ITTO20130997A1 - Sistema per l'individuazione di contenitori rilasciati accidentalmente in mare - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SISTEMA PER L'INDIVIDUAZIONE DI CONTENITORI RILASCIATI ACCIDENTALMENTE IN MARE”

La presente invenzione si riferisce ad un sistema per l’individuazione di contenitori rilasciati accidentalmente in mare.

Ogni anno vengono rilasciati accidentalmente in mare un numero imprecisato di contenitori che in seguito ad eventi vari (collisioni tra navi, naufragi, eventi atmosferici, incaglio della nave, mancata assicurazione sulla nave) sfuggono dalle strutture della nave predisposte al loro alloggiamento. Purtroppo in molti casi tali contenitori contengono sostanze tossiche e la loro dispersione in mare costituisce un serio problema ambientale. A titolo di esempio, nel dicembre 2011 la nave cargo "Venezia" della Grimaldi Lines, in seguito a condizioni atmosferiche avverse, ha perso in prossimità dell’isola di Gorgona circa duecento fusti contenenti materiale potenzialmente tossico (catalizzatori esausti utilizzati per la desolforazione del petrolio). Solamente una parte di tali fusti sono stati recuperati.

Ogni anno viene anche perso un numero imprecisato di container i quali non solo concorrono all’inquinamento del mare ma possono costituire anche un serio problema per la navigazione. Ad esempio, secondo alcune fonti, si stima che in mare ogni anno vengano persi circa 10.000 container anche se il dato ufficiale di World Shipping Council (WSC) è molto minore, circa 1.000 container.

Il recupero dei contenitori caduti in mare è inoltre una operazione estremamente complessa e costosa; in molti casi, infatti, la forma e le dimensioni del contenitore non si discostano di molto rispetto alla forma ed alle dimensioni delle asperità presenti sul fondo marino e pertanto la loro ricerca mediante tecnologie sonar è estremamente difficile in quanto è difficile discriminare l’eco prodotto dal contenitore rispetto alla riflessione del fondo marino.

E’ pertanto sentita l’esigenza di realizzare un efficace sistema per l’individuazione di contenitori rilasciati accidentalmente in mare.

Il precedente scopo è raggiunto dalla presente invenzione in quanto questa è relativa a un sistema per l’individuazione di contenitori rilasciati accidentalmente in mare da una nave comprendente: - una pluralità di unità ciascuna delle quali è provvista di mezzi di fissaggio atti a collegare stabilmente l’unità su un rispettivo contenitore; - una unità di interrogazione disposta sulla nave ed atta a comunicare con dette unità; ciascuna unità comprendendo: una sezione a radio frequenza configurata per realizzare una comunicazione dati bi-direzionale attraverso un link radio short-range con una rispettiva sezione a radio frequenza della unità di interrogazione; una sezione acustica configurata per essere attivata automaticamente in seguito alla caduta in mare del rispettivo contenitore; detta unità di interrogazione cooperando con un sistema di localizzazione globale, in particolare un sistema di localizzazione GPS, ed essendo configurata per realizzare periodicamente le seguenti operazioni: inviare un segnale radio di interrogazione verso ciascuna unità; rimanere in attesa di un segnale di risposta da parte della sezione a radio frequenza di ciascuna unità; detto segnale di risposta contenendo un indicativo specifico rappresentativo di ciascuna unità; in assenza di ricevimento di segnale di risposta da parte di una unità memorizzare la posizione geografica proveniente dal sistema di localizzazione globale associandola all’indicativo della unità che ha mancato la risposta per memorizzare le coordinate in cui un contenitore è stato accidentalmente rilasciato dalla detta nave; detta sezione acustica, quando attivata, essendo configurata per generare un segnale trasmissibile in acqua di mare utilizzabile per la ricerca del contenitore.

L’invenzione verrà ora illustrata con riferimento alle figure allegate che ne rappresentano una preferita forma di realizzazione non limitativa in cui:

la figura 1 illustra, in modo schematico, un sistema per l’individuazione di contenitori rilasciati accidentalmente in mare; e

la figura 2 illustra un dettaglio del sistema di figura 1.

Nella figura 1 è indicato con 1, nel suo insieme, un sistema per l’individuazione di contenitori rilasciati accidentalmente in mare da una nave.

Nell’esempio di realizzazione illustrato è rappresentata una nave 3 cargo (la nave può essere di qualsiasi tipo in quanto i contenitori vengono persi da qualsiasi tipologia di natante) che trasporta contenitori 4 schematizzati come fusti (la forma dei contenitori può essere qualsiasi, ad esempio i contenitori possono essere anche molto grandi, ad esempio container, oppure comprendere casse, bidoni, ecc..).

