ITCE20110003A1 - Dispositivo per la supervisione e la gestione automatizzata della sicurezza negli ambienti di lavoro - Google Patents

Description

Dispositivo per la supervisione e la gestione automatizzata della Sicurezza negli ambienti di lavoro

La presente invenzione si riferisce alla realizzazione di un dispositivo (nel seguito denominato SC safety control) che consente l’applicazione di una tecnica di supervisione e gestione degli eventi che si verificano in un ambiente di lavoro (es fabbricatali li ere mobile, ecc.) a seguito delle attività degli operatori e deH’azione dei macchinari operanti nell’area di interesse. In particolare, il dispositivo SC proposto ha la finalità di evitare P insorgere di condizioni di pericolo negli ambienti di lavoro e di monitorare Π rispetto delle regole previste nel Piano Operativo di Sicurezza.

a) Campo della Tecnica

Il campo della tecnica è collegato a quello del monitoraggio distribuito attraverso reti di sensori wireless (WSN: Wireless Sensor Network),

Più in particolare, la tecnica utilizza, attraverso un approccio completamente distribuito, prevede che un dispositivo SC (caratterizzato da piccole dimensioni, leggerezza e robustezza) venga installato su ogni macchinario e venga dato in dotazione a ciascun operatore. Il dispositivo SC è in grado di rilevare le informazioni di sensori c attuatoli appositamente disposti nelle sue vicinanze e di verificare la validità ed il rispetto di precise regole che compongono il piano di sicurezza nel cantiere. Attraverso differenti tecnologie wireless i dispositivi intelligenti SC, appositamente distribuiti nel l’area di lavoro, sono in grado di interagire con l'ambiente e di comunicare con altri sensori e con un centro di supervisione delegato a registrare gli eventi segnalati e a prendere contromisure.

b) Stato dell'arte della tecnica

Attualmente non esiste un sistema per l'automazione della supervisione e del controllo della Sicurezza negli ambienti di lavoro.

Lo stato dell’arte della tecnica nel settore delle informazioni distribuite presenta solo sistemi che utilizzano una rete di sensori wireless (WSN); detti sistemi presentano alcuni i limiti tra cui:

sono dispositivi di ridotta intelligenza;

si limitano a comunicare le informazioni ad un unico centro di supervisione; collaborano solo per instradare le informazioni verso un nodo supervisore;

sono limitatamente programmabili e non hanno capacità di eseguire azioni in maniera adaltativa.

Il dispositivo SC realizzato si caratterizza invece per essere un sistema dinamico ed intelligente nel senso è in grado di saper adattare il proprio comportamento e dar luogo a reazioni opportune in base a un profilo definito dall'utilizzatore e corrispondente alla verifica automatica di un predefinito controllo (Piano di Sicurezza), Le azioni di prevenzione dinamica (es. emettere un allarme quando un operaio non indossa un dispositivo di sicurezza individuale, arrestare una macchina se presenta situazioni di contrasto con le regole di sicurezza, validare l’affidabilità di un’opera provvisionale, ecc), insieme alle azioni di monitoraggio passivo (es registrazione cronologica su una "scatola nera” di lutti superamenti delie soglie di controllo verificatesi in modo da renderli visibili agli organi di controllo) rendono il dispositivo SC unico e significativamente innovativo.

c) Descrizione della tecnica

La tecnica di supervisione che è possibile realizzare attraverso il dispositivo SC si basa sui seguenti punti:

localizzazione degli oggetti/persone presenti nel cantiere;

- localizzazione e nella identificazione del personale e delle attrezzature e/o impianti del cantiere;

- identificazione dell'oggetto;

- definizione e riconoscimento delle situazioni;

- verifica delle regole di sicurezza;

- reazione alle violazioni secondo le contromisure previste.

Si intende per "localizzazione” la possibilità di conoscere la collocazione spaziale di<'>un oggetto/individuo a!Fintemo dell’area di lavoro in un particolare istante. Si parla quindi di localizzazione sia spaziale che temporale.

