenciadas para fines específicos. La conexión entre las patas y el dispositivo electrónico se realiza mediante tornillos de abrazadera especiales en el propio dispositivo. Este último puede estar sólidamente constreñido o no a la estructura en la que se instala, tanto si se trata de una superficie rígida como de una red u otro (suelo).

La forma y los materiales utilizados dependen de la aplicación específica, por ejemplo, es posible su inserción en recipientes flotantes, de tal manera que, ante acontecimientos tales como flujos de detritos o avalanchas de agua, salga principalmente a la superficie para garantizar la máxima probabilidad de transmisión de la señal, maximizando la potencia de transmisión.

Con este tipo de optimización de hardware y software, el sistema puede reducir su consumo casi a cero, permitiendo autonomías de hasta muchos años con baterías pequeñas. Al mismo tiempo, proporciona un autodiagnóstico que permite identificar averías o fallos de transmisión.

Además de la medición que identifica el evento y su ubicación, así como su posible intensidad (en el caso de las fibras ópticas); de hecho, cada transmisión comunica también dos informaciones importantes: el estado de la batería y las coordenadas geográficas. La primera es información básica para conocer el estado del sistema y permite planificar una posible sustitución rápida de las baterías, la segunda permite su recuperación en el caso de que, ante un acontecimiento muy importante, haya sido arrancada o empujada, pero no sumergida.

La fuente de suministro de potencia 7 prevista es una batería, pero es posible insertar pequeños paneles solares para que el dispositivo sea completamente autónomo con recarga interna.

Como puede entender claramente un experto en la materia, la invención permite superar los inconvenientes anteriormente señalados con referencia a la técnica anterior. En particular, la presente invención permite mejorar la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos en áreas inaccesibles, no cubiertas por redes de telecomunicaciones móviles 2G, 3G, 4G ni por la red eléctrica. Así mismo, permite gestionar y vigilar mejor los dispositivos instalados, sin tener que llegar a ellos para controlar su estado de funcionamiento. Así mismo, el dispositivo electrónico es compacto y robusto. La sencillez de los sensores y su robustez minimizan las actividades de mantenimiento, lo que hace que el dispositivo electrónico de la presente invención se adapte a todas las aplicaciones de vigilancia y alerta, también en condiciones ambientales extremas.

Como se ha descrito hasta aquí, el dispositivo de acuerdo con la invención sirve tanto para vigilar como para alertar, como en el instante en que detecta un riesgo hidrogeológico, envía una señal de alarma y también una señal de alerta acústica y visual, tanto desde el lugar donde está colocado como de manera remota. Así mismo, el dispositivo de acuerdo con la presente invención no solo encuentra uso en la prevención, sino también y, sobre todo, en el caso de un evento hidrogeológico y después del evento. Por último, el dispositivo tiene una aplicación en el ámbito de la gestión de alertas en el campo de la inestabilidad hidrogeológica y de ingeniería, y también por Protección Civil en caso de emergencia, para permitir a los operarios gestionar la evolución de los fenómenos hidrológicos. Es evidente que las características específicas se describen en relación con diferentes realizaciones de la invención con una intención ilustrativa y no limitante. Obviamente, un experto en la materia puede realizar otras modificaciones y variaciones de la presente invención, con el fin de satisfacer necesidades contingentes y específicas. Por ejemplo, las características técnicas descritas en relación con una realización de la invención pueden extrapolarse a partir de las mismas y aplicarse a otras realizaciones de la invención. Tales modificaciones y variaciones también se encuentran dentro del alcance de protección de la invención, como se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo electrónico (2) para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos, adaptado para detectar tensiones de una superficie de control (S), que comprende:

- una carcasa en forma de caja (3) apoyada en la superficie de control (S);

- uno o más elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d) configurados para convertir una señal mecánica (Fi) en una señal eléctrica (Si_ril) característica de la carga mecánica que actúa sobre la superficie de control (S);

