WO2017196162A2 - Sistema de monitoreo y dispositivo para monitorear condiciones ambientales - Google Patents
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
Definitions
- US9013297 discloses a monitoring system which occupies a helmet which has a fixed monitoring device, with an impact sensor, environmental sensors, USB connection ports, etc., and discloses a system of monitoring that has a central processing unit, central base stations and base stations, where the stations communicate with each other and with the helmet monitoring device to collect data on the worker's environmental and physical conditions.
- none of the prior art documents notify the worker if his mobile device is not connected to the network, this is important because if the worker wants to send an alert to the platform, he will realize if the alert could be sent or not Because it is not connected to the network.
- FIGURE 1 is a top view of the mobile monitoring device.
- Figure 2 is a perspective view of the disassembled mobile monitoring device.
- Figure 3 is a side section of the mobile monitoring device assembled and placed in a helmet.
- Figure 4 is a front perspective view of the mobile monitoring device.
- Figure 5 is a front perspective view of a conventional helmet with the mobile monitoring device attached.
- Figure 6 is a schematic view of the monitoring system as a whole showing two-way communications.
- the mobile monitoring device (1) of the present invention can be detachably placed on the visor of the helmet (20) of the user that is to be monitored by means of a clip-like non-skid grip mechanism, said device is formed by a housing integrated by an outer section (2) having a substantially "J" shaped cross section defining a wider upper wall (10) and a narrower lower wall (1 1), which has a fold defining a cavity or notch ( 12), an inner section (3) having a substantially "J" shaped cross section, said inner section (3) has a wider upper wall (5) and a narrower lower wall (6) between which it forms a grip notch (23), where the widest wall (5) has an upward flange (8) at its free perimeter edge that joins the edge of the upper wall (10) of the outer section (2) defining a chamber (13) between the outer (2) and inner (3) sections, an electronic system (9) in which a battery (19) is coupled, and a plurality of environmental sensors and fitness sensors (not shown), said electronic system (9) is
- the housing in its lower part defines a compartment or housing (14) for LEDs, which is closed by a translucent plate or cover (22) which covers the housing (14) of the LEDs by letting the light emitted by them, the plate can move so that when pressed in turn compresses an emergency button.
- the housing has two side walls (18) that join the outer (2) and inner (3) sections, and said housing has lateral ears (15) on the rear end of its side walls (18) as a harness where a tape or band (21) passes around the helmet (20) of the user to provide double support or support.
- the housing has air inlet and / or outlet holes for gas detection (16) and other air inlet and / or outlet for gas detection (17) so that when gases flow between the holes ( 16 and 17) gas concentrations are measured in this path by means of a sensor (not shown).
- the device has a rough packing (not illustrated) of a low density and high compactness polymer located inside the grip notch (23) of the device, in a linear packing arrangement along the perimeter thereof. grip area, so that the elastic property is used to generate a constant pressure between the internal clamping walls of the device and the upper and lower surface of the visor located on the front of the worker's helmet.
- the device has two grooved lateral ears (15) that define harnesses integrated in the two external lateral areas of the device, where an elastic band (21) integrated with clamping means is placed by means of pressure ends, which surrounds horizontally and along the central outer periphery of the helmet body, so that a constant and radial pressure is generated that ensures the device in its frontal location on the helmet visor (20) at all times throughout its use.
- Each electronic system (9) arranged in a mobile monitoring device (1), or in remote fixed devices (25), contains a microcontroller (not shown), a emergency button (not illustrated), a set of environmental sensors, such as temperature sensor, lighting, acid gases, organic vapors, sound level and pressure (not shown), a vibration sensor (not shown) ) to detect movement, falls and / or impacts, a user alert system (using LEDs (preferably green, yellow and red), buzzer and vibration), a communication module and a rechargeable and replaceable battery. It also contains other LEDs of other colors such as blue, purple and white that serve to indicate other aspects of the device such as firmware update, network disconnection, notification of search to a user from the platform or low battery level.
- the invention also includes a monitoring system comprising a central platform (28) bidirectionally connected to a database server (27) which in turn connects bi-directionally with one or more central coordinators (26), the monitoring system it also has a plurality of remote fixed devices (25) installed in a predetermined area, said remote fixed devices (25) have a two-way communication between them, with the central coordinators (26) and with one or more mobile monitoring devices ( 1), and said mobile monitoring devices (1) are bidirectionally and wirelessly connected with other mobile monitoring devices (1), with remote fixed devices (25) and with the central coordinator (26).
- a monitoring system comprising a central platform (28) bidirectionally connected to a database server (27) which in turn connects bi-directionally with one or more central coordinators (26), the monitoring system it also has a plurality of remote fixed devices (25) installed in a predetermined area, said remote fixed devices (25) have a two-way communication between them, with the central coordinators (26) and with one or more mobile monitoring devices ( 1), and said mobile monitoring devices (1) are bidirectionally and wirelessly
- the mobile device makes measurements of all the sensors in a sample time preset by the user (which can be from seconds to minutes) or the emergency button can also be pressed for a second to make immediate measurements of the sensors. After sampling the device is able to hibernate to save energy and wake up the electronic system for the next sampling. These measurements are interpreted by the microcontroller, of which some are received from the sensors using communication protocols specific to each sensor (such as I2C, UART and SPI) or with direct analog measurements such as the emergency button. Additionally, the microcontroller has measurements of battery level and communication power intensity level (RSSI) with fixed devices.