Secondo la presente invenzione a ciascun contenitore 4 viene stabilmente fissata una unità 6 che verrà descritta in seguito. Ad esempio, qualora i contenitori 4 siano realizzati da fusti metallici cilindrici, può essere previsto un dispositivo di fissaggio 7 in forma di nastro metallico che avvolge stabilmente il contenitore 4 e che porta un involucro stagno 9 all’interno del quale sono alloggiati i componenti elettronici che realizzano l’unità 6 (figura 2). Il dispositivo di fissaggio 7 è atto a sopportare le elevate sollecitazioni che si generano durante la fase transitoria della caduta in mare del contenitore 4 dalla nave 3.

Sempre secondo la presente invenzione, è prevista una unità di interrogazione 12 disposta sulla nave 3 ed atta a comunicare, con le modalità che saranno chiarite in seguito, con tutte le unità 6 montate sui rispettivi contenitori 4. L’unità di interrogazione coopera con un sistema di localizzazione globale, in particolare un sistema GPS.

Con maggior dettaglio, l’unità 6 comprende una sezione a radio frequenza 13 in cui un circuito trasmettitore 13-TX ed un circuito ricevitore 13-RX sono configurati per realizzare una comunicazione dati bi-direzionale attraverso un link radio short-range con una rispettiva sezione a radio frequenza 14 della unità di interrogazione 12. Il link radio può operare fino ad una distanza limite di un centinaio di metri (ad esempio duecento metri); in seguito al superamento di tale distanza limite, il segnale prodotto dalla unità 6 non è più ricevuto dalla unità di interrogazione 12.

L’unità di interrogazione 12 è configurata per svolgere le seguenti operazioni:

- inviare un segnale radio di interrogazione verso ciascuna unità 6 (tipicamente il segnale di interrogazione può essere comune per tutte le unità 6);

- rimanere in attesa di un segnale di risposta da parte della sezione a radio frequenza 13 di ciascuna unità 6; ciascuna unità risponde al segnale di identificazione inviando un proprio indicativo specifico numerico;

- l’unità di interrogazione 12 contiene una memoria in cui sono mappati tutti gli indicativi numerici dei contenitori 4 caricati sulla nave 3;

- in assenza di ricevimento di segnale di risposta da parte di una unità 6 memorizzare la posizione geografica proveniente dal sistema di localizzazione globale associandola all’indicativo della unità 6 che ha mancato la risposta per memorizzare le coordinate in cui un contenitore è stato accidentalmente rilasciato dalla detta nave. E’ infatti chiaro come, in caso di rilascio accidentale di un contenitore in mare, il link radio con l’unità 6 associata a tale contenitore 4 si interrompe immediatamente; in corrispondenza di tale evento viene memorizzata la posizione geografica della nave 3 associando tale posizione a quella del contenitore 4 disperso. Dal momento che la perdita di contenitori, ad esempio in caso di forti mareggiate, avviene in intervalli di tempo successivi, vengono memorizzate le coordinate che definiscono le zone di mare in cui i contenitori sono stati persi. Ovviamente le coordinate geografiche sul fondo marino potrebbero essere diverse da quelle memorizzate, ad esempio a causa della corrente marina che agisce sul contenitore che sta affondando.

In ogni modo le informazioni memorizzate sono di grande ausilio per un successivo processo di recupero dei contenitori in quanto viene resa disponibile la posizione geografica del punto di caduta (l’ultima posizione conosciuta) di ciascun contenitore.

La sezione a Radio Frequenza 13 è costantemente alimentata da una batteria 15 (di tipo commerciale) ed opera preferibilmente in un range di frequenze di 2,4 GHz (la frequenza di 2,4 GHz è una frequenza libera che presenta grande attenuazione e quindi ben si presta a realizzare un sistema short range) ed utilizzando standard commerciali. La sezione a radio frequenza 13 coopera con una unità centrale a microprocessore (CPU 17).

La prima interrogazione eseguita dall’unità di interrogazione 12 viene attivata subito dopo il carico dei contenitori provvisti di unità 6 al fine di valutare il funzionamento del link radio short-range e conseguentemente verificare la presenza di tutti i contenitori caricati a bordo. In questo modo, la sezione a radio frequenza 13 è in grado di fornire il proprio stato di funzionamento in modo tale che sia possibile sostituire eventuali unità 6 guaste prima dell’avvio del trasporto marittimo. Come sopra detto, dopo la partenza della nave l’interrogazione viene eseguita automaticamente e periodicamente. Ad esempio, interrogando periodicamente le unità 6 con un intervallo di alcuni secondi, ad esempio ogni 4-5 secondi, si può avere una precisione inferiore ai 100 metri.

