BR112014013248B1 - Método para monitorar a temperatura de uma superfície de inspeção em um ambiente, e, sistema para monitoração de temperatura - Google Patents
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Abstract
método para monitorar a temperatura de uma superfície de inspeção em um ambiente, e, sistema para monitoração de temperatura. é divulgado um método para monitorar a temperatura de uma superfície de inspeção em um ambiente. o método compreende: fornecer um número n de sensores de temperatura acoplado à superfície de inspeção; receber proveniente do número de sensores de temperatura, respectivos valores da temperatura; aplicar um modelo de extrapolação aos valores de temperatura recebidos e extrapolar uma varredura termográfica extrapolada da superfície de inspeção; e monitorar a temperatura da superfície de inspeção nas bases da varredura termográfica extrapolada.
Description
[0001] A presente invenção em geral se refere ao campo de sistemas de monitoração de temperatura. Em particular, a presente invenção se refere a um sistema e um método para monitorar a temperatura de uma superfície em um ambiente tal como um Centro de Dados caracterizado pelo fato de compreender uma ou mais estantes de equipamento de telecomunicação e/ou processamento, por ex., servidores.
[0002] Como é conhecido, um Centro de Dados é um ambiente que é tipicamente adaptado para hospedar um alto número de aparelhos de computação e/ou de telecomunicações como, por exemplo, servidores, roteadores, comutadores, e o similar. Esses aparelhos são tipicamente montados em estantes que são arrumadas em fileiras dentro do Centro de Dados.
[0003] Os aparelhos de computação e/ou de telecomunicações compreendidos dentro de um Centro de Dados, durante sua operação, produzem calor. Tal calor é tipicamente forçado a deixar o aparelho através de uma grade de refrigeração fornecida em seus estojos. Então, o calor produzido pelos aparelhos aquece o ar dentro do Centro de Dados e a temperatura do ambiente pode atingir valores muito altos. Em particular, a temperatura do ar pode atingir valores que podem ser críticos já que elas podem fazer com que os aparelhos de computação e/ou de telecomunicações funcionem mal.
[0004] Tipicamente, um Centro de Dados compreende sistemas para manter a temperatura do ambiente abaixo de um valor determinado, em particular sistemas de refrigeração (por exemplo, sistema de ar condicionado) para manter a temperatura do ambiente abaixo de um pré-determinado limite garantindo o funcionamento correto e seguro dos aparelhos de computação e/ou de telecomunicações. De modo a operar os sistemas de refrigeração, é então necessário prover o Centro de Dados com um sistema para monitoração de temperatura capaz de detectar a temperatura do ambiente e detectar quando e onde a temperatura do ambiente aumenta acima do limite.
[0005] Um sistema para monitoração de temperatura para monitorar a temperatura dos aparelhos compreendidos em um ambiente, e, em particular, a temperatura em determinadas superfícies dentro do ambiente, pode compreender uns poucos sensores de temperatura localizados em determinadas posições dentro do ambiente. Cada sensor detecta um único valor da temperatura correspondendo à temperatura daquela localização. Mais ainda, tipicamente, tal uma detecção é discreta no tempo. Os sensores fixos estão conectados a uma unidade de controle que tipicamente processa os valores de temperatura detectados e opera possíveis sistemas de refrigeração se a temperatura detectada por um ou mais sensores aumenta acima de um limite seguro.
[0006] Altemativamente, uma câmera termográfica ou infravermelha pode ser usada para monitorar a temperatura de uma superfície em um ambiente. A câmera termográfica tipicamente adquire uma varredura termográfica de uma superfície a ser monitorada, a varredura originando uma matriz bidimensional de valores de temperatura relativos a uma grade de pixels da superfície. De fato, a câmera termográfica é usualmente implementada como uma matriz bidimensional de sensores de temperatura, tal como microbolômetros, que são capazes de detectar a radiação infravermelha emitida pelos materiais presentes na superfície. A radiação infravermelha é detectada pelos sensores da câmera e é processada para fornecer a varredura termográfica. Os valores da radiação infravermelha detectados pela câmera são ainda processados para fornecer uma imagem da superfície, tipicamente uma imagem em escala cinza ou uma imagem falsa de cor, na qual o tom cinza ou a cor associada à cada pixel representa o valor de amostra da temperatura na correspondente posição do pixel na superfície.
[0007] US 2005 / 0008215 Al divulga um sistema caracterizado pelo fato de compreender uma câmera infravermelha para determinar um tempo de resposta de uma característica de uma amostra mudando de modo monotonicamente obtendo uma série de imagens de amostra ao longo do tempo.