- RSSI battery level and communication power intensity level
- the microcontroller compares them against the thresholds established by the regulations governing the industry or those preset by the user for each sensor and alerts both the user and the platform if any of the following cases occur:
- the first case is an alert of environmental conditions; If a measurement of one or more sensors is outside the thresholds (such as high concentrations of acid gases), the user is notified of the risk by lighting a visual alert on the mobile and / or fixed device by switching on a Preferably, a red LED, the activation of the buzzer or buzzer which is an electroacoustic transducer that produces sound at an audible frequency for the human being, and vibration, also sends an alert to the mobile devices near it for Notify the risk.
- a measurement of one or more sensors is outside the thresholds (such as high concentrations of acid gases)
- a red LED the activation of the buzzer or buzzer which is an electroacoustic transducer that produces sound at an audible frequency for the human being, and vibration, also sends an alert to the mobile devices near it for Notify the risk.
- a LED of another color is illuminated, preferably yellow at the indicator light output to prevent the user, and if the readings of these are within the threshold a LED of another color other than the first two, preferably green at the indicator light output to notify the user that it is in good condition.
- Another type of alert is caused by sensor interruptions such as the vibration sensor, which when detecting a high vibration level exceeding a certain voltage preset by the user (for example, a strong blow to the head), the sensor activates the interruption external, waking up the electrical system if it was hibernating and giving the mobile device the ability to send an alert to the platform that the user suffered a strong impact.
- sensor interruptions such as the vibration sensor, which when detecting a high vibration level exceeding a certain voltage preset by the user (for example, a strong blow to the head), the sensor activates the interruption external, waking up the electrical system if it was hibernating and giving the mobile device the ability to send an alert to the platform that the user suffered a strong impact.
- An alert can be activated manually from the mobile device if the emergency button is pressed for 5 seconds or more or a predetermined time in programming, which, like the previous alert, sends an alert to the platform notifying the user If you are at risk, this works as a manual user alert if the user feels in danger.
- an alert can be activated from the platform by a system administrator to alert one or more mobile and / or fixed devices.
- This alert may indicate that the area in which the mobile device is located is restricted to it or dangerous and must leave there. This is the decision of the system administrator at the plant who can monitor all the environment variables in each zone. Once the alarm is generated on the mobile device, it can be deactivated manually by pressing the emergency button once or the times preset by the user.
- the sensor measurements along with the alerts (if any) are encapsulated in a byte packet by the microcontroller of the mobile device.
- the device identifier is added to this package, which is a unique number for each device with the aim of differentiating it from the information packages of other mobile devices, which also serves to geographically locate with the identification number of the device.
- the package encapsulated in the mobile device is sent wirelessly through its communication module (or chip) (either with a Bluetooth Low Energy, HART, Zigbee or Digimesh protocol).
- the mobile device is able to communicate bidirectionally and wirelessly with the fixed devices closest to it, which have electronic components similar to mobile devices but instead of being placed in the helmet, they are placed on walls or in physical structures around the area to be measured.
- These fixed devices (25) are different from mobile devices (1) basically because they have a direct connection to electricity and because they have two communication modules: one is intended to locate and receive information packages from mobile devices ( receiver communication module) and the other to create a mesh network (network communication module).
- Both a module and the other can have one of the following protocols: Bluetooth Low Energy, HART, Zigbee or Digimesh.
- the receiving communication module may have the same or different protocol as the network communication module.
- the receiver communication module of the fixed device by means of the signal strength of the packet received wirelessly from the mobile device, can detect how close it is to its area. All received packets are updated with the device identifier (ID) of the fixed device (which represents the area where it is located) before being sent to the network communication module of the fixed device.
- ID device identifier
- the purpose of this last module is to create a mesh network through radio frequency to share the received packets to other fixed devices until reaching the central coordinator (26).
- the fixed device also has the objective of sending to the coordinating device its own information packages with measurements of the environment that it measured, which serve to sense fixed strategic points and corroborate the readings of mobile devices on the server.
- the fixed device can receive wireless packages that come from the coordinating device to the mobile device in order to inform one or several mobile devices about a possible risk in that area (since measurements of the area that exceed the thresholds were recorded established) or if they are searched by the administrative staff of the portal.
- the coordinating device is the central module of the network and it is where the readings and alerts packets arrive wirelessly from all other devices.
- the coordinator module receives the packages and translates them into a format (such as JSON or XML) and then sent through the internet through a connection (internet or intranet) to a server.
- the information collected is saved on the server and is displayed in real time on a platform.
- This platform in addition to storing a measurement history of each mobile and fixed device, shows current or historical information on the conditions of the person and / or area being monitored in the form of maps, graphs and reports. It also warns the user that he is using the platform of any alert caused by fixed and / or mobile devices, for example by email alerts, messages, calls and / or audiovisual media on the platform.
- Other actions that can be performed through the platform are to locate users who have a mobile device, alert one or many mobile devices either because they are being sent to call or because the measurements of fixed devices and readings of the same device
- the user's mobile phone exceeds the risk thresholds (when selecting on the platform that a certain device is being searched, a search command for a certain mobile device is sent to the coordinator via the internet or intranet, the coordinator sends a wireless alert to All fixed devices and the latter send a wireless signal to nearby mobile devices. Only the searched device will accept the alert sent from the platform), and perform geofences to restrict the passage to one or many mobile devices in areas defined by the system administrator.