- una pluralidad de patas de señalización (10) que se extienden en forma de radios desde el dispositivo electrónico, que se extienden paralelas a la superficie de control (S) y están configuradas para transmitir la carga mecánica (Fi) que actúa sobre la superficie de control (S) a uno de dichos elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d), en donde cada elemento de detección (4a, 4b, 4c, 4d) está conectado a uno o más de dichas patas de señalización (10);

- un transceptor de señales (5) configurado para transmitir y recibir datos;

- una unidad de memoria (6) que comprende un valor umbral (SOG);

- una fuente de suministro de potencia eléctrica (7) configurada para alimentar los distintos elementos del dispositivo electrónico (2);

- una unidad de procesamiento (20), conectada a cada uno de dichos elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d) y a dicho transceptor de señales (5), configurado para procesar datos de vigilancia de riesgos hidrogeológicos que comprende:

• un módulo de entrada (21) configurado para recibir dicha señal eléctrica (Si_ril) desde cada uno de dichos elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d);

• un módulo de comparación (22) configurado para comparar dicha señal eléctrica (Si_ril) con el valor umbral (SOG) correspondiente de la unidad de memoria (6);

• un módulo de transmisión (23) configurado para transmitir al transceptor de señales (5) una señal de alarma (S_all) en función de una coincidencia (OK) resultante de la comparación llevada a cabo por dicho módulo de comparación (22).

2. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde uno o más de dichos elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d) comprenden un elemento capaz de medir la carga mecánica y generar una señal (Si_mis) característica de la carga mecánica (Fi) que actúa sobre la superficie de control (S).

3. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde las patas (10) son uno o más entre al menos:

• barras;

• cables;

• alambres;

• cables de fibra óptica.

4. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende ocho patas de señalización (10).

5. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo electrónico (2) es aplicable a uno o más entre al menos:

- una barrera de protección contra caída de rocas;

- una red o un panel adherido;

- una barrera flexible para detritos;

- un flujo de detritos;

- un corrimiento de tierra superficial;

- una avalancha de nieve;

- una ribera (A).

6. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el transceptor de señales (5) está configurado para conectarse a un dispositivo electrónico (40) interactivo mediante una red de telecomunicaciones de largo alcance (30).

7. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el transceptor de señales (5) de un primer dispositivo electrónico (2) está configurado para transmitir y recibir datos desde el transceptor (5) de uno o más dispositivos electrónicos (2).

8. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios (8) adaptados para determinar una posición geográfica del dispositivo electrónico (2) y generar una señal (S_pos) que indica dicha posición geográfica.

9. Un dispositivo electrónico (2) para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos adaptado para detectar tensiones de flujos de detritos (C1, C2, C3), que comprende:

- una carcasa en forma de caja (3) apoyada en el lateral o la ribera (A) de un curso de agua interesado por el paso de un flujo de detritos (C1, C2, C3);

- uno o más elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d) configurados para convertir una señal mecánica (Fi) en una señal eléctrica (Si_ril) característica de la carga mecánica que actúa sobre la superficie de control (S);

- un transceptor de señales (5) configurado para transmitir y recibir datos;

- una unidad de memoria (6) que comprende un valor umbral (SOG);

- una fuente de suministro de potencia eléctrica (7) configurada para suministrar a los distintos elementos del dispositivo electrónico (2);

- una unidad de procesamiento (20), conectada a cada uno de dichos elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d) y a dicho transceptor de señales (5), configurado para procesar datos de vigilancia de riesgos hidrogeológicos que comprende:

- un módulo de entrada (21) configurado para recibir dicha señal (Si_ril) desde cada uno de dichos elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d);

- un módulo de comparación (22) configurado para comparar dicha señal (Si_ril) con el valor umbral correspondiente de la unidad de memoria (6) JAI (SOG);