[0008] Os inventores notaram que os sistemas de monitoração de temperatura acima têm alguns inconvenientes.
[0009] De fato, o sistema caracterizado pelo fato de compreender os sensores de temperatura fixos não permitem precisamente monitorar a temperatura quando tal temperatura é rapidamente variável no espaço e tempo. Em princípio, de modo a fornecer uma maior precisão, seria necessário localizar, dentro do ambiente, um número muito grande de sensores, ou mudar a posição dos sensores de acordo com a distribuição espacial variando no tempo dos valores de temperatura dentro do ambiente. Em ambos os casos, desvantajosamente, o sistema seria muito caro para implementar.
[00010] Por outro lado, o sistema caracterizado pelo fato de compreender uma câmera termográfica permite monitorar a variação da temperatura em uma superfície do ambiente com maiores detalhes do que o sistema citado acima, mas é desvantajosamente muito caro.
[00011] Em vista do mencionado acima, os inventores têm abordado o problema de fornecer um método e um sistema para monitorar a temperatura de uma superfície em um ambiente tal como um Centro de Dados que resolve os inconvenientes mencionados acima. Em particular, os inventores têm endereçado o problema de fornecer um método e um sistema para monitorar a temperatura que fornece um grau de detalhe substancialmente comparável com o detalhe fornecido pela câmera termográfica e com um custo substancialmente comparável àquele de um sistema de poucos sensores de temperatura fixos.
[00012] Na presente descrição e nas reivindicações, a superfície a ser monitorada será tipicamente referida como “superfície de inspeção” e esta pode compreender partes de superfície do aparelho(s) compreendidas dentro do ambiente. No caso de um Centro de Dados, a superfície de inspeção pode compreender as partes frontal ou traseira da superfície de uma única estante ou de uma fileira de estantes.
[00013] Mais ainda, na presente descrição e nas reivindicações, a expressão “sensores acoplados à superfície de inspeção” vai designar sensores que são associados à superfície de inspeção no sentido que eles podem ser posicionados na superfície de inspeção ou na proximidade da superfície de inspeção.
[00014] De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção fornece um método para monitorar a temperatura de uma superfície de inspeção em um ambiente, tal método caracterizado pelo fato de compreender: a) fornecer um número, N, de sensores de temperatura acoplados à superfície de inspeção; b) receber proveniente do número de sensores de temperatura respectivos valores da temperatura; c) aplicar um modelo de extrapolação aos valores de temperatura recebidos e extrapolar uma varredura termográfica extrapolada da superfície de inspeção; e d) monitorar a temperatura da superfície de inspeção nas bases da varredura termográfica extrapolada.
[00015] Preferencialmente, o método ainda compreende, em um número, K, de instantes de tempo discretos pertencendo a um período de coleta de amostra, receber primeiros valores de temperatura provenientes do número N de sensores de temperatura mencionados e correspondentes varreduras termográficas de amostra, cada uma das varreduras termográficas de amostra caracterizada pelo fato de compreender uma matriz de segundos valores de temperatura percebida em um número, PxQ, de pixels da superfície de inspeção.
[00016] Preferencialmente, o método ainda compreende computar coeficientes de extrapolação do modelo de extrapolação com base nos primeiros valores de temperatura e nos segundos valores de temperatura das correspondentes varreduras termográficas de amostra.
[00017] Preferencialmente, a etapa de computação compreende, para cada um do número de pixels, associar o pixel com um respectivo sensor de temperatura e interpolar os segundos valores de temperatura correspondendo ao pixel como uma função dos primeiros valores de temperatura correspondendo ao sensor de temperatura associado por meio de polinómios de grau igual à ou maior do que 1.
[00018] Preferencialmente, a etapa de computação ainda compreende identificar umas primeiras dinâmicas térmicas e umas segundas dinâmicas térmicas no pixel e associar cada um dos segundos valores de temperatura e o correspondendo primeiro valor de temperatura a uma das primeiras dinâmicas térmicas e das segundas dinâmicas térmicas.
[00019] Preferencialmente, a etapa de computação compreende definir e resolver, para cada um do número de pixels, um número K / N de sistemas de N equações lineares, cada uma das equações lineares associando o segundo valor de temperatura correspondente ao pixel em um instante de tempo ao número N de primeiros valores de temperatura recebidos provenientes do número N de sensores de temperatura no instante de tempo.
