BR112013027456B1

BR112013027456B1 - Sistema de monitoração, e, método para monitorar uma condição ambiental de uma área

Info

Publication number: BR112013027456B1
Application number: BR112013027456-5A
Authority: BR
Inventors: Roberto Antonini; Gian Piero Fici; Marco Gaspardone
Original assignee: Telecom Italia S.P.A.
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2021-08-24
Also published as: EP2702577B1; US9689882B2; BR112013027456A2; US20140039825A1; EP2702577A1; AR086148A1; WO2012146279A1

Abstract

sistema de monitoração, e, método para monitorar uma condição ambiental de uma área um sistema de monitoração (100) para monitorar uma condição ambiental de uma área (105) através da medição de uma correspondente quantidade ambiental é descrito. o sistema compreende uma seção de monitoração estática (110) compreendendo uma pluralidade de unidades de sensor estáticas (120); cada unidade de sensor estática é configurada para coletar primeiros dados de medida relacionados à quantidade ambiental em uma respectiva porção da área de acordo com primeiras predeterminadas rotinas programadas. o sistema ainda compreende uma seção de monitoração móvel (115) compreendendo pelo menos um robô (125); cada um do mencionado pelo menos um robô é configurado para mover a si próprio dentro da área e é configurado para coletar segundos dados de medida relacionados à quantidade ambiental em uma porção da área em volta de pelo menos um próprio robô de acordo com segundas predeterminadas rotinas programadas. o sistema ainda inclui uma unidade central (130) em relações de comunicação com as unidades de sensor estáticas e o pelo menos um robô para receber os primeiros dados de medida e os segundos dados de medida e avaliar a condição ambiental da área com base em pelo menos um entre os primeiros e segundos dados de medida recebidos. a unidade central é configurada para efetuar pelo menos um entre: - condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala dos primeiros dados de medida coletados por pelo menos uma unidade de sensor estática, comandar pelo menos um robô para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central, e - condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala dos segundos dados de medida coletados por pelo menos um robô, comandar pelo menos uma unidade de sensor estática para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central.

Description

Fundamentos da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se ao campo dos sistemas automatizados para monitorar áreas.

Descrição da Técnica relacionada

[0002] Nos dias de hoje, uma assim chamada “Internet of Things” é um dos mais interessantes e promissores aspectos nos campos da computação e telecomunicações. Com o termo de "Internet of Things", é em geral pretendida uma interconexão de funcionamento de rede de máquinas capaz de tornar recursos disponíveis que podem ser remotamente acessados. As "máquinas" podem ser sensores, atuadores, ou objetos do dia a dia (tal como aparelhos domésticos, roupas, carros, etc.), tudo fornecido com uma capacidade de comunicação de rede com fio ou sem fio comunicação. Os "recursos" podem ser leituras de parâmetros monitorados (por exemplo, leituras de medidores elétricos, medidores de gás, medidores de água ou boletins meteorológicos, informação de tráfego, etc.), estado de sensores (por exemplo, sensores de proximidade, sensores de processo industrial, sensores para monitorar pessoas e pacientes, etc.), capacidades de acionamento (por exemplo, abrir uma porta, acionar um processo, ativar uma ação, etc.).

[0003] A este respeito, explorando as capacidades das tecnologias modernas, é possível implementar uma série de serviços vantajosos, tais como por exemplo um serviço para monitorar pessoas idosas, um serviço integrado para controlar o tráfego, um serviço para a inspeção remota de uma área requerendo um particular grau de vigilância, um serviço para remotamente monitorar condições ambientais de uma área, e assim por diante.

[0004] Um possível conhecido sistema implementando um serviço de monitoração de área fornece para o uso de uma assim chamada Rede de sensores (SN). Especificamente, uma SN consiste de uma pluralidade de unidades de sensor autônomas espacialmente distribuídas dentro da área a ser monitorada; cada unidade de sensor é configurada para monitorar condições ambientais de uma respectiva porção da área, tal como temperatura, som, vibração, pressão, movimento ou concentração de poluentes.

[0005] A SN é configurada passar adiante os dados coletados pelas unidades de sensor para um servidor remoto, possivelmente por meio de um portão de passagem, através de uma rede externa - tal como a Internet - para serem acessados por um usuário final.

[0006] Uma Rede de sensores Sem Fio (WSN) é uma particular SN, em que as unidades de sensor são conectadas cada uma a outra - e bem como ao portão de passagem - por meio de uma ligação sem fio.

[0007] Um sistema deste tipo pode ser vantajosamente implementado com unidades de sensor de custo relativamente baixo, fornecidas com o equipamento mínimo básico para operar (tal como o próprio sensor, uma fonte de energia e/ou um sistema de obtenção de energia por meios externos, um microcontrolador simples e um transceptor), na condição que os processos computacionais mais pesados são delegados para a unidade base, por exemplo remotamente conectada à WSN através do portão de passagem.

[0008] Um sistema conhecido adicional implementando um serviço de monitoração de área fornece para o uso de uma ou mais unidades de sensores móveis, adaptadas para percorrer dentro da área a ser monitorada. Por exemplo, as unidades de sensores móveis podem ser máquinas operadas automaticamente autopropulsionadas - a partir de agora referida como "robô" - equipada com sensores apropriados. Tais robôs podem ser configurados para automaticamente rondas a área a ser monitorada, por exemplo, seguindo um predeterminado ou dinamicamente calculado trajeto de ronda, para sequencialmente monitorar porções da área total com os sensores durante o movimento ao longo do trajeto de ronda. Nesta maneira, em vez de ter de instalar um grande número de unidades de sensor estáticas para cobrir a área total a ser monitorada, um número menor de robôs móveis equipados com sensores pode ser suficiente.

