ITVE20120006A1 - Dispositivo di rilevamento del passaggio di persone e/o oggetti in genere attraverso un varco. - Google Patents

Description

D ESC R IZ ION E

dell'invenzione avente per titolo:

"Dispositivo di rilevamento del passaggio di persone e/o oggetti in genere attraverso un varco"

La presente invenzione concerne un dispositivo di rilevamento del passaggio di persone e/o oggetti in genere attraverso un varco.

Sono noti dispositivi di rilevamento del passaggio di persone e/o oggetti, in particolare veicoli, attraverso un varco. Essi si sono rivelati alquanto utili per conoscere i flussi di movimento di queste persone e/o di questi veicoli all'interno di determinate aree per i più svariati motivi, quali l'ottimizzazione del traffico pedonale e veicolare in centri storici, il dimensionamento del trasporto pubblico, la valutazione di percorsi più frequenti in un centro commerciale e nelle corsie di un supermercato, esigenze di sicurezza, ecc. Essi inoltre vengono utilizzati per rilevare l'afflusso di persone in particolari aree (fiere, impianti sportivi), per regolamentare l'accesso in zone soggette a limitazioni (musei e gallerie d'arte), per controllare il movimento di persone con difficoltà motorie in strutture ad esse riservate (ospedali, casa di riposo).

I dispositivi di rilevamento tradizionali più diffusi sono essenzialmente di tre tipologie: a telecamera, a fotocellula ed a spira magnetica.

Inconvenienti dei dispositivi a telecamera consistono essenzialmente nel fatto di comportare possibili violazioni di privacy e di essere di difficoltosa installazione, che comunque è fissa e richiede supporti a muro, cavi di alimentazione ecc.

Inconvenienti dei dispositivi a fotocellula consistono nel fatto di richiedere un'installazione fissa con supporti a muro, con cavi di alimentazione ecc. e di non essere in ogni caso in grado di riconoscere passaggi contemporanei di più persone o di più veicoli.

Inconvenienti dei dispositivi a spira magnetica consistono nel fatto di richiedere un'installazione fissa, con la spira annegata nell'asfalto, e di essere sensibili solamente al passaggio di masse metalliche.

Scopo dell'invenzione è di realizzare un dispositivo che sia in grado di rilevare solamente l'evento del passaggio di persone e/o di oggetti attraverso un varco, senza peraltro riconoscere tale persona o tale oggetto, nonché di rilevare la sua direzione di movimento.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un dispositivo che consenta di essere installato in modo assai semplice, senza richiedere opere murarie o connessioni fisse con la rete elettrica di alimentazione.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un dispositivo che sia di agevole e rapido posizionamento e di altrettanto agevole e rapida rimozione.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare un dispositivo che sia in grado di rilevare il passaggio di più persone e/o di più oggetti contemporaneamente.

Tutti questi scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l'invenzione, con un dispositivo di rilevamento di passaggio di persone e/o di oggetti attraverso un varco, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di strisce di materiale conduttore sostanzialmente parallele tra loro, trasversali a detto varco, isolate elettricamente tra loro e superiormente associate ad uno strato di materiale, che occupa nella scala triboelettrica una posizione distante da quella occupata da detto materiale conduttore in misura tale da generare segnali di entità significativa al passaggio di una persona e/o di un oggetto su dette strisce, le quali sono individualmente collegate ad una unità di elaborazione di detti segnali.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in alcune sue preferite forme di pratica realizzazione riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui:

la figura 1 mostra in vista schematica dal basso un dispositivo di rilevamento secondo l’invenzione,

la figura 2 lo mostra in sezione trasversale ingrandita in una prima forma di realizzazione,

la figura 3 lo mostra nella stessa vista in una seconda forma di realizzazione, la figura 4 lo mostra nella stessa vista in una terza forma di realizzazione, la figura 5 mostra in funzione del tempo le forme d’onda dei segnali elettrici generati per effetto triboelettrico sulle differenti strisce al passaggio di una persona in un certo verso,

la figura 6 mostra le forme d’onda dei segnali elettrici generati al passaggio di una persona in verso opposto.

Come si vede dalla figura 1 , il dispositivo di rilevamento del passaggio di persone e/o oggetti in genere attraverso un varco secondo l’invenzione, indicato complessivamente con 2, comprende una pluralità di strisce 4 di materiale conduttore adagiate, parallelamente tra loro, su una superficie realizzata in un materiale che garantisca il loro reciproco isolamento elettrico. Vantaggiosamente, questa superficie è lo stesso pavimento isolante del varco.