[00020] Preferencialmente, a etapa a) ainda compreende receber uma primeira varredura termográfica da superfície de inspeção, identificar um número de áreas na superfície de inspeção e arrumar o número de sensores de temperatura dentro das áreas.
[00021] Preferencialmente, a etapa de identificação compreende identificar um número de áreas caracterizadas pelo fato de que a temperatura é maior do que um limite.
[00022] Preferencialmente, o método ainda inclui processar a varredura termográfica extrapolada e detectar uma ou mais anomalias de temperatura.
[00023] Preferencialmente, o método ainda inclui gerar um sinal de alarme e/ou operar um sistema de controle de temperatura dentro do ambiente de modo a se recuperar de uma ou mais anomalias de temperatura.
[00024] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção fornece um sistema para monitoração de temperatura para monitorar a temperatura de uma superfície de inspeção em um ambiente, o sistema caracterizado pelo fato de compreender: - um número, N, de sensores de temperatura acoplados à superfície de inspeção; e - uma unidade de controle se comunicando com o número de sensores de temperatura, caracterizada pelo fato de que a unidade de controle é configurada para receber, proveniente do número de sensores de temperatura, os respectivos valores da temperatura; aplicar um modelo de extrapolação aos valores de temperatura recebidos e extrapolar uma varredura termográfica extrapolada; e monitorar a temperatura do ambiente nas bases da varredura termográfica extrapolada.
[00025] Preferencialmente, o sensor de temperatura compreende um acoplador térmico.
[00026] Altemativamente, o sensor de temperatura compreende um resistor térmico de NTC.
[00027] Preferencialmente, a unidade de controle é ainda configurada para receber pelo menos uma varredura termográfica da superfície de inspeção proveniente de uma câmera termográfica.
[00028] Preferencialmente, a câmera termográfica é conectada a uma unidade de controle.
[00029] Modalidades da invenção serão melhor entendidas lendo a seguinte descrição detalhada, dada à título de exemplo e não de limitação, para ser lida com referência aos desenhos anexos, caracterizado pelo fato de que: - Figura 1 é uma vista esquemática de top de um Centro de Dados; - Figura 2 é uma vista frontal de uma fileira de estantes dentro do Centro de Dados da Figura 1 ; - Figura 3 mostra um sistema para monitoração de temperatura de acordo com uma modalidade da presente invenção; - Figura 4 mostra um fluxograma da iniciação do sistema da Figura 3, de acordo com uma modalidade da presente invenção; - Figura 5 mostra um fluxograma da operação do sistema da Figura 3, de acordo com uma modalidade da presente invenção; - Figura 6 mostra dois exemplos de gráfico relacionados à temperatura variando no tempo percebida pelos dois sensores de temperatura do sistema da Figura 3, e alguns correspondentes exemplos de varreduras termográficas; - Figuras 7a e 7b mostram, respectivamente, um gráfico com dados de temperatura e o mesmo gráfico no qual uma curva de interpolação linear está sobreposta aos dados; e - Figura 8 mostra em exemplo de gráfico adicional da temperatura percebida por um sensor de temperatura do sistema da Figura 3.
[00030] A Figura 1 é uma vista de topo de um ambiente R. O ambiente R pode ser um Centro de Dados. No ambiente R existem várias estantes CK arrumados em fileiras e caracterizados pelo fato de compreenderem aparelhos de computação e/ou telecomunicações, tal como por ex., servidores, roteadores, comutadores, e o similar. Em particular, no ambiente R da Figura 1, são fornecidas três fileiras (de A à C) de quatro estantes. As estantes da primeira fileira A são designados como CK1A, CK2A, CK3A e CK.4A, e as outras estantes da segunda e terceira fileiras são designadas em uma maneira similar.
[00031] Mais ainda, na Figura 1 uma câmera termográfica TC é mostrada, tal uma câmera sendo capaz de adquirir uma varredura termográfica de uma superfície dentro do ambiente R. Tal superfície pode compreender partes frontal / traseira / lateral dos aparelhos localizados nas estantes. Na discussão a seguir será assumido, por motivos de não limitar o exemplo, que a câmera termográfica TC adquire varreduras termográficas compreendendo as partes frontais dos aparelhos na primeira fileira de estantes CK1 A, CK2A, CK3A e CK4A, conforme representado na Figura 1. A Figura 1 também mostra uma representação esquemática do campo de visão (FOV) da câmera termográfica TC como a área que é visível através da câmera termográfica TC em uma determinada distância d das estantes. Na discussão a seguir, as superfícies que são visíveis pela câmera termográfica TC dentro de tal área serão referidas como “superfície de inspeção SV”. A superfície de inspeção pode compreender superfícies frontais das estantes que ficam em um único plano ou em mais do que um plano. Em outras palavras, as superfícies frontais das estantes poderiam pertencer a um (vertical) plano (conforme é mostrado na Figura 1 ) ou em vários (verticais) planos.