[0009] O Pedido de Patente Chinesa CN101468664 refere-se a um sistema de robô de inspeção do tipo lagarta de tamanho pequeno para ambiente de túnel de cabos perigos, que compreende uma plataforma móvel, uma tampa superior, uma caixa de sensor de gás, uma antena de transmissão de dados, uma antena de transmissão de imagem, uma cabeça de tripé de câmera térmica, um sensor ultrassônico, um dispositivo de monitoração sem fio, uma caixa de controle, uma unidade de controle e um painel de operação, em que a plataforma móvel compreende uma roda de correia de guia frontal, um parafuso de travamento, um braço oscilante, um primeiro parafuso de tensão, uma roda de transporte de carga frontal, um segundo parafuso de tensão, uma roda guia intermediária, uma lagarta, uma roda de transporte de carga traseira, um redutor de velocidade, um motor de braço oscilante e a motor de direção. O sistema supera os inconvenientes da tecnologia de inspeção de túnel de cabos anterior, evita fatores perigosos causados por inspeção manual, simplifica o mecanismo do robô e fornece uma mecanismo, simples, para inspeção de túnel de cabos.

[00010] Uma Patente dos US de N° US 2009/023449 descreve sistemas, métodos, e interfaces de usuário para controlar um robô. Um mapa do ambiente e um designador de robô são apresentados a um usuário. O usuário pode colocar, mover, e modificar designadores de tarefa no ambiente do mapa. Os designadores de tarefa indicam uma posição no mapa do ambiente e indicam uma tarefa para o robô realizar. Um controle intermediário liga os designadores de tarefa com instruções de robô emitidas para o robô. O controle intermediário analisa uma posição relativa entre os designadores de tarefa e o robô. O controle intermediário usa uma análise para determinar um nível de autonomia orientado à tarefa para o robô e comunica informação de informação de realização alvo para o robô. A informação de realização alvo pode incluir instruções para diretamente guiar o robô se o nível de autonomia indica baixa iniciativa do robô e pode incluir instruções para direcionar o robô para determinar um plano do robô para realizar a tarefa se o nível de autonomia indica alta iniciativa do robô.

[00011] Uma patente dos US de N° US 2008/0009969 refere-se aos métodos e sistema para controlar uma pluralidade de robôs através de uma única interface de usuário. A interface de usuário inclui pelo menos uma janela de exibição de robô para cada um de uma pluralidade de robôs com a pelo menos uma janela de exibição de robô ilustrando uma ou mais condições do respectivo robô de uma pluralidade de robôs. A interface de usuário ainda inclui pelo menos uma janela de controle de robô para cada um de uma pluralidade de robôs com a pelo menos um janela de controle de robô configurada para receber um ou mais comandos para enviar para o respectivo robô de uma pluralidade de robôs. A interface de usuário ainda inclui uma janela comum de múltiplos robôs compreendida de informação recebida de cada um de uma pluralidade de robôs.

Sumário da Invenção

[00012] Verificou-se que os mencionados sistemas conhecidos na técnica acima implementando um serviço de monitoração de área são afetados por vários inconvenientes.

[00013] Especificamente, mesmo se um sistema de monitoração arrumado com uma rede de sensores pode ser vantajosamente implementado com unidades de sensores relativamente baratas, se o objeto de condição ambiental(s) do sistema de monitoração requer ser monitorado com alta precisão, unidades de sensor mais sofisticadas (e de custo mais alto) devem ser requeridas, que são ávidas de energia. Além disso, de modo à eficientemente cobrir a área total a ser monitorada, sem deixar porções não monitoradas da mesma, o número de unidades de sensor deve ser mantido tão maior quanto possível, fortemente aumentando os custos de instalação e gerenciamento.

[00014] As soluções conhecidas fornecendo o uso de robôs equipados com sensores são afetadas por inconvenientes, também. Especificamente, de modo a ser capaz de autonomamente fazer frente a qualquer questão imprevista, tal como a aparência súbita de uns obstáculos bloqueando o trajeto de ronda planejado, um robô deve ser fornecido com recursos para tomar decisões suficientemente evoluídos.

[00015] Já que um robô deste tipo é bem caro, o número de robôs configurados para operar em uma mesmo área a ser monitorada deve ser mantido tão pequeno quanto possível. Contudo, se a área a ser monitorada é ampla, um pequeno número de robôs não seria suficiente para um serviço eficiente.

[00016] Foi abordado o problema de como melhorar os já existentes sistemas que implementam um serviço de monitoração de área. Especificamente, o Requerente abordou o problema de como melhorar a eficiência de energia do sistema, assim como reduzir os custos de instalação e os custos de gerenciamento do sistema, fornecendo ao mesmo tempo um serviço confiável capaz de monitorar a área com uma precisão suficientemente alta.

[00017] Um aspecto da presente invenção refere-se a um sistema de monitoração para monitorar uma condição ambiental de uma área através da medição de uma correspondente quantidade ambiental. O sistema compreende uma seção de monitoração estática compreendendo uma pluralidade de unidades de sensor estáticas; cada unidade de sensor estática é configurada para coletar primeiros dados de medida relacionados à quantidade ambiental em uma respectiva porção da área de acordo com primeiras predeterminadas rotinas programadas. O sistema ainda inclui uma seção de monitoração móvel compreendendo pelo menos um robô; cada um do mencionado pelo menos um robô é configurado para mover a si próprio dentro da área e é configurado para coletar segundos dados de medida relacionados à quantidade ambiental em uma porção da área em volta de pelo menos um próprio robô de acordo com segundas predeterminadas rotinas programadas. O sistema ainda adicionalmente inclui uma unidade central em relações de comunicação com as unidades de sensor estáticas e o pelo menos um robô para receber os primeiros dados de medida e os segundos dados de medida e avaliar a condição ambiental da área com base no pelo menos um entre os primeiros e segundos dados de medida recebidos. A unidade central é configurada para efetuar pelo menos um entre:- condicionada à avaliação de uma condição ambiental anômala dos primeiros dados de medida coletados por pelo menos uma unidade de sensor estática, comandar pelo menos um robô para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central, e- condicionada à avaliação de uma condição ambiental anômala dos segundos dados de medida coletados por pelo menos um robô, comandar pelo menos uma unidade de sensor estática para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central.