- a mobile device detects that its measurements exceed the thresholds, it immediately alerts the user with vibration, lights and / or sound. This measurement is then sent wirelessly to the fixed devices (which also make measurements of the environment). Both measurements (from the fixed device and the mobile device) are sent to the server and the values are compared there. If the fixed device also exceeded the thresholds, the system administrator is alerted. If the fixed device does not match the mobile device, the system administrator is alerted to this inconsistency and it is recommended to check the inconsistencies in person.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Helmets And Other Head Coverings (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
La presente invención se refiere a un dispositivo móvil de monitoreo de condiciones ambientales el cual puede ser acoplado por un mecanismo tipo clip a cualquier tipo de casco convencional de un usuario sin adquirir un nuevo casco, además dicho dispositivo incorpora sensores de condiciones ambientales y un sensor de impacto para alertar cuando el usuario haya sufrido una caída y puede contar con un segundo sistema de sujeción al casco definido por un arnés, también cuenta con alertas luminosas y audibles dependiendo las condiciones ambientales, y también indica cuando se pierde la comunicación con el trabajador. Asimismo se incluye un sistema de monitoreo que comprende el dispositivo móvil de monitoreo, unos dispositivos fijos de monitoreo, un coordinador central, un servidor central y una plataforma central en comunicación bidireccional para establecer acciones en base a las mediciones sensadas por los dispositivos fijos y móviles.
Description
SISTEMA DE MONITOREO Y DISPOSITIVO PARA ONITOREAR CONDICIONES
AMBIENTALES
ANTECEDENTES
En la actualidad existen múltiples trabajos en los cuales el trabajador labora en zonas de riesgo por las condiciones ambientales del lugar, tales como temperatura, emisión de gases, humedad, etc., y bajo estas condiciones la condición física del trabajador también empieza a mermarse y sufrir daños, por ejemplo en el campo de la minería, en donde los trabajadores a menudo se encuentran trabajando en condiciones extremas y alejados de los demás trabajadores, por lo que es conveniente para la seguridad de las labores monitorear las condiciones tanto de la zona en donde está el trabajador como las condiciones físicas del trabajador, para lograr esto se han creado distintos sistemas y dispositivos de monitoreo, como los divulgados en los documentos US7298258, US2003071766, US2005001728, US2009126059, US201 1 1 15623, US201 1 133927, en los cuales se describen sistemas de monitoreo de condiciones ambientales y de condiciones biométricas del usuario por medio de sensores dispuestos en cascos, cuyos datos se envían a estaciones centrales para su análisis y su respectiva aplicación de alguna acción específica como activar una alarma o advertencia.
Además también se encuentra el documento US9013297 que divulga un sistema de monitoreo el cual ocupa un casco el cual tiene alojado de manera fija un dispositivo de monitoreo, con sensor de impacto, sensores ambientales, puertos de conexión USB, etc., y divulga un sistema de monitoreo que cuenta con una unidad central de procesamiento, estaciones bases centrales y estaciones base, en donde las estaciones se comunican entre sí y con el dispositivo de monitoreo del casco para colectar datos de las condiciones ambientales y físicas del trabajador.
Sin embargo, dichos sistemas presentan algunas desventajas tales como tener el dispositivo de monitoreo fijado al casco por lo que es poco cómodo para el usuario, y además las empresas requieren distintos tipos de cascos, diferentes colores y diferentes materiales, por lo que tendrían que desarrollar diferentes tipos de cascos con el sistema incluido, asimismo con el dispositivo de monitoreo fijado al casco se
compromete la seguridad del trabajador al recibir un impacto si el dispositivo se encuentra en el interior (entre el arnés y el casquete) o en el exterior del casquete, si el sistema electrónico cubre el casquete, se tiene que pintar de muchos colores (dependiendo de la exigencias de la empresa cliente) y además el trabajador al traer puesto el casco no aprecia las señales o alertas luminosas que se envían, asimismo no cuentan con un adecuado sistema de dirección de gases que permita un eficiente flujo de aire para que las mediciones de los sensores sean precisas, asimismo respecto al sistema los documentos del estado de la técnica incluyen estaciones bases en comunicación con una base de procesamiento central y con el dispositivo de los cascos sin embargo dichas bases toman los datos sensados del dispositivo de monitoreo de los cascos por lo que si el trabajador pierde la comunicación no hay forma de seguir sensando las condiciones ambientales, con el fin de suprimir estas y otras desventajas se ha desarrollado un sistema de monitoreo en donde los dispositivos fijos remotos también incluyan sensores de las condiciones ambientales para enviar estos datos independientemente de los datos que envíe el dispositivo de monitoreo que lleve consigo el usuario o trabajador, de esta forma en caso de perder comunicación con el trabajador se siguen colectando datos de las condiciones ambientales, y además la base de procesamiento central recibe un doble bloque de datos ambientales uno proveniente del dispositivo que tenga el trabajador y otro proveniente de las bases remotas fijas.
Más aun, ninguno de los documentos del arte previo avisa al trabajador si su dispositivo móvil no está conectado a la red, esto es importante porque si el trabajador quiere mandar una alerta a la plataforma, se dará cuenta si la alerta pudo ser enviada o no debido a que no está conectado a la red.
Es un propósito de la presente invención proporcionar un dispositivo de monitoreo de las condiciones ambientales y físicas del usuario, que resuelva a satisfacción las desventajas de los dispositivos de monitoreo ya mencionadas anteriormente, el cual pueda ser acoplado de manera desmontable de cualquier tipo de casco, incluyendo los cascos que actualmente se utilizan, sin la necesidad de adquirir nuevos cascos.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La figura 1 es una vista superior del dispositivo móvil de monitoreo.
La figura 2 es una vista en perspectiva del dispositivo móvil de monitoreo desensamblado.
La figura 3 es un corte lateral del dispositivo móvil de monitoreo ensamblado y colocado en un casco.
La figura 4 es una vista en perspectiva frontal del dispositivo móvil de monitoreo.
La figura 5 es una vista en perspectiva frontal de un casco convencional con el dispositivo móvil de monitoreo acoplado.
La figura 6 es una vista esquemática del sistema de monitoreo en su conjunto mostrando las comunicaciones bidireccionales.