[00032] A câmera termográfica TC pode compreender um de sensores de infravermelho, tais como microbolômetros. Cada sensor tipicamente percebe a temperatura de um pixel na superfície de inspeção SV. O número de sensores da câmera pode ser por ex., 160 x 120 ou 320 x 240. O erro de medição de cada sensor pode ser por ex., igual à cerca de ± 2°C.
[00033] A Figura 2 é uma vista frontal das estantes da primeira fileira CK1A, CK2A, CK3A e CK.4A. Em particular, ela mostra a superfície de inspeção SV vista pela câmera termográfica TC caracterizada pelo fato de compreender as partes frontais dos aparelhos na primeira fileira de estantes CK1 A, CK2A, CK3A e CK4A.
[00034] De acordo com as modalidades do método da presente invenção, a primeira varredura termográfica da superfície de inspeção SV é tomada. Figura 2, de forma esquemática, mostra três áreas HS(1), HS(2) e HS(3) da superfície de inspeção SV caracterizadas pelo fato de que a temperatura é maior do que um limite pré-definido. A área da superfície de inspeção SV remanescente, para a modalidade descrita, é considerada estar em uma temperatura inferior do que o limite pré-definido. As áreas HS(1), HS(2) e HS(3) podem corresponder à fontes de calor na superfície de inspeção SV. As fontes de calor HS podem ser, por exemplo, as grades de refrigeração dos aparelhos montados na estante(s) compreendidos na superfície de inspeção SV.
[00035] De acordo com as modalidades da presente invenção, os sensores de temperatura são arrumados em posições específicas da superfície de inspeção SV. Conforme representado na Figura 3, em particular, um ou mais sensores de temperatura S(l), S(2), S(3) são arrumados dentro de cada área HS(1), HS(2) e HS(3). Para simplicidade da presente descrição, um único sensor de temperatura S( 1), S(2), S(3) é arrumado dentro de cada área HS(1), HS(2) e HS(3). De acordo com modalidades alternativas, os sensores de temperatura S(l), S(2), S(3) podem ser em qualquer número e eles podem estar arrumados em diferentes posições com relação às áreas HS(1), HS(2) e HS(3). Cada sensor de temperatura S(l), S(2), S(3) pode compreender, por exemplo, um acoplador térmico ou um resistor térmico de NTC (Coeficiente de Temperatura Negativa).
[00036] Os sensores de temperatura S(l), S(2), S(3) são conectados a uma unidade de controle CU. A conexão entre a unidade de controle CU e cada um dos sensores de temperatura S(l), S(2), S(3) pode ser uma conexão com fio ou sem fio. Os sensores de temperatura S( 1), S(2), S(3) e a unidade de controle CU estão compreendidos em um sistema para monitoração de temperatura TMS.
[00037] O sistema para monitoração de temperatura TMS descrito acima é configurado para implementar um método para monitorar a temperatura na superfície de inspeção SV, conforme será descrito em maiores detalhes daqui em diante com referência aos fluxogramas da Figuras 4 e 5.
[00038] A Figura 4 mostra as etapas de uma configuração inicial do sistema para monitoração de temperatura TMS.
[00039] Durante a etapa 201, a unidade de controle CU do sistema para monitoração de temperatura TMS recebe a primeira varredura termográfica da superfície de inspeção SV, nas bases da qual, durante a etapa 202, ela identifica as fontes de calor HS compreendidas na superfície de inspeção SV, conforme descrito acima. Na etapa 203, os sensores de temperatura S são arrumados no ambiente R em posições correspondendo às localizações das fontes de calor HS identificadas na etapa 202.
[00040] Altemativamente, os sensores de temperatura S podem ser arrumados em diferentes posições. Por exemplo, as etapas 201 e 202 podem ser ignoradas e os sensores de temperatura podem ser arrumados ser arrumados independente do fato que as fontes de calor (como definido acima) estão efetivamente presentes dentro do ambiente R. Por exemplo, um arranjo alternativo pode fornecer um sensor de temperatura por estante. Mais ainda, um ou mais dos sensores de temperatura S podem já estar presentes dentro do ambiente R antes da configuração inicial do sistema para monitoração de temperatura TMS.