[00018] Devido à cooperação entre sensores equipados nas unidades de sensor estáticas e sensores equipados nos robôs móveis gerenciados pela unidade central, o sistema de monitoração proposto é mais flexível e eficiente comparado aos sistemas de monitoração conhecidos fornecidos com uma cobertura extensa de unidades de sensor estáticas somente. Além disso, o sistema de monitoração proposto é menos caro comparado aos sistemas de monitoração conhecidos com base exclusivamente nos robôs, já que é possível usar um numero bem menor de robôs (por exemplo, somente um); de fato, a presença da unidade central garante que tais poucos robôs sejam guiados em direção as localizações da área, em que a monitoração é mais requerida.

[00019] De acordo com uma modalidade da presente invenção, cada robô é configurado para autonomamente vagar dentro da área ao operar de acordo com as segundas predeterminadas rotinas programadas.

[00020] De acordo com uma modalidade da presente invenção, cada unidade de sensor estática é equipada com sensores configurados para coletar os primeiros dados de medida com uma primeira taxa de amostragem ao operar de acordo com as primeiras predeterminadas rotinas programadas, e cada robô é equipado com sensores configurados para coletar os segundos dados de medida com uma segunda taxa de amostragem ao operar de acordo com as segundas predeterminadas rotinas programadas.

[00021] Preferencialmente, os sensores de pelo menos uma unidade de sensor estática são configurados para coletar os primeiros dados de medida com uma terceira taxa de amostragem maior do que a primeiro taxa de amostragem ao operar de acordo com as rotinas de anomalia, e/ou os sensores de pelo menos um robô são configurados para coletar os segundos dados de medida com uma quarta taxa de amostragem maior do que a segunda taxa de amostragem ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

[00022] Vantajosamente, cada robô é configurado para ser guiado dentro da área pela unidade central ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

[00023] De acordo com uma modalidade da presente invenção,condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala, a unidade central é configurada para guiar pelo menos um robô em direção a porção da área, em que tal condição ambiental anômala foi avaliada e então é instruído para não deixar aquela porção da área, autonomamente investigando a origem da condição ambiental anômala, até a condição ambiental mudar ou uma determinada quantidade de tempo é expirada.

[00024] A quantidade ambiental pode ser uma selecionada entre o conjunto de quantidades incluindo temperatura, som, vibração, pressão, movimento e concentração de poluentes.

[00025] De acordo com uma modalidade da presente invenção, cada unidade de sensor estática é equipada com sensores de temperatura, e cada robô é equipado com uma câmera termográfica.

[00026] Um outro aspecto da presente invenção fornece um correspondente método para monitorar uma condição ambiental de uma área através da medição de uma correspondente quantidade ambiental. O método compreende coletar primeiros dados de medida relacionados à quantidade ambiental através de uma pluralidade de unidades de sensor estáticas de acordo com primeiras predeterminadas rotinas programadas e coletar segundos dados de medida relacionados à quantidade ambiental através de pelo menos um robô configurado para mover a si próprio dentro da área de acordo com segundas predeterminadas rotinas programadas. O método ainda compreende, em uma unidade central, receber os primeiros dados de medida e os segundos dados de medida, e avaliar a condição ambiental da área com base no pelo menos um entre os primeiros e segundos dados de medida recebidos. O método ainda adicionalmente compreende efetuar pelo menos um entre:- condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala dos primeiros dados de medida coletados por pelo menos uma unidade de sensor estática, comandar pelo menos um robô para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central, e- condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala dos segundos dados de medida coletados por pelo menos um robô, comandar pelo menos uma unidade de sensor estática para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central.

[00027] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o método ainda compreende- nas unidades de sensor estáticas, coletar os primeiros dados de medida com uma primeira taxa de amostragem ao operar de acordo com as primeiras predeterminadas rotinas programadas, e- no pelo menos um robô, coletar os segundos dados de medida com uma segunda taxa de amostragem ao operar de acordo com as segundas predeterminadas rotinas programadas.

[00028] De acordo com uma modalidade adicional da presente invenção, as unidades de sensor estáticas coletam os primeiros dados de medida com uma terceira taxa de amostragem maior do que a primeiro taxa de amostragem ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

[00029] De acordo com uma ainda modalidade adicional da presente invenção, o pelo menos um robô coleta os segundos dados de medida com uma quarta taxa de amostragem maior do que a segunda taxa de amostragem ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

[00030] Vantajosamente, a unidade central, condicionada à avaliação de uma condição ambiental anômala, guia pelo menos um robô em direção a porção da área, em que tal condição ambiental anômala foi avaliada.

Breve Descrição Dos Desenhos

[00031] Esses e outros recursos e vantagens da presente invenção serão evidentes pela seguinte descrição de algumas modalidades exemplares e não limitativas da mesma, a serem lidas em conjunto com os desenhos anexos, em que:Figura 1 representa um sistema de monitoração de área de acordo com uma modalidade da presente invenção;Figura 2 é um fluxograma ilustrando operações realizadas pelo sistema de monitoração de área da Figura 1;Figura 3 A ilustra um sistema de monitoração de área de acordo com uma modalidade da presente invenção ao operar em um estado padrão, eFigura 38 ilustra o sistema de monitoração de área da Figura 3A ao operar em um estado de anomalia.

Descrição detalhada das modalidades exemplares da invenção

[00032] Com referência aos desenhos, Figura 1 ilustra em termos de blocos funcionais um sistema de monitoração de área 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O sistema de monitoração de área 100 é configurado para monitorar uma condição ambiental de uma área 105 através da medição de uma correspondente quantidade ambiental. Por exemplo, o sistema de monitoração de área 100 pode implementar um serviço de “computação verde" para a monitoração da temperatura dentro de uma fazenda de servidores; neste caso, a área 105 a ser monitorada pelo sistema de monitoração de área 100 é o lugar, em que os servidores formando a fazenda de servidores estão fisicamente localizados.