Secondo una variante dell’invenzione le sezioni a RF sono tutte atte a ritrasmettere i segnali associate ad un codice diverso dal proprio codice verso altre unità 6 per operare una modalità “mesh” in cui ciascuna sezione a radio frequenza 13 si comporta da “router” per stabilire una via di collegamento verso l’unità 12 attraverso altre unità che non possono trasmettere direttamente il segnale dalla unità di interrogazione in quanto, ad esempio, schermati da strutture metalliche della nave o da altri contenitori (schermo dovuto a container sovrapposti). Questa funzionalità elimina la necessità di dover dotare la nave di più unità di interrogazione 12 per poter connettere tutte le unità 6 presenti a bordo.

La unità 6 comprende inoltre una sezione acustica 20 la quale viene attivata in seguito all’ingresso in acqua del contenitore 4. A tale scopo viene utilizzato un sensore di acqua di mare 21 (di tipo noto) la cui uscita è monitorata dalla CPU 17; in presenza di acqua di mare, la sezione acustica 20 viene collegata ad una alimentazione costituita da una batteria 22 dedicata (e cioè distinta dalla batteria 15).

La sezione acustica 20 è collegata con un trasduttore 23 (ad esempio un trasduttore piezoelettrico) per trasmettere onde acustiche in mare e per ricevere onde acustiche utilizzate in una fase di ricerca del contenitore 4. La potenza irradiata dal trasduttore 23 è tale da assicurare una distanza massima operativa da 1000 metri fino alla quota massima operativa di 500 in condizioni di temperatura dell’acqua di mare costante (cioè in assenza di termoclivio).

In seguito all’alimentazione della sezione acustica 20 questa opera almeno una delle seguenti funzioni:

a) trasmette in modo continuativo un segnale avente frequenza e forma d’onda prefissata – tipicamente la frequenza è dell’ordine di qualche decina KHz; e

b) si pone in attesa di un segnale di ricerca avente frequenza e forma d’onda prefissata – in seguito al ricevimento di tale segnale, la sezione acustica 20 emette un segnale acustico di risposta avente frequenza, forma d’onda e durata prefissati e correlati con il proprio codice indicativo numerico. Tipicamente la frequenza è dell’ordine di qualche decina di KHz. In questo modo, è possibile localizzare e riconoscere i contenitori 4 che si trovano sul fondo del mare mediante segnali acustici di ricerca che vengono generati nella zona di mare indicata dalle coordinate geografiche sopra dette; in questa fase, l’unità 6 collabora alla sua scoperta rispondendo ai segnali acustici di ricerca. Tipicamente la sezione acustica 20 è programmata per rispondere in modo codificato emettendo una sequenza di impulsi che corrisponde al proprio identificativo numerico di interrogazione.

Qualora le due funzioni siano svolte contemporaneamente queste possono essere svolte in intervalli temporali (slot) successivi.

Il segnale proveniente dalla sezione acustica 20 viene ricevuto da una antenna direttiva 26a di un dispositivo di ricerca 26 portato da un imbarcazione 27 schematizzata, nell’esempio, da un gommone.

Anche le sezioni acustiche 20 possono operare in modalità “mesh” e cioè queste – quando in mare - sono tutte atte a ritrasmettere i segnali acustici associati ad un codice identificativo diverso dal proprio codice verso altre sezioni acustiche 20 per operare una modalità “mesh” in cui ciascuna sezione acustica 20 si comporta da “router” per stabilire una via di collegamento verso il dispositivo di ricerca 26 attraverso altre unità acustiche 20.

La ricerca viene svolta, mediante tecniche note, ad secondo le seguenti procedure:

- qualora sia utilizzata una unica imbarcazione, tale imbarcazione si muove secondo un percorso a spirale che porta l’imbarcazione a posizionarsi in pratica sulla verticale dell’unità 6);

- qualora siano utilizzate più imbarcazioni dotate di antenna direttiva, viene utilizzata una tecnica di ricerca che prevede la triangolazione;.

Ciascuna unità 6 è provvista di un codice a barre per la sua identificazione esterna.