[00041] Será assumido, na descrição a seguir da presente descrição, que durante a configuração inicial do sistema para monitoração de temperatura TMS, cada varredura termográfica considerada é adquirida por meio da câmera termográfica TC conectada à unidade de controle CU e que a câmera termográfica TC é capaz de detectar uma matriz bidimensional de valores de temperatura de dimensões PxQ que compreende PxQ valores de temperatura de um conjunto discreto de PxQ pixels centrado em pontos de coordenadas (xp, yq), p=l,..., P, q=l,..., Q (tais coordenadas sendo as coordenadas do ponto no plano bidimensional identificado pelos eixos X e Y mostrado na Figuras 2 e 3 e tendo se cento, por ex., no canto esquerdo inferior da superfície de inspeção SV) na superfície de inspeção SV. Por exemplo, a matriz de valores de temperatura pode ter dimensões 320 x 240 e, por conseguinte, pode compreender os valores de temperatura de 76800 pixels da superfície de inspeção SV. Na seguinte descrição, um ponto no espaço de coordenadas (xp, yq) será indicado como, simplesmente, “ponto (xp, yq)”.
[00042] Durante a sucessiva etapa 204, a unidade de controle CU preferencialmente define um período de coleta de amostra SP durante o qual a unidade de controle CU vai receber amostras da temperatura percebida por cada sensor de temperatura S(l), S(2), S(3) na superfície de inspeção SV e, enquanto isso, respectivas varreduras termográficas de amostra da superfície de inspeção SV, com será descrito em maiores detalhes mais adiante.
[00043] O período de coleta de amostra SP é preferencialmente determinado nas bases de uma avaliação preliminar sobre como a temperatura pode evoluir no tempo na superfície de inspeção SV. Em particular, a duração do período de coleta de amostra SP é escolhida tal que durante tal intervalo a temperatura na superfície de inspeção SV, em particular nas fontes de calor HS, está compreendida dentro da faixa de temperatura mais larga possível. O valor mínimo e o valor máximo de tal faixa são dependes das diferentes condições de trabalho dos aparelhos (isto é, as fontes de calor HS) compreendidos dentro da superfície de inspeção SV. Isto vantajosamente permite aumentar a precisão do método para monitorar a temperatura, conforme será explicado a seguir. No caso da superfície SV compreender uma ou mais fileiras de estantes, o período de coleta de amostra SP é determinado nas bases de uns perfis de operação dos aparelhos compreendidos dentro da estante(s). Por exemplo, um servidor pode ser ligado durante o dia e pode executar um número de aplicações que é variável durante o dia de acordo com o número de usuários conectados a ele. Este servidor pode ser desligado durante a noite. Em tal um caso, a temperatura na grade de refrigeração do servidor pode atingir um valor máximo durante o dia e um valor mínimo durante a noite. Por conseguinte, a duração do período de coleta de amostra SP pode por ser escolhida para ser igual a um dia, tal que durante o período de coleta de amostra SP, a variação da temperatura relacionada àquela fonte de calor (o servidor) é tão grande quanto possível.
[00044] Durante a etapa 204, a unidade de controle CU preferencialmente recebe os valores de temperatura percebida pelos sensores de temperatura S em um número K de instantes de tempo de amostragem tk, k = 0, 1, 2,..., K do período de coleta de amostra SP. Preferencialmente, os instantes de tempo tk de amostragem são uniformemente espaçados no tempo durante o período de coleta de amostra SP. Os valores de temperatura são percebidos pelos sensores de temperatura em uma freqüência que depende do tempo que cada sensor leva para reagir a um novo valor de temperatura e da faixa de variação da temperatura no sensor. Tipicamente, para um sensor com fio a freqüência depende somente da faixa de variação da temperatura e, por conseguinte, o intervalo entre dois consecutivos instantes de tempo tk pode variar de dezenas de segundos a poucos minutos. No caso dos sensores sem fio, a freqüência depende da duração da bateria com a qual os sensores são alimentados de energia elétrica e consequentemente, o intervalo entre dois consecutivos instantes de tempo tk é escolhido sendo tipicamente de poucos minutos, por ex., 5.
[00045] A Figura 6 mostra, em sua parte superior, dois exemplos de gráficos mostrando a temperatura (em °C) percebida por dois sensores de temperatura S(l) e S(2) nos instantes de tempo de amostragem t0, tf, t2 e assim por diante.