[00033] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o sistema de monitoração de área 100 inclui duas seções principais, e especificamente uma seção estática, identificada na figura com a referência 110, e uma seção móvel identificada na figura com a referência 115. A seção estática 110 compreende uma pluralidade de unidades de sensor estáticas 120 espacialmente arranjadas dentro da área 105, enquanto a seção móvel 115 compreende pelo menos um robô 125 configurado para autonomamente rondar a área 105.

[00034] A seção estática 110 e a seção móvel 115 do sistema de monitoração de área 100 são gerenciadas pela unidade central 130, por exemplo, um servidor suportando apropriadas aplicações de controle e vigilância, de forma esquemática, identificado na figura com a referência 135. Como será descrita em maior detalhe na seguinte da descrição, de acordo com uma modalidade da presente invenção a seção estática 110 e a seção móvel 115 juntamente operam sob a mediação da unidade central 130; em outras palavras, a unidade central 130 atual como um middleware.

[00035] O sistema de monitoração de área 100 de acordo com a modalidade da invenção ilustrada na figura 1 fornece uma monitoração constante da área 105 através das unidades de sensor estáticas 120; as unidades de sensor estáticas 120 são configuradas para medir uma quantidade ambiental - no exemplo em, questão, a temperatura - de uma respectiva porção da área 105.

[00036] De acordo com uma modalidade da presente invenção, as unidades de sensor estáticas 120 são configuradas para transmitir (e receber) dados para (proveniente) a (da) unidade central 130 em tempo real. Mais particularmente, as unidades de sensor estáticas 120 estão conectadas a uma rede de sensores local 140, por exemplo do tipo sem fio, que é por sua vez acoplado a uma unidade de acesso de controle 145. Os dados medidos gerados pelas várias unidades de sensor estáticas 120 durante a monitoração da área 105 são enviados através da rede de sensores local 140 para serem coletado pela unidade de acesso de controle 145, que os passa adiante para a unidade central 130. De forma similar, a unidade central 130 é configurada para passar adiante comandos para as unidades de sensor estáticas 120 enviando-os - através da unidade de acesso de controle 145 - sobre a rede de sensores local 140.

[00037] A unidade central 130 pode ser diretamente instalada dentro (ou nas proximidades) da área 105 a ser monitorada, ou pode estar localizada em uma localização que é remota com relação à área 105. No primeiro caso, a unidade central 130 está diretamente conectada à unidade de acesso de controle 145. Se em vez disso a unidade central 130 é remota, a unidade central 130 e a rede de sensores local 140 estão acopladas por meio de uma rede externa 148, tal como a Internet. No caso o protocolo de transmissão/recepção usado na rede de sensores local 140 (por exemplo, um protocolo de rádio local, tal com o protocolo ZigBee) é diferente daquele usado na rede externa 148 (por exemplo, o Protocolo de Internet (IP), a interface entre tais dois diferentes protocolos é realizada pela unidade de acesso de controle 145. Em ambos os casos, a unidade de acesso de controle 145 opera como um portão de passagem.

[00038] De acordo com uma modalidade da presente invenção, as aplicações de controle e vigilância 135 usadas pela unidade central 130 para operar o sistema de monitoração de área 100 estão localmente instaladas na própria unidade central 130. De acordo com uma modalidade adicional da presente invenção (não ilustrada) as aplicações de controle e vigilância 135 são em vez disso remotamente fornecidas para a unidade central 130 via a rede externa 148.

[00039] De acordo com uma modalidade da presente invenção, cada unidade de sensor estática 120 compreende:- pelo menos um sensor 152 para monitorar a condição ambiental de uma respectiva porção da área 105 através da geração de dados de medida relacionando a uma correspondente quantidade ambiental; no exemplo considerado, o mencionado sensor é um sensor de temperatura, a quantidade ambiental é a temperatura, e os mencionados dados de medida são os valores de temperatura;- uma unidade de transceptor 154 para transmitir dados de medida coletados pelo sensor 152 para a unidade central 130 e para receber comandos enviados pela unidade central 130; no exemplo considerado, a unidade de transceptor inclui uma interface sem fio com uma antena interna ou uma conexão para uma antena externa;- uma unidade de sensor central 156 configurada para operar outras seções da unidade de sensor estática 120 sob o controle de uma aplicação de aplicação de sensor local 157, tal que, na ausência de comandos externos, a unidade de sensor estática 120 opera seguindo predeterminadas rotinas programadas;- uma fonte de energia 158, tal como uma bateria e/ou um sistema de obtenção de energia por meios externos, para a alimentação de energia do sensor 152, da unidade de transceptor 154 e da unidade de sensor central 156.

[00040] A aplicação do sensor local 157 está preferencialmente instalada na própria unidade de sensor estática 120, por exemplo na forma de instruções de programa armazenadas em uma unidade de memória local; contudo, similares considerações se aplicam se tal aplicação é remota, por exemplo fornecida para a unidade de sensor estática 120 através da rede de sensores local 140.

[00041] De acordo com uma modalidade da presente invenção, em adição à monitoração através das unidades de sensor estáticas 120, o sistema de monitoração de área 100 fornece ao mesmo tempo uma monitoração da área 105 através de sensores equipados no pelo menos um robô 125. Como as unidades de sensor estáticas 120, os robôs 125 da mesma forma são configurados para transmitir (e receber) dados para (proveniente) a (da) unidade central 130 em tempo real.

[00042] De acordo com uma modalidade da presente invenção, os dados de medida gerados pelos robôs 125 durante a monitoração da área 105 são enviados para a unidade central 130 diretamente através da rede externa 148. De forma similar, a unidade central 130 passa adiante comandos para as unidades de sensor estáticas 120 enviando-os diretamente através da rede externa 148.