DESCRIPCION DETALLADA El dispositivo móvil de monitoreo (1) de la presente invención se puede colocar desmontablemente en la visera del casco (20) del usuario que se quiera monitorear mediante un mecanismo de agarre antiderrapante tipo clip, dicho dispositivo está conformado por una carcasa integrada por una sección exterior (2) que tiene una sección transversal sustancialmente en forma de "J" definiendo una pared superior (10) más ancha y una pared inferior (1 1) más angosta, la cual presenta un doblez que define una cavidad o muesca (12), una sección interior (3) que presenta una sección transversal sustancialmente en forma de "J", dicha sección interior (3) presenta una pared superior (5) más ancha y una pared inferior (6) más angosta entre las que se forma una muesca de agarre (23), en donde la pared más ancha (5) presenta en su borde perimetral libre una pestaña (8) hacia arriba que se une al borde de la pared superior (10) de la sección exterior (2) definiendo una cámara (13) entre las secciones exterior (2) e interior (3), un sistema electrónico (9) en la cual se acoplan una batería (19), y una pluralidad de sensores ambientales y sensores de condición física (no mostrados), dicho sistema electrónico (9) está dispuesta dentro de la cámara (13) de la carcasa.
La carcasa en su parte inferior define un compartimiento o alojamiento (14) para leds, el cual está cerrado por una placa o tapa traslucida (22) la cual cubre el alojamiento (14) de los leds dejando pasar la luz emitida por estos, la placa puede moverse de manera que al ser presionada a su vez comprime un botón de emergencia.
La carcasa cuenta con dos paredes laterales (18) que se unen a las secciones exterior (2) e interior (3), y dicha carcasa presenta unas orejas laterales (15) sobre el extremo posterior de sus paredes laterales (18) a manera de arnés por donde pasa una cinta o banda (21 ) que rodea al casco (20) del usuario para brindar un doble soporte o sujeción.
La carcasa cuenta con unos orificios de entrada y/o salida aire para la detección de gases (16) y otros orificios de entrada y/o salida aire para la detección de gases (17) de manera que al fluir los gases entre los orificios (16 y 17) se mide en este trayecto las concentraciones de los gases por medio de un sensor (no ilustrado).
El dispositivo cuenta con un empaque rugoso (no ilustrado) de un polímero de baja densidad y alta compacticidad localizado en la parte interior de la muesca de agarre (23) del dispositivo, en una disposición de empaque lineal a lo largo del perímetro de la misma área de agarre, de manera que se hace uso de la propiedad elástica para generar una presión constante entre las paredes internas de sujeción del dispositivo y la superficie superior e inferior de la visera ubicado en la parte frontal del casco del trabajador.
En forma paralela, el dispositivo cuenta con dos orejas laterales (15) ranuradas que definen unos arneses integrados en las dos áreas laterales externas del dispositivo, en donde se coloca por medio de presión una banda elástica (21) integrada con medios de sujeción en sus extremos, la cual rodea en forma horizontal y a lo largo de la periferia externa central del cuerpo del casco, de manera que se genera una presión constante y radial que asegura al dispositivo en su ubicación frontal en la visera del casco (20) en todo momento a lo largo de su uso.
Cada sistema electrónico (9) dispuestos en un dispositivo móvil de monitoreo (1), o en unos dispositivos fijos remotos (25), contienen un microcontrolador (no ilustrado), un
botón de emergencias (no ilustrado), un conjunto de sensores ambientales, tales como sensor de temperatura, de iluminación, de gases ácidos, de vapores orgánicos, de nivel de sonido y de presión (no ilustrados), un sensor de vibración (no ilustrado) para detectar movimiento, caídas y/o impactos, un sistema de alerta al usuario (mediante leds (verde, amarillo y rojo preferentemente), buzzer y vibración), un módulo de comunicación y una batería recargable y reemplazable. Además contiene otros leds de otros colores como el azul, morado y blanco que sirven para indicar otros aspectos del dispositivo como actualización de firmware, desconexión de red, notificación de búsqueda a un usuario desde la plataforma o nivel de batería bajo.
La invención también incluye un sistema de monitoreo que comprende una plataforma central (28) conectada bidireccionalmente a un servidor con base de datos (27) el cual se conecta a su vez bidireccionalmente con uno o más coordinadores centrales (26), el sistema de monitoreo también cuenta con una pluralidad de dispositivos fijos remotos (25) instalados en una zona predeterminada, dichos dispositivos fijos remotos (25) cuentan con una comunicación bidireccional entre ellos, con los coordinadores centrales (26) y con uno o más dispositivos móviles de monitoreo (1), y dichos dispositivos móviles de monitoreo (1 ) están conectados bidireccionalmente e inalámbricamente con otros dispositivos móviles de monitoreo (1), con los dispositivos fijos remotos (25) y con el coordinador central (26).
El dispositivo móvil realiza mediciones de todos los sensores en un tiempo de muestreo preestablecido por el usuario (que puede ser desde segundos hasta minutos) o también se puede presionar el botón de emergencia por un segundo para realizar mediciones inmediatas de los sensores. Después del muestreo el dispositivo es capaz de hibernar para ahorrar energía y despertar al sistema electrónico para el siguiente muestreo. Estas mediciones son interpretadas por el microcontrolador, de las cuales algunas son recibidas desde los sensores utilizando protocolos de comunicación específicos de cada sensor (tales como I2C, UART y SPI) o bien con mediciones análogas directas como es el caso del botón de emergencia. Adicionalmente, el microcontrolador cuenta con mediciones de nivel de batería y nivel de intensidad de potencia de comunicación (RSSI) con los dispositivos fijos.