[00046] Além disso, durante a etapa 204, a unidade de controle CU preferencialmente recebe, em cada instante de tempo de amostragem tk, uma correspondente varredura termográfica de amostra Sc(k), k = 0, 1,..., K da superfície de inspeção SV. Conforme mencionado acima, as varreduras termográficas de amostra Sc(k) são preferencialmente adquiridas por meio de uma câmera termográfica conectada à unidade de controle CU. Na Figura 6, três imagens em escala de cinza são mostradas, que são indicativas de três sucessivas varreduras termográficas Sc(0), Sc(l ) e Sc(2) adquiridas nos instantes de tempo de amostragem t0, fí, t2, respectivamente.
[00047] Por conseguinte, durante a etapa 204, a unidade de controle CU preferencialmente armazena, em cada instante de tempo de amostragem tk, as seguintes informações: - um conjunto de N valores de temperatura Ts(i, k), i = 1,..., N percebidos por um número de N sensores S(i), caracterizado pelo fato de que cada um de tais valores de temperatura é indicativo da temperatura atingida pela fonte de calor HS(i) associada com o sensor S(i); e - uma correspondente varredura termográfica de amostra Sc(k) caracterizada pelo fato de compreender uma matriz bidimensional de PxQ valores de temperatura Tc(p, q, k), p = 1,.., P, q = 1..., Q adquiridos pela câmera termográfica nos pontos (xp, yq) da superfície de inspeção SV.
[00048] Então, durante a etapa 205, começando a partir da informação citada acima, a unidade de controle CU preferencialmente computa um conjunto de coeficientes de extrapolação de um modelo de extrapolação para derivar uma varredura termográfica adicional a partir dos valores de temperatura Ts(i, k) percebida pelos sensores de temperatura S(i). Em particular, durante a etapa 205, a unidade de controle CU define um conjunto de relações matemáticas conectando as temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura S(i) nos pontos (xp, yq) da superfície de inspeção SV para as correspondentes temperaturas compreendidas nas varreduras termográficas de amostra Sc(k). Conforme será descrito em maiores detalhes mais adiante, uma vez que essas relações são definidas e a operação de configuração inicial termina, quando o sistema para monitoração de temperatura TMS é feito para operar, a unidade de controle CU será capaz de derivar uma varredura termográfica da superfície de inspeção SV começando a partir das temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura S(i) somente, sem usar qualquer outra instrumentação de medição tal como a câmera termográfica TC. De modo a fazer isso, a unidade de controle CU simplesmente vai aplicar às temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura S(i), os modelos de extrapolação, isto é, vai aplicar às temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura S(i), as relações matemáticas, que vão fornecer correspondentes temperaturas de uma varredura termográfica “virtual”.
[00049] De acordo com a primeira modalidade da presente invenção, para computar os coeficientes de extrapolação citados acima é assumido que as fontes de calor HS(i) são fontes de calor independentes. Isto significa que dentro da superfície de inspeção SV, a temperatura de cada ponto (xp, yq) é afetada por uma única fonte de calor HS(i), isto é, pela fonte de calor HS(i) mais próxima daquele ponto. Por exemplo, referindo ao ponto (xPi yq) mostrado na Figura 2, é assumido que sua temperatura é afetada somente pela fonte de calor HS(2). De acordo com esta modalidade, durante a etapa 205, a unidade de controle CU preferencialmente divide cada varredura termográfica de amostra Sc(k) em um número de submatrizes correspondendo ao número N de fontes de calor HS(i). Em particular, a unidade de controle CU preferencialmente identifica, para cada fonte de calor HS(i), a submatriz dos valores de temperatura percebidos pela câmera termográfica nos pontos (xp< yq) cuja temperatura é afetada somente pela fonte de calor HS(i) (daqui em diante, o conjunto de tais pontos (xp< yq) será designado como “domínio da fonte de calor HS(i)”).
[00050] Por conseguinte, a unidade de controle CU, em cada instante de tempo de amostragem tk e para cada fonte de calor HS(i), é provida com as seguintes informações: - o valor da temperatura Ts(i, k) percebida pelo sensor de temperatura S(i) localizado na fonte de calor HS(i); e - a submatriz da varredura termográfica de amostra Sc(k) relativa aos valores de temperatura Tc(h, w, k), h = 1,..., H, w=l,..., W, caracterizada pelo fato de que H<P e W<Q, percebidos pela câmera termográfica nos pontos (xh yw) pertencendo ao domínio da fonte de calor HS(i).