Si intende per "identificazione” la possibilità di riconoscere per il particolare oggetto/individuo, già localizzato nello spazio e nel tempo, anche la categoria a cui appartiene, le nonne di sicurezza cui deve sottostare e lo stato in cui si trova (es.femio, in manovra, ecc.).

Per ogni oggetto/individuo, x, dell’area di lavoro viene riconosciuta la situazione descritta in ogni istante dai tre parametri posizione, identità, stato (p,i,s).

Per ogni situazione viene valutato l’insieme di regole di sicurezza da rispettare. Tali regole devono controllare la reciproca interazione tra gli oggetti/individui presenti nell’area di interesse e vanno pertanto applicate alla una n-upla di oggetti/individui rilevati istante per istante

L’insieme delle regole costituiscono il Piano Operativo di Sicurezza

La rilevanza di un sistema di questo tipo è motivata dall'elevato numero di incidenti che si verificano sui posti di lavoro, dalle diffuse cattive abitudini che consistono nel trascurare l’adozione delle norme prescritte da! Piano di Sicurezza , dalla impossibilità da parte degli organi preposti al controllo di effettuare verifiche capillari del rispetto di tali nonne, data la ridotta disponibilità di risorse.

I vantaggi deli’utilizzo di dispositivi SC:

A titolo di esempio si consideri un lavoratore che: 1 ) deve necessariamente indossare un casco, 2) che deve indossare delle bretelle di sicurezza quando lavora su una impalcatura, 3) deve essere avvertito se è prossimo a un sensore che segnala la temperatura superiore a 25°.

Nel caso 1) si vuole allertare l'utente con un segnale acustico e uno luminoso; nel caso 2) si intende avvertire Pulente, ma anche inviare un messaggio per registrare l'evento a un sistema remoto; nel caso 3) si intende solo registrare l'accaduto inviando il messaggio a un sistema remoto.

La tecnica proposta richiede che al casco, le bretelle e l'impalcatura siano associati delle etichette RFID, e l'utilizzo di sensori di temperatura con interfaccia RFID.

Il dispositivo verrà programmato con le seguenti 3 regole:

l;4456;PRESENCE;Default;Buzzer,Led

2;5520,3430;Default;

(NOT PRECENCE_1 ) -(PRECENCE_l & PREC ENCE_2);Buzzer,Led, Log

3;6660;(NOT PRECENCE)-(PRECENCE & (VALLJEF < 25));Log

Per le regole di controllo è stato definito un linguaggio ad hoc che può essere interpretato dal dispositivo una volta che le regole vengono opportunamente caricate attraverso il software fornito a corredo.

Ogni regola viene espressa secondo una sintassi appositamente definita:

<ID_Assertion>;

<IDl,...,IDn>[:comment_l, ,.„comment_n];

<expression> ; <parser> ;

<action> [, action]

• <ID Assertion> rappresenta un identificativo unico che corrisponde alla particolare regola ed è utilizzato per notificare al componente di livello III quale regola è stata violata.

• <IDl,ID2,...,IDn> rappresenta gli identificativi degli oggetti rilevati nello spazio. Possono corrispondere ad un preambolo che identifica tutti i dispositivi appartenenti ad una certa classe;

• [xomment 1, ...,comment n] sono etichette legate aH'idenlificativi, non hanno un significato rilevante per l’applicazione, ma possono essere utilizzali per migliorare la leggibilità della regola;

• <expression> rappresenta la condizione che deve essere valutata. Può coinvolgere costanti, variabili implicite e operatori;

• <parser> è una classe Java, caricata dinamicamente, in grado di interpretare e valutare il campo espressione della regola, il prototipo comprende realizza un parser utilizzalo di default che è in grado di interpretare le espressioni, del tipo illustrato nel seguito;

• <action> [, action] rappresenta una lista di azioni da eseguire, nel caso l’espressione risulti essere falsa.