L’unità 6 può essere provvista di una pluralità di sensori atti a rilevare:

- la temperatura della unità 6 (questi sensori possono essere utilizzati per ricercare eventuali incendi a bordo);

- l’inclinazione rispetto alla verticale della unità 6 (questi sensori possono essere utilizzati per rilevare eventuali disposizioni pericolose del carico)

- lo stato di carica delle batterie 15 e 22 (sensore di tensione);

- la pressione idrostatica che agisce sull’unità 6 (sensore di pressione);

- le accelerazioni applicate alla unità 6 (accelerometro);

- la presenza di eventuali gas nocivi oppure gas derivanti da processi di maturazione, putrefazione; - il livello di umidità;

- lI segnali rilevati dai sensori possono essere codificati ed inviati attraverso il link radio o il link acustico per trasmettere l’informazione associata al sensore stesso (temperatura, inclinazione ad esempio) ed attivare eventuali allarmi.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Sistema per l’individuazione di contenitori rilasciati accidentalmente in mare da una nave comprendente: - una pluralità di unità (6) ciascuna delle quali è provvista di mezzi di fissaggio (7) atti a collegare stabilmente l’unità (6) su un rispettivo contenitore (4); - una unità di interrogazione (12) disposta sulla nave ed atta a comunicare con dette unità (6); ciascuna unità (6) comprendendo: - una sezione a radio frequenza (13) configurata per realizzare una comunicazione dati bi-direzionale attraverso un link radio short-range con una rispettiva sezione a radio frequenza della unità di interrogazione (12); - una sezione acustica (20) configurata per essere attivata automaticamente in seguito alla caduta in mare del rispettivo contenitore (4); detta unità di interrogazione (12) cooperando con un sistema di localizzazione globale, in particolare un sistema di localizzazione GPS, ed essendo configurata per realizzare periodicamente le seguenti operazioni: - inviare un segnale radio di interrogazione verso ciascuna unità (6); - rimanere in attesa di un segnale di risposta da parte della sezione a radio frequenza (13) di ciascuna unità; detto segnale di risposta contenendo un indicativo specifico rappresentativo di ciascuna unità; - in assenza di ricevimento di segnale di risposta da parte di una unità memorizzare la posizione geografica proveniente dal sistema di localizzazione globale associandola all’indicativo della unità che ha mancato la risposta per memorizzare le coordinate in cui un contenitore è stato accidentalmente rilasciato dalla detta nave; detta sezione acustica (20), quando attivata, essendo configurata per generare un segnale trasmissibile in acqua di mare utilizzabile per la ricerca del contenitore. 2.- Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui, in seguito alla sua alimentazione, la sezione acustica (20) opera almeno una delle seguenti funzioni: a) trasmette in modo continuativo un segnale avente frequenza e forma d’onda prefissata; e b) si pone in attesa di un segnale di ricerca avente frequenza e forma d’onda prefissata – in seguito al ricevimento di tale segnale, la sezione acustica (20) emette un segnale acustico di risposta avente frequenza, forma d’onda e durata prefissati. 3.- Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui la sezione acustica (20) è configurata per emettere un segnale di risposta che comprende una sequenza codificata di impulsi che corrisponde al proprio identificativo numerico di interrogazione. 4.- Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la sezione a Radio Frequenza (13) è atta a ritrasmettere i segnali provenienti da altre unità (6) ed associate ad un codice diverso dal proprio indicativo specifico per operare una modalità “mesh” in cui ciascuna sezione a radio frequenza (13) si comporta da “router” per stabilire una via di collegamento verso l’unità di interrogazione (12) attraverso altre unità. 5.- Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui le dette sezioni acustiche (20) operano in modalità “mesh” e sono atte – quando disposte in mare - a ritrasmettere i segnali acustici associati ad un codice identificativo diverso dal proprio codice verso altre sezioni acustiche (20) per operare la detta modalità “mesh” in cui ciascuna sezione acustica (20) si comporta da “router” per stabilire una via di collegamento verso un dispositivo di ricerca (26) attraverso altre unità acustiche (20). 6.- Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità è provvista di almeno un sensore atto a misurare localmente una grandezza ed a trasmettere mediante il link radio short range l’informazione associata a tale grandezza. 7.- Sistema secondo una qualsisi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto sensore è compreso tra i seguenti: - sensore di temperatura utilizzabile per ricercare eventuali incendi a bordo; - sensore di inclinazione utilizzabile per rilevare eventuali disposizioni pericolose del carico; - sensore di tensione atto a rilevare lo stato di carica delle batterie (15 e 22) dell’unità; - sensore di pressione; - sensore di accelerazione - sensore di gas atto a rilevare eventuali gas potenzialmente nocivi oppure gas derivanti da processi di maturazione, putrefazione; - sensore di umidità;