[00051] Então, a unidade de controle CU, para cada fonte de calor HS(i) e para cada ponto (xh yw) pertencendo a seu domínio, preferencialmente associa os valores de temperatura (xh yw) e adquiridos nos instantes de tempo de amostragem tk aos correspondentes valores de temperatura Ts(i, k) percebidos pelo sensor de temperatura S(i) associada com a fonte de calor HS(i) nos mesmos instantes de tempo de amostragem tk. Figura 7a mostra um gráfico de pontos de dados indicativos dos valores da temperatura. Este gráfico mostra os valores de temperatura Tc(h, w, k) (em °C) das varreduras termográficas de amostra Sc(k) adquirida nos instantes de tempo de amostragem discretos tk durante o período de coleta de amostra SP no ponto (xh. yw) do domínio da fonte de calor H(i), como uma função dos correspondentes valores de temperatura Ts(i, k) (em °C) percebidos pelo sensor de temperatura S(i) associado com a fonte de calor HS(i) nos mesmos instantes de tempo de amostragem discretos tk. Cada ponto de dados no gráfico da Figura 7a corresponde a um par de valores de temperatura Tc(h, w, k) e Ts(i, k).
[00052] A unidade de controle CU preferencialmente processa os valores de temperatura Tc(h, w, k) e Ts(i, k) detectados no ponto (xh yw) nos instantes de tempo de amostragem tk e determina se tais valores pertencem a uma ou mais dinâmicas térmicas diferentes. Na descrição a seguir, a expressão “dinâmicas térmicas” vai designar uma tendência na variação da temperatura como uma função do tempo. De fato, a temperatura em cada ponto (xh yw) na superfície de inspeção SV pode aumentar, diminui ou permanecer constante no tempo.
[00053] Em particular, a unidade de controle CU, começando a partir de um gráfico como aquele mostrado na Figura 7a, determina se os pontos de dados podem estar agrupados em um ou mais subconjuntos de pontos de dados pertencendo à diferentes dinâmicas térmicas e, em particular, de acordo com o fato que a temperatura está aumentando, diminuindo ou permanecendo em um valor constante. Em particular, a unidade de controle CU determina se, no ponto (xh yw) durante o período de coleta de amostra SP, existe um ou mais valores de temperatura Ts(i, k) percebidos pelo sensor de temperatura S(i), para cada um do qual pelo menos dois diferente valores de temperatura Tc(h, w, k) percebidos pela câmera termográfica correspondem. Em outras palavras, a unidade de controle CU determina se em pelo menos dois instantes de tempo de amostragem distintos tki e tk2 o sensor de temperatura S(i) detecta um mesmo valor de temperatura Ts(i, kl) = Ts(i, k2), enquanto no mesmo instantes de tempo de amostragem ] e tk2 a câmera termográfica adquire dois diferente valores de temperatura Tc(h, w, kl ) Tc(h, w, k2). Tal uma situação é representada na Figura 7a, por exemplo, pelos pontos de dados indicados como P(kl ) e P(k2). Por conseguinte, na situação representada na Figura 7a, a unidade de controle CU determina que duas diferentes dinâmicas térmicas estão presentes, isto é, umas primeiras dinâmicas térmicas (daqui em diante indicado como “dinâmicas de aquecimento”) de acordo com as quais a temperatura no ponto (xh yw) aumenta ou permanece constante, e umas segundas dinâmicas térmicas (daqui em diante indicado como “dinâmicas de refrigeração”) de acordo com as quais a temperatura no ponto (xh. yw) diminui. Mais ainda, para cada ponto de dados conforme aqueles mostrados na Figura 7a, a unidade de controle CU preferencialmente compara o valor de temperatura Ts(i, k) percebido pelo sensor de temperatura S(i) no instante de tempo de amostragem tk com os valores de temperatura percebidos pelo mesmo sensor S(i) nos instantes de tempo de amostragem tk.j anteriores e nos instantes de tempo tk+i sucessivos e determina se o ponto de dados pertence às dinâmicas de aquecimento ou às dinâmicas de refrigeração da temperatura no ponto (xh. yw).