Attualmente una espressione può utilizzare i seguetni operatori:

• operatori aritmetici:

• operatori relazionali e per la comparazione di stringhe: <, >, =, #, @

• operatori logici: (NOT), & (AND), — (OR)

l termini di un espressione possono essere costanti o parole chiavi che identificano gli oggetti e le informazioni fomite da questi. Parentesi tonde possono essere usate per definire relazioni di precedenza o per aumentare la leggibilità dell'espressione.

In Tabella 1 è riportata la lista e il significato delle parole chiavi, che descrivono le proprietà degli oggetti, utilizzabili in una espressione.

Parola Chiave Significato

IDVALUE Identificativo oggetto

VALUE Valore fornito dal sensore

PRESENCE Vero se l'IDVALUE è stato rilevato

CONTPRES Numero di ID appartenenti ad un certo

gruppo

1DREADER Identificativo del lettore

Tabella 1: Tabella delle parole chiave

Quando più IDs vengono riferiti nel secondo campo di una regola, è possibile usare un Ìndice per legare la parola chiave al particolare oggetto. Esempio: VALUE 1, ..., VALU%n si riferiscono al valore del primo e all'ennesimo ID che compare nella regola.

In Tabella 2 è riportata la lista e il significato delle parole chiavi, che descrivono le proprietà di una regola oggetti, utilizzabili in una espressione

Parola chiave Significato

CODE Identificativo della regola

DEVTYPE Identificativo dell'oggetto

DEVNAME Nome dell’oggetto (opzionale)

EXP espressione

Tabella 2: Parole chiavi identificative delle proprietà di una regola

f) Modo con cui è utilizzabile in ambito industriale

Integrato in una infrastruttura gerarchica di 3 livelli, il dispositivoSC consente al gestore di un area di lavoro di raccogliere il log degli eventi rilevati dal dispositivo e quindi di:

- disporre uno storico di ciò che avvenuto

- monitorare il corretto procedere delle operazioni

- prendere in prima persona o programmare delle contromisure in tempo reale o off-line.

La struttura gerarchica della infrastruttura è la seguente:

Il dispositivo SC entrerebbe a far parte del livello intermedio dì tale architettura dialogando con il 1 livello

I livello;

è costituito da sensori RF1D e dai dispositivi di pari livello che comunicano con una infrastruttura di rete via wireless o Bluetooth.

II livello:

è rappresentato dal dispositivo SC costituito da una serie di sensori elementari che sono progettati ad hoc per rilevare la presenza e/o il verificarsi di particolari eventi. Ogni sensore comunica una informazione e un identificativo che permette di legarlo ad un oggetto/individuo fisicamente presente nel cantiere.

Una estensione del modello può prevedere la presenza anche di attuatori a questo livello che oltre a comunicare il proprio identificativo e un valore, sono in grado di ricevere un comando dal dispositivo ed interpretarlo.

Ili livello:

è rappresentato dal sistema di supervisione. Questo raccoglie le informazioni comunicate dai dispositivi SC che si trovano nel cantiere presso postazioni fisse o che sono in movimento. In particolare attraverso una comune rete wireless ogni agente notifica la violazione di una regola al sistema di raccolta. Il sistema di raccolta registra l’evento e, se previsto, prende i provvedifienti necessari.

RIVENDICAZIONI

Le rivendicazioni della presente invenzione riguardano i seguenti elementi:

1.11 dispositivo SC embedded (Figura 1) in grado di rilevare, identificare e interagire con oggetti vicini e di riconoscere situazioni descritte da un insieme di regole che compongono il Piano di Operativo di Sicurezza dell’area di lavoro. Il dispositivo configurabile con il set di regole più opportuno è in grado di:

- valutare automaticamente e autonomamente la validità di ogni regola in relazione alle situazioni rilevate;

intraprendere le azioni specificate nella regola nei casi in cui questa non risultasse verificata.