Le strisce 4 sono disposte trasversalmente rispetto al varco e sono ricoperte da uno strato 6 di materiale avente caratteristiche triboelettriche diverse rispetto a quelle del materiale conduttore delle strisce 4. Più in dettaglio, il materiale di cui le strisce 4 sono realizzate ed il materiale di cui lo strato 6 è realizzato devono essere il più lontano possibile nella scala triboelettrica e comunque ad una distanza sufficiente da generare un segnale elettrico di ampiezza tale da consentirne la successiva elaborazione.

Il passaggio di persone e/o oggetti sullo strato 6 produce un contatto mediante strofinio tra quest’ultimo e le sottostanti strisce 4, e questo, grazie alla differenti caratteristiche di triboelettricità tra i materiali, genera per effetto triboelettrico un segnale elettrico in ciascuna striscia 4 di materiale conduttore.

Vantaggiosamente, lo strato 6 è realizzato in materiale impermeabile, per evitare che l’acqua od altri liquidi possano assorbire il segnale elettrico generato per effetto triboelettrico.

In una seconda forma di realizzazione, indicata in figura 3, ciascuna striscia 4 è ricoperta da un singolo strato 6; più dettagliatamente, è prevista una pluralità di strati 6, ciascuno dei quali copre la relativa striscia 4. Questa forma di realizzazione si presenta particolarmente vantaggiosa in quanto consente di scegliere durante la fase di installazione la distanza reciproca tra le strisce 4 rivestite con il relativo strato 6 ed in questo modo il dispositivo 2 viene assemblato in loco in funzione dello specifico contesto di applicazione.

Preferibilmente, lo strato 6 non aderisce completamente alle strisce 4, bensì forma un’intercapedine al fine di consentire allo strato 6 di avere un maggiore spazio utile di movimento e quindi di strofinio contro le strisce 4, in modo da aumentare l’effetto triboelettrico prodotto.

Il dispositivo 2 ha uno spessore complessivo rispetto alla superficie di appoggio, tale da non influire sulla camminata della persona o sulla traiettoria dell’oggetto in transito.

Le strisce 4 di materiale conduttore sono poste ad una distanza reciproca tale che almeno due di esse siano interessate dal passaggio della persona e/o dell’oggetto.

Nel caso il dispositivo sia destinato a rilevare il passaggio di una persona, le strisce 4 sono distanziate tra loro in modo tale che mediamente la calzatura di questa interessi almeno due strisce; indicativamente le strisce 4 hanno larghezza di circa 1 cm e sono disposte ad una distanza reciproca di circa 5 - 6cm.

Nel caso il dispositivo sia destinato a rilevare il passaggio di un veicolo, le strisce 4 sono distanziate tra loro in modo tale che mediamente la ruota della macchina interessi almeno due di queste, tenendo conto del tipo di veicolo nonché della velocità di percorrenza del varco.

In una terza forma di realizzazione, rappresentata in figura 4, le strisce 4 di materiale conduttore sono ricoperte sia superiormente che inferiormente dallo strato 6, che quindi le riveste completamente. Lo strato 6 è, a sua volta, rivestito esternamente, sia superiormente che inferiormente, da un secondo strato 12, in materiale impermeabile; tra il secondo strato 12 ed il primo strato 6 sono lasciate delle intercapedini al fine di consentire il movimento per strofinio tra questi due strati, a seguito del passaggio della persona e/o dell’oggetto sul secondo strato superiore 12. Il materiale di realizzazione dello strato 6 ed il materiale di realizzazione dello strato 12 occupano posizioni distanti nella scala triboelettrica e tali da generare un segnale elettrico sufficiente per la successiva elaborazione. Il segnale elettrico che si genera per effetto triboelettrico dallo strofinio dello strato 12 sullo strato 6 in corrispondenza di ciascuna striscia 4 di materiale conduttore viene poi trasferito ad un’unità di elaborazione 10, alla quale ciascuna striscia 4 è individualmente collegata.

In questo modo i segnali elettrici generati per effetto triboelettrico ed immagazzinati in ciascuna striscia 4 sono trasmessi all’unità di elaborazione 10, dove vengono opportunamente processati, mediante mezzi e metodi noti, e trasformati in segnali digitali.

In dettaglio, i suddetti segnali digitali veicolano un’informazione, in funzione del tempo, relativa aN’ampiezza del segnale elettrico generato per effetto triboelettrico. Sostanzialmente, ciascun segnale digitale è formato da una successione di coppie di valori formate daN’ampiezza del segnale elettrico e dal relativo istante temporale di acquisizione.