[00043] De acordo com uma modalidade adicional da presente invenção, os robôs 125 e a unidade central 130 trocam dados com uma configuração de rede similar àquela empregada para as unidades de sensor estáticas 120, com os robôs 125 que estão conectados a uma rede de robôs local 150, por exemplo do tipo sem fio, que é por sua vez acoplada a uma correspondente unidade de acesso de controle 151 adicional.

[00044] De acordo com uma ainda modalidade adicional da presente invenção, os robôs 125 são em vez de fazerem interface com a rede de sensores local 140 usados pela unidade de sensor estática 120.

[00045] De acordo com uma modalidade da presente invenção, cada robô 125 compreende:- pelo menos um sensor 160 para monitorar a condição ambiental da porção da área 105 circundando o robô 125 através da geração de dados de medida relacionados à correspondente quantidade ambiental (preferencialmente mais sofisticado e mais preciso do que os sensores 152 equipados nas unidades de sensor estáticas 120); no exemplo considerado, o mencionado sensor é uma câmera termográfica, a quantidade ambiental é a temperatura, e os mencionados dados de medida são imagens térmicas;- uma unidade de transceptor 165 equipada com uma antena para transmitir dados de medida coletados pelo sensor 160 para a unidade central 130 e para receber comandos enviados pela unidade central 130; por exemplo, no caso o robô 125 é configurado para diretamente trocar dados através da rede externa 148, a unidade de transceptor é equipada com um módulo de identidade de assinante (SIM), por outro lado ela inclui uma interface sem fio;- uma unidade central do robô 170 configurada para operar as outras seções do robô 125 sob o controle de uma aplicação de robô local 175, tal que, na ausência de comandos externos, o robô 125 opera seguindo predeterminadas rotinas programadas; a unidade central do robô 170 é ainda configurada para receber comandos provenientes da unidade central 130 e consequentemente operar o robô 125 para efetuar rotinas especiais que não estão contempladas pela aplicação de robô local 175;- uma unidade de locomoção 185 configurada para prover o robô 125 com capacidades de movimento, tal como, por exemplo, rodas e/ou lagartas adaptadas para serem movidas por um correspondente motor (não mostrado);- uma fonte de energia 190, tal como uma bateria e/ou um sistema de limpeza de energia, para a alimentação de energia de outras seções do robô 125.

[00046] Como a aplicação de sensor local 157, a aplicação de robô local 175 também é preferencialmente instalada no próprio robô 125, por exemplo, na forma de instruções de programas armazenados em uma unidade de memória local; contudo, similares considerações se aplicam se tal aplicação é remota, por exemplo fornecida para o robô 125 através da rede externa 148.

[00047] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a unidade central 130 é configurada para modificar em tempo real o comportamento de uma seção estática 110 e de uma seção móvel 115, a fim de melhorar o serviço de monitoração de área com base na condição efetiva da área 105.

[00048] Especificamente, até a área 105 ser avaliada para estar em uma condição ambiental padrão (de agora em diante, simplesmente condição padrão"), o sistema de monitoração de área 100 opera em um correspondente estado padrão, com as unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125 que operam seguindo respectivas predeterminadas rotinas programadas.

[00049] Assim que a unidade de sensor estática 120 ou um robô 125 avalia uma anomalia ou um desvio da condição padrão que é suscetível de uma análise aprofundada, a unidade central 130 toma o controle da operação para melhor investigar a causa de tal anomalia. Para esta finalidade, de acordo com uma modalidade da presente invenção pelo menos um robô 125 é instruído pela unidade central 130 a prosseguir em direção à porção da área 105, em que tal anomalia foi detectada, e permanece confinada dentro de tal porção para coletar mais dados de medida detalhados. Além disso, a unidade central 130 pode adicionalmente instruir os sensores (ambos aqueles nas unidades de sensor estáticas 120 e aqueles nos robôs 125) para coletar dados de medida com uma taxa de amostragem maior do que aquela usada no estado padrão. Além disso, a unidade central 130 pode atualizar um registro de anomalia adequado para manter rastreamento de qualquer evento de anomalia ocorrido na área 105.

[00050] Se uma condição fica pior (i.e., se o desvio da condição padrão ainda aumenta), a unidade central 130 pode adicionalmente emitir sinais de alarme, através de comunicações em tempo real (por exemplo, um correio eletrônico ou uma SMS) e/ou atualizando um registro de alarme para sinalizar a ocorrência de tal condição anômala para um usuário da sistema de monitoração de área 100.

[00051] De modo a ilustrar em maior detalhe como o sistema de monitoração de área 100 opera de acordo com uma modalidade da presente invenção, agora é feita referência ao fluxograma ilustrado na figura 2.

[00052] Quando o sistema de monitoração de área 100 está em um "estado padrão" (bloco 202), os sensores 152 da unidades de sensor estáticas 120 coletam dados de medida relacionados à quantidade ambiental monitorada com uma frequência de amostra sf1, enquanto os sensores 160 dos robôs 125 coletam dados de medida relacionados à mesma quantidade ambiental monitorada com uma amostra frequência de amostra rf1.

[00053] Nesta situação, os robôs 125 autonomamente operam seguindo respectivas predeterminadas rotinas programadas, sob o controle da aplicação de robô local 175. Por exemplo, dependendo da aplicação de robô local 175, cada robô 125 pode ser guiado em tal uma maneira para seguir um predeterminado trajeto de ronda ou vagar dentro da área 105 a ser monitorada, automaticamente evitando quaisquer obstáculos.

[00054] Os dados de medida são enviados para a unidade central 130 assim que eles são coletados pelas unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125. De acordo com uma modalidade da presente invenção, os dados de medida coletados pelas unidades de sensor estáticas 120 são enviados para a unidade de acesso de controle 145 através da rede de sensores local 140, que os passam adiante para a unidade central 130 através da rede externa 148, enquanto os dados de medida coletados pelos robôs 125 são enviados para a unidade central 130 diretamente através da rede externa 148, ou através da unidade de acesso de controle 151.