2.11 dispositivo SC è dotato dì interfaccia wireless RF1D UHF (bj, attraverso la quale è in grado di rilevare, identificare e interagire con tutti gli oggetti circostanti sui quali è stata apposta una etichetta RFID, e con tutti i sensori/attuato ri distribuiti dotati di una interfaccia RFID compatibile.

3.11 dispositivo SC è dotato di una interfaccia wifi (c), per la comunicazione via rete con un sistema centralizzato, al fine di consentire: la registrazione certificata delle violazioni e delle situazioni rilevate dai diversi dispositivi distribuiti in tutta l'area di lavoro; l'applicazione di contromisure aggiuntive da una posizione privilegiata che ha una conoscenza completa di tutto il contesto.

4.11 dispositivo SC è dotato di una interfaccia Bluetooth (d) per la comunicazione con altri dispositivi dello stesso tipo attraverso una connessione ad-hoc o una rete PAN per supportare interazione tra i diversi dispositivi (Esempio: un dispositivo in via un comando di ALT a un macchina in movimento quando rileva la presenza di un dispositivo appartenente a un operaio o a un altra macchina).

5.11 dispositivo SC è dotato di un sistema di allarme sonoro(e) per segnalare, ove richiesto dalla particolare regola, eventuali violazioni o situazione di pericolo.

6.11 dispositivo SC è dotato di un sistema di allarme luminoso (0 per segnalare, ove richiesto dalla particolare regola, eventuali violazioni o situazioni di pericolo.

7.11 dispositivo SC è dotato di una batteria (g) per poter essere indossato dall'operaio.

8.11 dispositivo SC è dotato di ingressi e uscite digitali per l'interfacciamento ai sistemi di sensoristica/controlio dei macchinari su cui deve essere installato.

English version

l.The embedded device SC (Figure 1 ) can detect, identify and interact with dose objects and it can recognize particular context described by a set of rules, which compose a safety pian. The device that is configurable with thè best set of rules, depending on thè application context, supports: automatically check of each rule, according to thè detected events; execution of actions which are specified in each rule, on thè occurrence of each check failure.

2. The device SC is equipped with a wireless RFID LIHF interface (b), by which it can detect, identify and interact with ali thè physical objects nearby, that have been marked with a RFID tag. It can interact with all pervasive sensors/actuators equipped with a compliant RFID interface.

3.The device SC is equipped with a wifi interface (c), to support thè communication with a centralized system, in order to allow: a secure log of violations and of criticai events, which have been detected by thè distributed devices in thè working area; thè execution of centralized reaction from a privileged position that coliect a complete knowledgc ofthe context.

4.The device SC is equipped Bluetooth interface (d) to support thè communication and thè interaction with other devices of thè same type by an ad-hoc connection or by a PAN network. (E.G.: A devices send an ALT to a working machinery when it detect thè presence of another device owned by a worker or by another mobile machine.).

5. The device SC is equipped with an alarm System (e) to alert thè worker about violations or safety-critical situations, when it is required by thè specific rule whose checking has been failed.

ó.The device SC is equipped with a visual alami (0 to alert thè worker about violations or safety-critical situations, when it is required by thè specific mie whose checking has been failed.

7.The device SC is equipped w'ith a battery (g) to allow its wear-ability by thè worker.

S.The device SC is provided with a digitai input and output pins to support its to interfacing with sensors and actuators of thè machines where it will be installed.

Claims (1)