Al fine di determinare la direzione di passaggio delle persone e/o oggetti, l’unità di elaborazione è programmata per operare come segue:

- con un filtro passa basso avente frequenza di taglio particolarmente bassa, ad esempio di circa 10 Hz, ed ordine elevato, ad esempio 8, viene praticamente eliminata dal segnale la componente della frequenza di rete. Da un punto di vista più generale la frequenza di taglio del filtro passa basso ed il suo ordine devono essere tali da attenuare di almeno 40 db la componente della frequenza di rete

- le strisce 4 di materiale conduttore sono numerate in modo incrementale secondo una direzione 20. Nell’esempio rappresentato in figura 1 , si ha prima la striscia 41 , poi la 42, poi la 43 ed infine la 44 e da ciascuna di queste strisce 41 , 42, 43 e 44 proviene un segnale, rispettivamente 51 , 52, 53, e 54. Per ciascun di questi segnali viene ricavato il valore massimo e ad esso viene associalo l'istante temporale corrispondente ad esso; - tra i valori massimi di ciascuno dei segnali 51 , 52, 53 e 54 si eliminano quelli inferiori ad una certa soglia e quelli aventi tra loro distanze temporali inferiori ad un certo intervallo di circa 0,5 secondi e cioè del tempo intercorrente tra l’appoggio del tacco e l’appoggio della restante parte di una calzatura;

- a seguito di questa selezione, gli istanti temporali rimanenti, ciascuno relativo ad una sola striscia, vengono ordinati in modo crescente; se, come rappresentato in figura 5, l'istante temporale del picco del segnale 51 relativo alla striscia 41 precede l'istante temporale del picco dei segnali 52, 53 o 54 relativi rispettivamente alle strisce 42, 43 e 44, allora la direzione di transito è quella indicata dalla freccia 20; se, come rappresentato in figura 6, l'istante temporale del picco del segnale 51 relativo alla striscia 41 segue l'istante temporale del picco dei segnali 52, 53 o 54, relativi rispettivamente alle strisce 42, 43 e 44, allora la direzione di transito è opposta rispetto a quella indicata dalla freccia 20.

Quindi, per identificare la direzione di transito si sfrutta il fatto che il picco del segnale generato su una striscia 4 precede i picchi dei segnali generati sulle altre strisce 4 successive rispetto alla direzione di avanzamento; più particolarmente, nell’utilizzazione del dispositivo secondo l’invenzione per rilevare il passaggio di una persona, si sfrutta il fatto che il tacco della calzatura è normalmente appoggiato prima della restante parte della stessa; quindi, la striscia 4 sollecitata dal tacco della calzatura genera un picco del segnale in un istante precedente rispetto alle successive strisce 4 che sono sollecitate dalla restante parte della calzatura e che generano un picco negli istanti temporali immediatamente seguenti.

L’energia necessaria per l’alimentazione dell’unità di elaborazione può provenire dagli stessi segnali generati per effetto triboelettrico oppure da elementi piezoelettrici, di cui il dispositivo secondo l’invenzione può essere dotato, oppure da celle fotovoltaiche o da altri metodi noti di accumulo dell’energia.

L’unità di elaborazione 10 è dotata di un’unità di memorizzazione dei segnali ricevuti ed elaborati e può altresì essere dotata di un’unità di trasmissione mediante radiofrequenza di detti segnali digitali ad una stazione ricevente, posizionata anche a distanza dal dispositivo 2.

Vantaggiosamente, l’unità di elaborazione 10 od alternativamente una seconda unità di elaborazione collegata alla stazione ricevente, sono programmate per implementare, a partire dai suddetti segnali digitali, ulteriori algoritmi per ottenere informazioni relativamente al peso e alla velocità della persona e/o dell’oggetto che sono transitati, al numero di persone presenti in una certa zona in un determinato temporale periodo di tempo ed al loro tempo di permanenza medio nella zona.

Da quanto detto risulta chiaramente che il dispositivo di rilevamento del passaggio di persone e/o oggetti in genere attraverso un varco si presenta molto più vantaggioso rispetto a quelli tradizionali, ed in particolare:

- il fatto che il dispositivo consista di una pluralità di strisce di materiale conduttore isolate elettricamente e rivestite da uno strato consente un’installazione ed una rimozione, semplici, veloci, senza alcun intervento e modifica permanente della pavimentazione o della zona circostante;

- il fatto che i segnali elettrici siano generati per effetto triboelettrico consente la generazione di un segnale indipendentemente dal tipo di materiale con cui la persona o l’oggetto sollecitano il dispositivo; in particolare, è sufficiente che si realizzi un contatto tra la superficie associata alla persona o all’oggetto ed il dispositivo in modo da produrre uno strofinio tra i due materiali del dispositivo che sono distanti nella scala triboelettrica;

- il fatto che l’energia necessaria per l’alimentazione dell’unità di elaborazione provenga dagli stessi segnali elettrici generati per effetto triboelettrico consente un’alimentazione autonoma del dispositivo, che quindi non necessita di alcuna connessione con la rete di alimentazione; - l’elaborazione del segnale elettrico che si genera per effetto triboelettrico consente non solo la rilevazione del passaggio delle persone e/o dell’oggetto, ma anche la rilevazione del senso ed anche della velocità di transito, nonché la stima del numero di persone in un’area e del tempo di permanenza medio di queste nell’area,

- con un opportuno software è anche possibile determinare il peso delle persone in transito.