Una vez que se realizan las mediciones, el microcontrolador las compara contra los umbrales establecidos por las normas que rigen la industria o los preestablecidos por
el usuario para cada sensor y alerta tanto al usuario como a la plataforma si ocurre alguno de los siguientes casos:
1 ) El primer caso es una alerta de condiciones ambientales; si una medición de uno o varios sensores está fuera de los umbrales (como altas concentraciones de gases ácidos), se le avisa al usuario del riesgo mediante el encendido de una alerta visual en el dispositivo móvil y/o fijo por medio del encendido de un led de un color predeterminado preferentemente un led rojo, la activación del buzzer o zumbador el cual es un transductor electroacústico que produce sonido a una frecuencia audible para el ser humano, y vibración, además se manda una alerta a los dispositivos móviles cercanos a éste para notificar el riesgo. Si la medición de algún sensor está muy cercana a sobrepasar el umbral, se ilumina un led de otro color, preferentemente amarillo en la salida de luz indicadora para prevenir al usuario, y si las lecturas de éstos están dentro del umbral se ilumina un led de otro color distinto a los dos primeros, preferentemente verde en salida de luz indicadora para avisar al usuario que está en buenas condiciones.
2) Otro tipo de alerta es causada por interrupciones de sensores como el sensor de vibración, que al detectar un nivel de vibración alto sobrepasando cierto voltaje preestablecido por el usuario (por ejemplo, un golpe fuerte en la cabeza), el sensor activa la interrupción externa, despertando al sistema eléctrico si éste se encontraba hibernando y dando la capacidad al dispositivo móvil de enviar una alerta a la plataforma de que el usuario sufrió un fuerte impacto.
3) Una alerta puede ser activada manualmente desde el dispositivo móvil si se presiona el botón de emergencias por 5 segundos o más o un tiempo predeterminado en la programación, que al igual que la alerta anterior, envía una alerta a la plataforma avisando que el usuario se encuentra en riesgo, esto funciona como una alerta manual del usuario si éste se siente en peligro.
4) Por último, una alerta puede ser activada desde la plataforma por un administrador del sistema para alertar a uno o varios dispositivos móviles y/o fijos. Esta alerta puede indicar que la zona en la que está el dispositivo móvil es
restringida para éste o peligrosa y debe de salir de ahí. Esto es decisión del administrador del sistema en la planta que puede monitorear todas las variables del ambiente en cada zona. Una vez que la alarma es generada en el dispositivo móvil, se puede desactivar manualmente presionando el botón de emergencias una vez o las veces preestablecidas por el usuario.
Las mediciones de los sensores junto con las alertas (si es que las hubo) son encapsuladas en un paquete de bytes por el microcontrolador del dispositivo móvil. Por último, se le agrega a este paquete el identificador del dispositivo, el cual es un número único para cada dispositivo con el objetivo de diferenciarlo de los paquetes de información de otros dispositivos móviles, lo cual también sirve para ubicar geográficamente con el número identificador del dispositivo fijo.
Después, el paquete encapsulado en el dispositivo móvil es enviado inalámbricamente a través de su módulo (o chip) de comunicación (ya sea con un protocolo Bluetooth Low Energy, HART, Zigbee o Digimesh). Mediante este módulo de comunicación, el dispositivo móvil es capaz de comunicarse bidireccionalmente e inalámbricamente con los dispositivos fijos más cercanos a él, los cuales tienen componentes electrónicos similares a los dispositivos móviles pero en vez de colocarse en el casco, se colocan en paredes o en estructuras físicas alrededor del área que se desea medir. Estos dispositivos fijos (25) son diferentes a los dispositivos móviles (1) básicamente porque cuentan con conexión directa a la electricidad y porque cuentan con dos módulos de comunicación: uno tiene la finalidad de ubicar y recibir los paquetes de información de los dispositivos móviles (módulo de comunicación receptor) y el otro de crear una red mesh (módulo de comunicación de red). Tanto un módulo como el otro pueden tener uno de los siguientes protocolos: Bluetooth Low Energy, HART, Zigbee o Digimesh. El módulo de comunicación receptor puede tener un protocolo igual o diferente que el módulo de comunicación de red. El módulo de comunicación receptor del dispositivo fijo, mediante la intensidad de la señal del paquete recibido inalámbricamente del dispositivo móvil, puede detectar que tan cerca se encuentra éste a su área. Todos los paquetes recibidos son actualizados con el identificador del dispositivo (ID) del dispositivo fijo (que representa
el área donde se encuentra) antes de ser enviados al módulo de comunicación de red del dispositivo fijo. La finalidad de este último módulo es crear una red mesh por medio de radiofrecuencia para compartir los paquetes recibidos a otros dispositivos fijos hasta llegar al coordinador central (26).
Además, el dispositivo fijo también tiene el objetivo de mandar al dispositivo coordinador sus propios paquetes de información con mediciones del ambiente que éste midió, los cuales sirven para sensar en puntos estratégicos fijos y corroborar las lecturas de los dispositivos móviles en el servidor. Por último, el dispositivo fijo puede recibir paquetes inalámbricamente que vienen desde el dispositivo coordinador hacia el dispositivo móvil con el objetivo de informar a uno o a varios dispositivos móviles sobre un posible riesgo en esa área (ya que se registraron mediciones del área que sobrepasan los umbrales establecidos) o bien si son buscados por el personal administrativo del portal.
El dispositivo coordinador es el módulo central de la red y es al cual le llegan los paquetes de lecturas y alertas inalámbricamente de todos los demás dispositivos. El módulo coordinador recibe los paquetes y los traduce formando un formato (como JSON o XML) para después ser enviados a través de internet por medio de una conexión (internet o intranet) hacia un servidor.