1. Il dispositivo SC entrerebbe a far parte del livello intermedio di tale architettura dialogando con il I livello I livello: è costituito da sensori RFID e dai dispositivi di pari livello che comunicano con una infrastruttura di rete via wireless o Bluetooth. II livello: è rappresentato dal dispositivo SC costituito da una serie di sensori elementari che sono progettati ad hoc per rilevare la presenza e/o il verificarsi di particolari eventi. Ogni sensore comunica una informazione e un identificativo che permette di legarlo ad un oggetto/individuo fisicamente presente nel cantiere. Una estensione del modello può prevedere la presenza anche di attuatori a questo livello che oltre a comunicare il proprio identificativo e un valore, sono in grado di ricevere un comando dal dispositivo ed interpretarlo. Ili livello: è rappresentato dal sistema di supervisione. Questo raccoglie le informazioni comunicate dai dispositivi SC che si trovano nel cantiere presso postazioni fisse o che sono in movimento, in particolare attraverso una comune rete wireless ogni agente notifica la violazione di una regola al sistema di raccolta. II sistema di raccolta registra l’evento e, se previsto, prende ì provvedimenti necessari. RIVENDICAZIONI Le rivendicazioni della presente invenzione riguardano i seguenti elementi: 1.Il dispositivo SC embedded (Figura 1) in grado di rilevare, identificare e interagire con oggetti vicini e di riconoscere situazioni descritte da un insieme di regole che compongono il Piano di Operativo di Sicurezza dell’area di lavoro. 11 dispositivo configurabile con il set di regole più opportuno è in grado di: - valutare automaticamente e autonomamente la validità di ogni regola in relazione alle situazioni rilevate; - intraprendere le azioni specificate nella regola nei casi in cui questa non risultasse verificata. 2.Il dispositivo SC è dotato di interfaccia wireless RFID UHF (b), attraverso la quale è in grado di rilevare, identificare e interagire con tutti gli oggetti circostanti sui quali è stata apposta una etichetta RFID, e con tutti i sensori/attuatori distribuiti dotati di una interfaccia RFID compatibile. 3.11 dispositivo SC è dotato di una interfaccia wifì (c), per la comunicazione via rete con un sistema centralizzato, al fine di consentire: la registrazione certificata delle violazioni e delle situazioni rilevate dai diversi dispositivi distribuiti in tutta l'area di lavoro; l'applicazione di contromisure aggiuntive da una posizione privilegiata che ha una conoscenza completa di tutto il contesto. 4.11 dispositivo SC è dotato di una interfaccia Bluetooth (d) per la comunicazione con altri dispositivi dello stesso tipo attraverso una connessione ad-hoc o una rete PAN per supportare interazione tra i diversi dispositivi (Esempio: un dispositivo in via un comando di ALT a un macchina in movimento quando rileva la presenza di un dispositivo appartenente a un operaio o a un altra macchina). 5.11 dispositivo SC è dotato di un sistema di allarme sonoro(e) per segnalare, ove richiesto dalla particolare regola, eventuali violazioni o situazione di pericolo. 6.11 dispositivo SC è dotato di un sistema di allarme luminoso (f) per segnalare, ove richiesto dalla particolare regola, eventuali violazioni o situazioni di pericolo. 7.11 dispositivo SC è dotato di una batteria (g) per poter essere indossato dall'operaio. 8.11 dispositivo SC è dotato di ingressi e uscite digitali per l'interfacciamento ai sistemi di sensoristica/controllo dei macchinari su cui deve essere installato. English version l.The embedded device SC (Figure 1) can detect, identify and interact with dose objects and it can recognize particular context described by a set of rules, which compose a safety pian. The device that is configurable with thè best set of rules, dependìng on thè application context, supports: automatically check of each rute, according to thè detected events; execution of actions which are specified in each mie, on thè occunrence of each check failure. 2.The device SC is equipped with a wireless RFID UHF interface (b), by which it can detect, identify and interact with all thè physical objects nearby, that have been marked with a RFID tag. It can interact with all pervasive sensors/actuators equipped with a compliant RFID interface. 3. The device SC is equipped with a wifi interface (c), to support thè communication with a centralized System, in order to allow: a secure log of violations and of criticai events, which have been detected by thè distributed devices in thè working area; thè execution of centralized reaction from a priviìeged position that collect a complete knowledge of thè context. 4.The device SC is equipped Bluetooth interface (d) to support thè communication and thè interaction with other devices of thè sanie type by an ad-hoc connection or by a PAN network. (E.G.: A devices send an ALT to a working machinery when it detect thè presence of anothcr device owned by a worker or by another mobile machine.).