La presente invenzione è stata illustrata in una sua preferita forma di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad essa in pratica apportarsi, senza peraltro uscire daN'ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (16)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo di rilevamento di passaggio di persone e/o di oggetti attraverso un varco, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di strisce di materiale conduttore sostanzialmente parallele tra loro, trasversali a detto varco, isolate elettricamente tra loro e superiormente associate ad uno strato di materiale, che occupa nella scala triboelettrica una posizione distante da quella occupata da detto materiale conduttore in misura tale da generare segnali di entità significativa al passaggio di una persona e/o un oggetto su dette strisce, le quali sono individualmente collegate ad una unità di elaborazione di detti segnali.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che a ciascuna striscia è associato uno strato individuale di detto materiale.
3. 3. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che alla pluralità di strisce è associato un unico strato di detto materiale.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che tra la pluralità di strisce e l’unico strato di materiale ad esse associato è interposto uno strato di materiale, che nella scala triboelettrica occupa una posizione distante da quella occupata da detto materiale associato.
5. 5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le strisce sono individualmente alloggiate entro tasche ricavate tra due strati di materiale isolante, che nella scala triboelettrica occupa una posizione distante da quella occupata da detto materiale conduttore.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che il materiale nel quale sono ricavate le tasche per dette strisce è impermeabile.
7. 7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le strisce sono individualmente alloggiate entro tasche ricavate tra due strati di materiale isolante, a loro volta alloggiati entro un’intercapedine delimitata da due strati di materiale, che nella scala triboelettrica occupa una posizione distante da quella occupata da detto materiale isolante.
8. 8. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che nella sua utilizzazione per rilevare il passaggio di persone la distanza tra dette strisce, misurata nella direzione del transito, è tale da consentire alla unità di elaborazione di discriminare i segnali provenienti da due strisce adiacenti sollecitate dallo stesso piede di una persona in transito.
9. 9. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la sua dimensione misurata nella direzione del transito è non inferiore al passo medio delle persone, delle quali deve essere rilevato il passaggio.
10. 10. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti per rilevare il passaggio di un veicolo, caratterizzato dal fatto la distanza tra strisce adiacenti, misurata nella direzione del transito è correlata alle caratteristiche dei pneumatici del veicolo ed alla velocità media stimata di questo ed è tale da consentire all’unità di elaborazione di discriminare i segnali provenienti da due strisce successive interessate dallo stesso pneumatico.
11. 11. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta unità di elaborazione è provvista di un software in grado di associare al segnale ricevuto da ciascuna striscia l'istante temporale, nel quale questo è stato generato, di selezionare tra tutti i segnali quelli di ampiezza superiore ad un prefissato valore di soglia, di ordinare gli stessi in sequenza temporale e di risalire da questa sequenza al verso di passaggio del soggetto che li ha generati.
12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che detta unità di elaborazione comprende un filtro passa-basso con frequenza di taglio ed ordine tali da attenuare di almeno 40 db nel segnale ricevuto da ciascuna striscia la componente della frequenza di rete, mezzi di rilevamento dei picchi dei segnali provenienti dalle differenti strisele e superiori ad un prefissato valore di soglia, mezzi di individuazione tra detti picchi di quelli distanti tra loro non più di 500msec, e mezzi di individuazione del verso di avanzamento del soggetto in transito daN’ordine con il quale detti picchi si succedono nel tempo.
13. 13. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l’alimentazione di detta unità di elaborazione è ottenuta direttamente dai segnali generati su dette strisce al passaggio di dette persone e/o di detti oggetti.
14. 14. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l’alimentazione di detta unità di elaborazione è ottenuta da segnali provenienti da componenti piezoelettrici associati a dette strisce ed attivati al passaggio di dette persone e/o di detti oggetti.
15. 15. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l’alimentazione di detta unità di elaborazione è ottenuta con celle fotovoltaiche associate ad essa.
16. 16. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta unità di elaborazione è provvista di un radiotrasmettitore per trasmettere a distanza i risultati delle elaborazioni,