La información recabada es guardada en el servidor y es desplegada a tiempo real en una plataforma. Esta plataforma, además de almacenar un historial de mediciones de cada dispositivo móvil y fijo, muestra información actual o histórica de las condiciones de la persona y/o área que se está monitoreando en forma de mapas, gráficas y reportes. También avisa al usuario que esté utilizando la plataforma de cualquier alerta ocasionada por los dispositivos fijos y/o móviles por ejemplo mediante alertas al correo electrónico, mensajes, llamadas y/o medios audiovisuales en la plataforma. Otras acciones que se pueden realizar por medio de la plataforma son localizar a los usuarios que tengan un dispositivo móvil, alertar a uno o muchos dispositivos móviles ya sea porque los están mandando a llamar o porque las mediciones de los dispositivos fijos y lecturas del mismo dispositivo móvil del usuario sobrepasan los umbrales de riesgo (al seleccionar en la plataforma que se está buscando cierto dispositivo, se envía al coordinador a través del internet o intranet un comando de búsqueda de cierto dispositivo móvil, el coordinador envía una alerta inalámbrica a
todos los dispositivos fijos y éstos últimos envían una señal inalámbrica a los dispositivos móviles cercanos. Solo el dispositivo buscado aceptará la alerta enviada desde la plataforma), y realizar geocercas para restringir el paso a uno o muchos dispositivos móviles en áreas definidas por el administrador del sistema.
Es importante recalcar que si un dispositivo móvil detecta que sus mediciones sobrepasan los umbrales, inmediatamente alerta al usuario con vibración, luces y/o sonido. Después esta medición es enviada inalámbricamente a los dispositivos fijos (los cuales también hacen mediciones del ambiente). Ambas mediciones (del dispositivo fijo y del móvil) se envían al servidor y ahí se comparan los valores. Si el dispositivo fijo también sobrepasó los umbrales, se le alerta al administrador del sistema. Si el dispositivo fijo no coincide con el dispositivo móvil, se alerta al administrador del sistema de esta inconsistencia y se recomienda ir a checar presencialmente las inconsistencias.
Ahora bien, si un dispositivo fijo realiza una medición del ambiente y alguna de las variables sobrepasa los umbrales y no se tienen dispositivos móviles cercanos para corroborar, se le alerta al administrador del sistema inmediatamente. Si se tienen dispositivos móviles para corroborar las mediciones y éstas no coinciden con el dispositivo fijo, se le alerta al administrador del sistema de la inconsistencia y se le recomienda ir a checar presencialmente las inconsistencias.
Claims
1 .- Un dispositivo móvil remoto para monitoreo de condiciones ambientales y físicas el cual se puede colocar desmontablemente en la visera del casco del usuario, el cual comprende: una carcasa que cuenta con un mecanismo de agarre antiderrapante tipo clip definido por un canal que forman sus paredes interiores resilientes, dicha carcasa presenta una cámara interior; un sistema electrónico alojado en la cámara interior de la carcasa, el cual incluye una batería, una pluralidad de sensores ambientales y un sensor de impacto.
2.- Un dispositivo móvil remoto para monitoreo de condiciones ambientales y físicas el cual se puede colocar desmontablemente en la visera del casco del usuario, de acuerdo a la reivindicación 1 en donde la carcasa está integrada por una sección exterior que tiene una sección transversal sustancialmente en forma de "J" definiendo una pared superior más ancha y una pared inferior más angosta, la cual presenta un doblez hacia adentro que define una muesca o cavidad, una sección interior que presenta una sección transversal sustancialmente en forma de "J", dicha sección interior presenta una pared superior más ancha y una pared inferior más angosta, en donde la pared superior más ancha presenta en su borde perimetral libre una pestaña hacia arriba que se une al borde libre de la pared superior de la sección exterior definiendo una cámara interior entre las secciones exterior e interior.
3. - Un dispositivo móvil remoto para monitoreo de condiciones ambientales y físicas el cual se puede colocar desmontablemente en la visera del casco del usuario, de acuerdo a la reivindicación 1 el cual incluye un empaque rugoso de un polímero de baja densidad y alta compacticidad localizado en la parte interior de la muesca de agarre, en una disposición de empaque lineal a lo largo del perímetro del mismo área de agarre.
4. - Un dispositivo móvil remoto para monitoreo de condiciones ambientales y físicas el cual se puede colocar desmontablemente en la visera del casco del usuario, de
acuerdo a la reivindicación 1 , en donde la carcasa cuenta con dos paredes laterales (18) que se unen a las secciones exterior (2) e interior (3), y dicha carcasa presenta unas orejas laterales (15) ranuradas sobre el extremo posterior de sus paredes laterales (18) a manera de arnés por donde pasa una cinta o banda elástica (21 ) para brindar un doble soporte o sujeción.
5. - Un dispositivo móvil remoto para monitoreo de condiciones ambientales y físicas el cual se puede colocar desmontablemente en la visera del casco del usuario, de acuerdo a la reivindicación 1 en donde el sistema electrónico contiene un microcontrolador, un botón de emergencias, un conjunto de sensores ambientales, tales como sensor de temperatura, de iluminación, de gases ácidos, de vapores orgánicos, de nivel de sonido y de presión, un sensor de vibración para detectar movimiento, caídas y/o impactos, un sistema de alerta visual luminoso mediante leds, un sistema de alerta audible tipo buzzer y/o vibración, un módulo de comunicación y una batería recargable y reemplazable.
6. - Un dispositivo móvil remoto para monitoreo de condiciones ambientales y físicas el cual se puede colocar desmontablemente en la visera del casco del usuario, de acuerdo a la reivindicación 1 en donde el sistema electrónico incluye indicadores visuales luminosos tipo leds de otros colores como por ejemplo azul, morado y blanco que sirven para indicar otros aspectos del dispositivo como actualización del software o aplicación, desconexión de red, notificación de búsqueda a un usuario desde la plataforma o nivel de batería bajo.