[00055] Os dados de medida são recebidos pela unidade central 130, que verifica se seus valores estão ou não dentro do intervalo de condição de padrão prescrito. Enquanto os dados medidos estão compreendidos dentro do intervalo de condição padrão, e o sistema de monitoração de área 100 está mantido no estado padrão (ramo de saída "N" do bloco 204, retornando de volta para o bloco 202).

[00056] Figura 3A ilustra um exemplo de sistema de monitoração de área ao operar no estado padrão. Neste exemplo, a porção estática do sistema inclui três unidades de sensor estáticas 120(1), 120(2) e 120(3), e a porção móvel inclui um único robô 125, que vagueia autonomamente entre a área 105 a ser monitorada.

[00057] Retornando à Figura 2, assim que os dados medidos recebidos pela unidade central 130 de pelo menos uma unidade de sensor estática 120 ou robô 125 caem fora do correspondente intervalo de condição padrão, uma anomalia é detectada, e o estado do sistema de monitoração de área 100 é comutado pela unidade central 130 para um "estado de anomalia" (ramo de saída “Y” do bloco 204, prosseguindo para o bloco 206).

[00058] Em um estado de anomalia, a unidade central 130 inicia um contador de tempo de anomalia ANT, e comanda as unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125 para operar de acordo com novas rotinas de anomalia (diferente do que aquelas programadas predeterminadas) sob o controle da própria unidade central 130.

[00059] Especificamente, de acordo com uma modalidade da presente invenção as rotinas de anomalia configuradas pela unidade central 130 fornecem aumento das frequências de amostra das (pelo menos algumas) unidades de sensor estáticas 120 e dos robôs 125. Mais particularmente, em um estado de anomalia, os sensores 152 das (pelo menos um subconjunto de) unidades de sensor estáticas 120 coletam dados de medida com uma frequência de amostra sf2 > sf1, e os sensores 160 dos (pelo menos um dos) dos robôs 125 coletam dados de medida com uma frequência de amostra rf2 > rf1.

[00060] Além disso, a unidade central 130 é capaz de determinar em qual porção da área 105 a anomalia ocorreu identificando a fonte dos dados medidos que caíram fora os intervalos padrões prescritos. Por exemplo, se tais dados medidos se originam de uma unidade de sensor estática 120 específica, a anomalia é presumivelmente causada por alguma coisa que está ocorrente em uma porção - de agora em diante referida como "área de anomalia "- da área 105 que está próxima à mencionada unidade de sensor estática 120 específica. Se não há robôs 125 dentro de tal área de anomalia (ramo de saída "N" do bloco 208), as rotinas de anomalia configuradas pela unidade central 130 proveem comandar pelo menos um robô 125 para prosseguir em direção à área de anomalia (bloco 210). Uma vez que o mencionado pelo menos um robô 125 alcançou a área de anomalia, ou no caso que um robô 125 já estava dentro da área de anomalia quando a anomalia foi detectada (ramo de saída “S” do bloco 208), a rotina de anomalia configurada pela unidade central 130 fornece provê guiar tal pelo menos um robô 125 em tal uma maneira para vagar confinado dentro da tal área de anomalia (bloco 211). Graças a presença de pelo menos um robô 125 (que é preferencialmente equipado com sensores que são mais sofisticados e mais precisos do que os sensores das unidades de sensor estáticas 120) dentro da área de anomalia, e graças as frequências de amostra aumentadas sf2, rf2, durante um estado de anomalia a unidade central 130 recebe uma maior quantidade de (melhor) dados considerando a área de anomalia, a fim de facilitar a seguinte análise da situação. Além disso, a unidade central 130 pode registrar uma ocorrência de um evento de anomalia atualizando um correspondente registro de anomalia.

[00061] Figura 3B ilustra o exemplo de sistema de monitoração de área da Figura 3 A ao operar em um estado de anomalia, ainda depois da ocorrência de uma condição de anomalia. No exemplo em questão, os dados de medida que caíram fora do intervalo de condição padrão foram gerados pela unidade de sensor estática 120(2). Neste caso, a unidade central 130 define dentro da área 105 uma correspondente área de anomalia 300 em torno de tal unidade de sensor estática 120(2). Por exemplo, a área de anomalia 300 é uma área circular tendo um centro correspondendo à localização da unidade de sensor estática 120(2) e um raio R.

[00062] Retornando à Figura 2, um estado de anomalia é mantido pela unidade central 130 até um contador de tempo de anomalia ant expirar, ou uma anomalia pior seja detectada.

[00063] Especificamente, se a anomalia anteriormente detectada não ficou pior (ramo de saída "N" do bloco 212, indo para o bloco 214), no sentido que os dados medidos coletados pela unidade de sensor(es) 120 e/ou os robô(s) 125 dentro da área de anomalia sensivelmente não aumentam suas distâncias do correspondente intervalo de condição padrão, a unidade central 130 verifica to valor assumido pelo contador de tempo de anomalia ant. Se o contador de temo de anomalia ant é ainda inferior do que (ou igual a) um primeiro limite thl, um estado de anomalia é mantido (ramo de saída "N" do bloco 214, retornando para o bloco 211); se em vez disso o contador de tempo de anomalia ant excede o primeiro limite thl, a unidade central 130 comuta de volta o estado do sistema de monitoração da área 100 para o estado padrão (ramo de saída “S” do bloco 214, retornando ao bloco 202), com a unidade central 130 que reconfigura o contador de tempo de anomalia ant, e configura as unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125 para operar de novo de acordo com as respectivas predeterminadas rotinas programadas. Especificamente, a unidade central 130 comanda as unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125 para diminuir suas frequências de amostra para sfl e rfl, respectivamente, e permite ao robô(s) 125 anteriormente confinados na área de anomalia para livremente vaguear dentro da inteira área 105. De acordo com uma modalidade da presente invenção, antes de comutar de volta o estado do sistema de monitoração da área 100 para o estado padrão, a unidade central 130 configura um contador de tempo de extinção de anomalia adt associado à anomalia anteriormente detectada (bloco 215). Durante o subsequente estado padrão, e enquanto tal contador de tempo de extinção de anomalia adt é inferior do que um pré-definido limite, a unidade central 130 é configurada para ignorar a presença de uma anomalia associada ao contador, em tal uma maneira para permitir a detecção de além disso, diferentes, anomalias.