- un módulo de transmisión (23) configurado para transmitir al transceptor de señales (5) una señal de alarma (S_all) en función de una coincidencia (OK) resultante de la comparación llevada a cabo por dicho módulo de comparación (22);

el dispositivo electrónico (2) comprende una pluralidad de patas de señalización (10) que se extienden hasta un lecho (L) del flujo de detritos (C1, C2, C3) que se desea vigilar y están configuradas para transmitir la carga mecánica (Fi) que actúa sobre cada una de las mismas a uno de dichos elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d), extendiéndose las patas de señalización en forma de radios desde el dispositivo electrónico y estando sumergidas en el lecho del arroyo a diversas alturas y orientadas a lo largo de una dirección sustancialmente oblicua o perpendicular con respecto a la superficie de un posible flujo de detritos, estando cada elemento de detección (4a, 4b, 4c, 4d) conectado a uno o más de dichas patas de señalización (10).

10. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el extremo libre (3b) de la pata de señalización (10) está conectado a un objeto pesado apoyado en el lecho (L) del flujo de detritos (C1, C2, C3).

11. El dispositivo electrónico (2) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha unidad de procesamiento (20) está configurada para conmutar, en función de las señales (S_all; S_mis; S_bat) recibidas desde uno o más de dichos elementos de detección (4a, 4b, 4c, 4d), el estado del dispositivo electrónico (2) desde un modo de funcionamiento normal, en el que el transceptor de señales (5) del dispositivo electrónico (2) es capaz de transmitir las señales (S_all; S_mis; S_bat), a un modo de espera, durante el cual el dispositivo electrónico (2) funciona de tal manera que se minimiza el consumo de la energía eléctrica generada por la fuente de suministro de potencia eléctrica (7).

12. Un sistema de vigilancia de fenómenos hidrogeológicos, que comprende:

- un dispositivo electrónico (2) para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores;

- un dispositivo electrónico (40) interactivo móvil o fijo que comprende un transceptor de señales configurado para recibir una señal de alarma (S_all) que indica un estado de peligro hidrogeológico detectado y transmitido al transceptor (5) por uno o más dispositivos electrónicos (2).

13. El sistema de vigilancia de fenómenos hidrogeológicos de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende una red de telecomunicaciones de largo alcance (30) configurada para conectar el dispositivo electrónico (40) interactivo con el dispositivo electrónico (2) para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos.

14. El sistema de vigilancia de fenómenos hidrogeológicos, de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, en donde la transmisión de la señal de alarma (S_all) generada por un primer dispositivo electrónico (2) se transmite a los transceptores (5) de otros dispositivos electrónicos (2), hasta alcanzar el transceptor de dicho dispositivo electrónico (40) interactivo fijo o móvil, a través de una transmisión de un tipo siguiente:

- punto a punto;

- punto a multipunto;

- punto a todos los puntos.

15. Un método para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos, que comprende las siguientes etapas:

a) aplicar una pluralidad de patas de señalización (10) en forma de radios a un elemento de detección (4a, 4b, 4c, 4d) de un dispositivo electrónico (2) para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones de 1 a 11;

b) aplicar dicho dispositivo electrónico (2) para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos y dicha pluralidad de patas de señalización (10) a una superficie de control (S);

c) detectar una señal mecánica (Fi) que actúe sobre dicha superficie (S) por medio de dicha pata de señalización (10); d) convertir dicha señal mecánica (Fi) en una señal eléctrica (Si_ril) característica de la carga mecánica que actúa sobre dicha superficie de control (S);

e) recibir dicha señal eléctrica (Si_ril) desde dicho elemento de detección (4a, 4b, 4c, 4d);

f) comparar dicha señal eléctrica (Si_ril) con un valor umbral (SOG) correspondiente almacenado en una unidad de memoria (6);

g) enviar una señal de alarma de riesgo hidrogeológico (S_all) a un transceptor de señales (5) en función de una coincidencia verificada (OK) resultante de la comparación llevada a cabo por dicho módulo de comparación (22); h) transmitir dicha señal de alarma (S_all) al transceptor de un segundo dispositivo electrónico (2) para la vigilancia de fenómenos hidrogeológicos o al transceptor de un dispositivo electrónico (40) interactivo fijo o móvil.