7.- Un dispositivo móvil remoto para monitoreo de condiciones ambientales y físicas el cual se puede colocar desmontablemente en la visera del casco del usuario, de acuerdo a la reivindicación 1 en donde la carcasa cuenta con unos orificios de entrada y/o salida de aire para la detección de gases.
8.- Un dispositivo móvil remoto para monitoreo de condiciones ambientales y físicas el cual se puede colocar desmontablemente en la visera del casco del usuario, de acuerdo a la reivindicación 1 en donde la carcasa en su parte inferior define un compartimiento o alojamiento para leds, el cual está cerrado por una placa o tapa traslucida la cual cubre el alojamiento de los leds dejando pasar la luz emitida por
éstos, la placa puede moverse de manera que al ser presionada a su vez comprime un botón de emergencia.
9. - Un sistema de monitoreo de condiciones ambientales y físicas que comprende; una plataforma central (28) conectada bidireccionalmente a un servidor con base de datos
(27) el cual se conecta a su vez bidireccionalmente con uno o más coordinadores centrales (26), el sistema de monitoreo también cuenta con una pluralidad de dispositivos fijos remotos (25) instalados en una zona predeterminada, dichos dispositivos fijos remotos (25) cuentan con una comunicación bidireccional entre ellos, con los coordinadores centrales (26) y con uno o más dispositivos móviles de monitoreo (1), y dichos dispositivos móviles de monitoreo (1 ) están conectados bidireccionalmente e inalámbricamente con otros dispositivos móviles de monitoreo (1), con los dispositivos fijos remotos (25) y con el coordinador central (26), en donde tanto los dispositivos móviles y los dispositivos fijos cuentan con un sistema electrónico con sensores que colecta datos de las condiciones ambientales.
10. - Un sistema de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de acuerdo a la reivindicación 9, en donde el sistema electrónico de los dispositivos fijos y móviles contienen un microcontrolador, un botón de emergencias, un conjunto de sensores ambientales, tales como sensor de temperatura, de iluminación, de gases ácidos, de vapores orgánicos, de nivel de sonido y de presión, un sensor de vibración para detectar movimiento, un sensor de caídas y/o impactos, un sistema de alerta visual luminoso mediante leds, un sistema de alerta audible tipo buzzer y/o vibración, un módulo de comunicación y una batería recargable y reemplazable.
1 1. - Un sistema de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de acuerdo a la reivindicación 9, en donde el sistema electrónico de los dispositivos fijos y móviles contienen indicadores visuales luminosos tipo leds de otros colores como por ejemplo azul, morado y blanco que sirven para indicar otros aspectos del dispositivo como actualización del software o aplicación, desconexión de red, notificación de búsqueda a un usuario desde la plataforma o nivel de batería bajo.
12. - Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, el cual comprende los siguientes pasos:
a) Un dispositivo móvil remoto realiza mediciones de una pluralidad de sensores de condiciones ambientales y físicas del usuario en un tiempo de muestreo preestablecido por el usuario o también se puede presionar el botón de emergencia por un segundo para realizar mediciones inmediatas de los sensores. b) Un dispositivo fijo remoto realiza mediciones de una pluralidad de sensores de condiciones ambientales en un tiempo de muestreo preestablecido por el usuario o también se puede presionar el botón de emergencia por un segundo para realizar mediciones inmediatas de los sensores. c) Una vez que se realizan las mediciones por los dispositivos fijo y móvil, el microcontrolador las compara contra los umbrales preestablecidos por el usuario para cada sensor y alerta tanto al usuario como a una plataforma central. d) El dispositivo fijo remoto manda a un dispositivo coordinador sus propios paquetes de información con mediciones del ambiente que éste midió, los cuales sirven para sensar en puntos estratégicos fijos y corroborar las lecturas de los dispositivos móviles en el servidor. e) Las mediciones de los sensores junto con las alertas son encapsuladas en un paquete de bytes por el microcontrolador del dispositivo que creó el paquete ya sea móvil o fijo. f) Se le agrega a este paquete el identificador del dispositivo, el cual es un número único para cada dispositivo con el objetivo de diferenciarlo de los paquetes de información de otros dispositivos ya sean móviles o fijos. g) Después, el paquete encapsulado en el dispositivo móvil es enviado inalámbricamente a través de su módulo (o chip) de comunicación (ya sea con un protocolo Bluetooth Low Energy, HART, Zigbee o Digimesh). h) El dispositivo móvil se comunica bidireccionalmente e inalámbricamente con los dispositivos fijos más cercanos a él,
i) Los dispositivos fijos ubican y reciben los paquetes de información de los dispositivos móviles y crean una red mesh con módulo de comunicación de red. j) El módulo de comunicación receptor del dispositivo fijo, mediante la intensidad de la señal del paquete recibido inalámbricamente del dispositivo móvil, puede detectar que tan cerca se encuentra éste a su área. k) Todos los paquetes recibidos por un dispositivo fijo que provengan directamente de un dispositivo móvil se les agrega un identificador I D del dispositivo fijo receptor, que representa el área donde se encuentra, antes de ser enviados al módulo de comunicación de red del dispositivo fijo.