[00064] Reciprocamente, se a anomalia anteriormente detectada piorar, no sentido que os dados medidos coletados pela unidade de sensor(s) 120 e/ou os robô(s) 125 dentro da área de anomalia terem aumentado suas distâncias do correspondente intervalo de condição padrão de uma maior extensão do que um correspondente limite de alarme, o estado do sistema de monitoração de área 100 é comutada pela unidade central 130 para um "estado de alarme" (ramo de saída “S” do bloco 212, indo para o bloco 216).

[00065] No estado de alarme (bloco 216), a unidade central 130 inicia um contador de tempo de alarme alt, e comanda as unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125 para operar de acordo com novas rotinas de alarme (diferente do que as rotinas de anomalia) sob o controle da própria unidade central 130.

[00066] Especificamente, de acordo com uma modalidade da presente invenção as rotinas de alarme configuradas pela unidade central 130 proveem operação (pelo menos algumas) das unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125 para ainda aumentar suas frequências de amostra. Especificamente, no estado de alarme, os sensores 152 das (pelo menos um subconjunto de) unidades de sensor estáticas 120 coletam dados de medida com uma frequência de amostra sf3 > sf2, e os sensores 160 dos (pelo menos um dos) robôs 125 coletam dados de medida com uma frequência de amostra rfi > rf2. Durante o estado de alarme, a unidade central 130 emite sinais de alarme, por exemplo, através de comunicações em tempo real (por exemplo., correio eletrônico ou SMS) e/ou atualizando um registro de alarme para sinalizar a ocorrência de tal alarme para um usuário do sistema de monitoração de área 100.

[00067] Além disso, de acordo com uma modalidade da presente invenção, durante o estado de alarme as rotinas de alarme configuradas pela unidade central 130 fornecem ainda redução da extensão de uma área de anomalia, por exemplo, reduzindo o raio R do mesmo (bloco 218).

[00068] O estado de alarme é mantido pela unidade central 130 até o contador de tempo de alarme alt expirar. Especificamente, enquanto o contador de tempo de alarme alt é inferior do que (ou igual à) um segundo limite th2, o estado de alarme é mantido (ramo de saída "N" do bloco 220, retornando ao bloco 218); se em vez disso o contador de tempo de alarme alt excede o segundo limite th2, a unidade central 130 comuta de volta o estado do sistema de monitoração de área 100 para o estado padrão (ramo de saída “S” do bloco 220, retornando ao bloco 202), com a unidade central 130 que reconfigura o contador de tempo de alarme alt, e configura as unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125 para operarem de novo de acordo com as respectivas predeterminadas rotinas programadas. Especificamente, as unidades de sensor estáticas 120 e os robôs 125 são operados para diminuir suas frequências de amostra para sf1 e rf1, respectivamente, e os robô(s) 125 anteriormente confinados na área de anomalia reduzida são permitidas para livremente vaguear dentro da inteira área 105. De acordo com uma modalidade da presente invenção, antes de comutar de volta o estado do sistema de monitoração de área 100 para o estado padrão, a unidade central 130 configura um contador de tempo de extinção de alarme aldt associada à anomalia que piorou anteriormente detectada (bloco 222). Durante o subsequente estado padrão, e enquanto tal contador de tempo de extinção de alarme aldt é inferior do que um pré-definido limite, a unidade central 130 é configurado para ignorar a presença de uma anomalia associada como o contador, em tal uma maneira para permitir a detecção de anomalias adicionais.

[00069] A cooperação de sinergia entre sensores equipados nas unidades de sensor estáticas e sensores equipados nos robôs móveis gerenciados pela unidade central é mais flexível e eficiente comparada aos sistemas de monitoração conhecidos fornecidos com uma cobertura extensa das unidades de sensor estáticas somente. Além disso, com a solução proposta é possível reduzir o custo global do sistema usando um número menor de robôs (por exemplo, somente um), já que a presença da unidade central garante que tais robôs sejam guiados em direção as localizações da área, em que a monitoração é mais requerida. Além disso, o sistema resultante tem uma eficiência de energia melhorada, ele pode ser instalado com facilidade e requer um esforço de gerenciamento muito baixo.

[00070] A descrição anterior apresenta e discute em detalhes várias modalidades da presente invenção; todavia, várias mudanças para as descritas modalidades, assim como diferentes modalidades da invenção são possíveis, sem fugir do escopo definido pelas reivindicações anexas.

[00071] Os conceitos da presente invenção são também aplicáveis no caso em que o pelo menos um robô é mantido em um estado estacionário - em que o robô não se move - durante o estado padrão, e é ativado pela unidade central somente quando o sistema entra no estado de anomalia, para ser guiado em direção à porção da área em que a anomalia foi determinada.

[00072] Além disso, similares considerações se aplicam se a cooperação entre as unidades de sensor estáticas e os robôs móveis conduzidos pela unidade central proverem para, uma vez que a ocorrência de anomalia fosse detectada por um robô, guiando somente as unidades de sensor estáticas com as rotinas de anomalia (por exemplo, para o aumento de frequências de amostras das mesmas), que permite ao robô operar de acordo com as predeterminadas rotinas programadas.

[00073] Ainda que tenha sido feita referência a um sistema de monitoração de área implementando um serviço para a monitoração de temperatura, similares considerações se aplicam se cada sensor (ambos nas unidades de sensor estáticas e nos robôs) for configurado para monitorar diferentes condições ambientais através da medição de diferentes quantidades ambientais, tais como som, vibração, pressão, movimento, concentração de poluentes e similar.