I) Se crea una red mesh entre los dispositivos fijos por medio del módulo de comunicación de red (radiofrecuencia) del dispositivo fijo para compartir los paquetes recibidos a otros dispositivos fijos hasta llegar al dispositivo coordinador. m) El módulo coordinador recibe los paquetes y los traduce formando un formato, como JSON o XML, para después ser enviados a través de una conexión internet o intranet hacia un servidor. n) La información recabada es analizada por algoritmos en el servidor y guardada en la base de datos para después ser desplegada a tiempo real en la plataforma. o) Esta plataforma, además de almacenar un historial de mediciones de cada dispositivo, muestra información actual o histórica de las condiciones de la persona y/o área que se está monitoreando en forma de mapas, planos, gráficas y reportes. También avisa al usuario que esté utilizando la plataforma de cualquier alerta ocasionada por los dispositivos fijos y/o móviles por ejemplo mediante alertas al correo electrónico, mensajes, llamadas y/o medios audiovisuales en la plataforma. p) El dispositivo fijo recibe paquetes inalámbricamente que vienen desde un dispositivo coordinador hacia un dispositivo móvil con el objetivo de informar a uno o a varios dispositivos móviles sobre un posible riesgo en esa área, ya que se registraron mediciones del área que sobrepasan los umbrales establecidos o bien si son buscados por el personal administrativo del portal.
13. - Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde después del muestreo de los pasos a y b los dispositivos fijo y móvil hibernan para ahorrar energía y despertar al sistema electrónico para el siguiente muestreo.
14. - Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde las mediciones de los pasos a y b son interpretadas por el microcontrolador, de las cuales algunas son recibidas desde los sensores utilizando protocolos de comunicación específicos de cada sensor (tales como I2C, UART y SPI) o bien con mediciones análogas directas como es el caso del botón de emergencia, dicho microcontrolador cuenta con mediciones de nivel de batería y nivel de intensidad de potencia de comunicación (RSSI) con los dispositivos fijos.
15. - Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde como resultado del paso c, si una medición de uno o varios sensores está fuera de los umbrales, como altas concentraciones de gases ácidos, se le avisa al usuario del riesgo mediante el encendido de una alerta visual en el dispositivo móvil en la salida de luz indicadora (preferentemente un led rojo), la activación del buzzer, que es un componente electrónico que hace un sonido a una frecuencia audible para el ser humano y vibración, y aparte se manda una alerta a los dispositivos móviles cercanos a éste para notificar el riesgo. Si la medición de algún sensor está muy cercana a sobrepasar el umbral, se ilumina un led de otro color, preferentemente amarillo en la salida de luz indicadora para prevenir al usuario, y si las lecturas de éstos están dentro del umbral se ilumina un led de otro color distinto a los dos primeros, preferentemente verde en salida de luz indicadora para avisar al usuario que está en buenas condiciones.
16.- Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde como resultado del paso c, si se detecta un nivel de vibración alto sobrepasando cierto voltaje preestablecido por el usuario, por ejemplo, un golpe fuerte en la cabeza, el sensor activa la interrupción externa, despertando al sistema eléctrico si éste se encontraba hibernando y dando la
capacidad al dispositivo móvil de enviar una alerta a la plataforma de que el usuario sufrió un fuerte impacto.
17. - Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde como resultado del paso c, una alerta puede ser activada manualmente desde el dispositivo móvil si se presiona el botón de emergencias por 5 segundos o más o un tiempo predeterminado en la programación, envía una alerta a la plataforma avisando que el usuario se encuentra en riesgo, esto funciona como una alerta manual del usuario si éste se siente en peligro.
18. - Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde como resultado del paso c, una alerta puede ser activada desde la plataforma por un administrador del sistema para alertar a uno o varios dispositivos móviles. Esta alerta puede indicar que la zona en la que está el dispositivo móvil es restringida para el usuario o peligrosa y debe de salir de ahí. Esto es decisión del administrador del sistema en la planta que puede monitorear todas las variables del ambiente en cada zona.
19. - Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde una vez que la alarma es generada en el dispositivo móvil, se puede desactivar manualmente presionando el botón de emergencias una vez o la cantidad de veces establecidas en la configuración del dispositivo.
20.- Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde otras acciones que se pueden realizar por medio de la plataforma son localizar a los usuarios que tengan un dispositivo móvil, realizar geocercas para restringir el paso a uno o muchos dispositivos móviles en áreas definidas por el administrador del sistema y alertar a uno o muchos dispositivos móviles ya sea porque los están mandando a llamar o porque las mediciones de los dispositivos fijos y lecturas del mismo dispositivo móvil del usuario sobrepasan los umbrales de riesgo, al seleccionar en la plataforma que se está buscando cierto dispositivo, se envía al coordinador a través del internet o intranet un comando de búsqueda de cierto dispositivo móvil, el coordinador envía una alerta inalámbrica a todos los dispositivos fijos y éstos últimos envían una señal inalámbrica a los
dispositivos móviles cercanos. Solo el dispositivo buscado aceptará la alerta enviada desde la plataforma.
21.- Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde si un dispositivo móvil detecta que sus mediciones sobrepasan los umbrales, inmediatamente alerta al usuario con vibración, luces y/o sonido. Después esta medición es enviada inalámbricamente a los dispositivos fijos, los cuales también hacen mediciones del ambiente. Ambas mediciones, del dispositivo fijo y del móvil, se envían al servidor y ahí se comparan los valores. Si el dispositivo fijo también sobrepasó los umbrales, se le alerta al administrador del sistema. Si el dispositivo fijo no coincide con el dispositivo móvil, se alerta al administrador del sistema de esta inconsistencia y se recomienda ir a checar presencialmente las inconsistencias.
22.- Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde, si un dispositivo fijo realiza una medición del ambiente y alguna de las variables sobrepasa los umbrales y no se tienen dispositivos móviles cercanos para corroborar, se le alerta al administrador del sistema inmediatamente.
23.- Un método de monitoreo de condiciones ambientales y físicas de forma remota, de acuerdo a la reivindicación 12, en donde, si se tienen dispositivos móviles para corroborar las mediciones y éstas no coinciden con el dispositivo fijo, se le alerta al administrador del sistema de la inconsistencia y se le recomienda ir a checar presencialmente las inconsistencias.
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