Claims

1. Sistema de monitoração (100) para monitorar uma condição ambiental de uma área (105) através da medição de uma correspondente quantidade ambiental, compreendendo:- uma seção de monitoração estática (110) compreendendo uma pluralidade de unidades de sensor estáticas (120), cada unidade de sensor estática sendo configurada para coletar primeiros dados de medida relacionados à quantidade ambiental em uma respectiva porção da área de acordo com primeiras predeterminadas rotinas programadas durante uma condição ambiental padrão;- uma seção de monitoração móvel (115) compreendendo pelo menos um robô (125), cada um do mencionado pelo menos um robô sendo configurado para mover a si próprio dentro da área e sendo configurado para coletar segundos dados de medida relacionados à quantidade ambiental em uma porção da área em volta de pelo menos um próprio robô de acordo com segundas predeterminadas rotinas programadas durante uma condição ambiental padrão, e- uma unidade central (130) em relações de comunicação com as unidades de sensor estáticas e o pelo menos um robô para receber os primeiros dados de medida e os segundos dados de medida e avaliar a condição ambiental da área com base em pelo menos um entre os primeiros e segundos dados de medida recebidos, a unidade central sendo configurada para efetuar pelo menos um entre:- condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala dos primeiros dados de medida coletados por pelo menos uma unidade de sensor estática, comandar pelo menos um robô para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central, e- condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala dos segundos dados de medida coletados por pelo menos um robô, comandar pelo menos uma unidade de sensor estática para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central, caracterizado pelo fato de que cada robô é configurado para autonomamente vagar dentro da área ao operar de acordo com as segundas predeterminadas rotinas programadas durante uma condição ambiental padrão.

2. Sistema de monitoração de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:- cada unidade de sensor estática é equipada com sensores configurados para coletar os primeiros dados de medida com uma primeira taxa de amostragem ao operar de acordo com as primeiras predeterminadas rotinas programadas, e- cada robô é equipado com sensores configurados para coletar os segundos dados de medida com uma segunda taxa de amostragem ao operar de acordo com as segundas predeterminadas rotinas programadas.

3. Sistema de monitoração de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os sensores de pelo menos uma unidade de sensor estática são configurados para coletar os primeiros dados de medida com uma terceira taxa de amostragem maior do que a primeira taxa de amostragem ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

4. Sistema de monitoração de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que os sensores de pelo menos um robô são configurados para coletar os segundos dados de medida com uma quarta taxa de amostragem maior do que a segunda taxa de amostragem ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

5. Sistema de monitoração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que cada robô é configurado para ser guiado dentro da área pela unidade central ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

6. Sistema de monitoração de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala, a unidade central é configurado para guiar pelo menos um robô em direção a porção da área, em que tal condição ambiental anômala foi avaliada.

7. Sistema de monitoração de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que, condicionado à avaliação da mencionada condição ambiental anômala, a unidade central é ainda configurado para guiar o mencionado pelo menos um robô de tal maneira que o mencionado pelo menos um robô permaneça confinado dentro da mencionada porção da área, em que tal condição ambiental anômala foi avaliada.

8. Sistema de monitoração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que tal quantidade ambiental é uma selecionada quantidade entre o conjunto de quantidades incluindo temperatura, som, vibração, pressão, movimento e concentração de poluentes.

9. Sistema de monitoração de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 8, caracterizado pelo fato de que:- cada unidade de sensor estática é equipada com sensores de temperatura, e- cada robô é equipado com uma câmera termográfica.

10. Método para monitorar uma condição ambiental de uma área através da medição de uma correspondente quantidade ambiental, compreendendo:- coletar primeiros dados de medida relacionados à quantidade ambiental através de uma seção de monitoração estática (110) compreendendo uma pluralidade de unidades de sensor estáticas (120) de acordo com primeiras predeterminadas rotinas programadas durante uma condição ambiental padrão;- coletar segundos dados de medida relacionados à quantidade ambiental através de uma seção de monitoração móvel (115) compreendendo pelo menos um robô (125) configurado para mover a si próprio dentro da área de acordo com segundas predeterminadas rotinas programadas durante uma condição ambiental padrão;- em uma unidade central (130):- receber os primeiros dados de medida e os segundos dados de medida, e- avaliar a condição ambiental da área com base em pelo menos um entre os primeiros e segundos dados de medida recebidos,o método compreendendo ainda efetuar pelo menos um entre:- condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala dos primeiros dados de medida coletados por pelo menos uma unidade de sensor estática, comandar pelo menos um robô para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central, e- condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala dos segundos dados de medida coletados por pelo menos um robô, comandar pelo menos uma unidade de sensor estática para operar de acordo com rotinas de anomalia sob o controle da unidade central, o método caracterizado pelo fato de compreender ainda fazer com que cada robô vagueie autonomamente dentro da área ao operar de acordo com as segundas predeterminadas rotinas programadas durante uma condição ambiental padrão.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:- nas unidades de sensor estáticas, coletar os primeiros dados de medida com uma primeira taxa de amostragem ao operar de acordo com as primeiras predeterminadas rotinas programadas, e- no pelo menos um robô, coletar os segundos dados de medida com uma segunda taxa de amostragem ao operar de acordo com as segundas predeterminadas rotinas programadas.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:- nas unidades de sensor estáticas, coletar os primeiros dados de medida com uma terceira taxa de amostragem maior do que a primeira taxa de amostragem ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações11 ou 12, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:- no pelo menos um robô, coletar os segundos dados de medida com uma quarta taxa de amostragem maior do que a segunda taxa de amostragem ao operar de acordo com as rotinas de anomalia.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:- na unidade central, condicionado à avaliação de uma condição ambiental anômala, guiar pelo menos um robô em direção à porção da área, em que tal condição ambiental anômala foi avaliada.