[00054] Por exemplo, referindo de novo ao gráfico da Figura 7a, a unidade de controle CU compara o valor de temperatura Ts(i, kl ) percebido pelo sensor de temperatura S(i) no instante de tempo de amostragem tki (ponto de dados P(kl ) na Figura 7a) com os valores de temperatura Ts(i, kl - 1 ) e Ts(i, kl + 1) percebidos pelo mesmo sensor nos instantes de tempo de amostragem tki.j (ponto de dados P(kl - 1) na Figura 7a) e tki+i (ponto de dados P(kl + 1) na Figura 7a). Então, já que Ts(i, kl - 1) < Ts(i, kl ) < Ts(i, kl + 1), a unidade de controle CU determina que o ponto de dados P(kl ) pertence às dinâmicas de aquecimento. Mais ainda, a unidade de controle compara o valor de temperatura Ts(i, k2) percebido pelo sensor de temperatura S(i) no instante de tempo de amostragem tk2 (ponto de dados P(k2) na Figura 7a) com os valores de temperatura Ts(i, k2 - 1 ) e Ts(i, k2 + 1) percebidos pelo mesmo sensor nos instantes de tempo de amostragem tk2.j (ponto de dados P(k2-1 ) na Figura 7a) e tk2+i (ponto de dados P(k2 + 1) na Figura 7a). Então, já que Ts(i, k2 + 1) < Ts(i, k2) < Ts(i, k2 - 1 ), a unidade de controle CU determina que o ponto de dados P(kl ) pertence às dinâmicas de refrigeração.
[00055] Uma vez que as dinâmicas térmicas foram identificadas (isto é, a presença de uma única dinâmica térmica ou de diferentes dinâmicas térmicas dentro do período de coleta de amostra SP) e os pontos de dados associados a suas respectivas dinâmicas térmicas, a unidade de controle CU preferencialmente determina diferentes interpolações para os pontos de dados pertencendo às diferentes dinâmicas. Na divulgação a seguir será assumido que, como representado na Figura 7a, os pontos de dados podem pertencer às dinâmicas de aquecimento ou às dinâmicas de refrigeração. Então, a unidade de controle CU preferencialmente determina uma primeira interpolação dos pontos de dados pertencendo às dinâmicas de aquecimento e uma segunda interpolação dos pontos de dados pertencendo às dinâmicas de refrigeração. Desta maneira, de fato, um relação matemática é definida que associa as temperaturas Tc(h, w, k) das varreduras termográficas de amostra Sc(k) e como as temperaturas Ts(i, k) percebidas pelos sensores de temperatura S(i).
[00056] De modo a fazer isso, a unidade de controle CU preferencialmente interpola os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de aquecimento e os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de refrigeração com respectivos polinómios. Na Figura 7b, por exemplo, os pontos de dados pertencendo às duas dinâmicas térmicas estão interpolados com respectivos polinómios de grau 1 (interpolação linear), representado pelas linhas retas RI e R2 que estão sobrepostos aos pontos de dados do gráfico da Figura 7a. Em particular, a linha reta RI interpola os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de aquecimento e a linha reta R2 interpola os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de refrigeração. Os graus dos polinómios usados para interpolar os pontos de dados pertencendo às duas diferentes dinâmicas são preferencialmente iguais mas também podem ser diferentes. Na descrição a seguir, por motivos de simplicidade, será assumido que o grau de ambos os polinómios é igual à 1. Em tal caso, as linhas retas usadas para interpolar os pontos de dados são representados pelas seguintes equações:
onde mi(h, w, i) é a inclinação da linha reta RI (interpolando os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de aquecimento no ponto (xh yw) devido a fonte de calor HS(i)), qi(h, w, i) é a interseção em y da linha reta Rl, m2(h, w, i) é a inclinação da linha reta R2 (interpolando os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de refrigeração no ponto (xh yw) devido à fonte de calor HS(i)), e q2(h, w, i) é a interseção em y da linha reta R2.
[00057] Então, a unidade de controle CU preferencialmente define uma primeira matriz de coeficientes de extrapolação Au, uma segunda matriz de coeficientes de extrapolação BH, uma terceira matriz de coeficientes de extrapolação Ai2, e uma quarta matriz de coeficientes de extrapolação Bj2 como a seguir. A primeira matriz de coeficientes de extrapolação Aiq compreende as inclinações das linhas retas Rl que interpolam os pontos dedados pertencendo às dinâmicas de aquecimento para todos os pontos (xh. yw) compreendidos dentro do domínio da fonte de calor HS(i):
[00058] A segunda matriz de coeficientes de interpolação Bπ compreende as interseções em y das linhas retas Rl que interpolam os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de aquecimento para todos os pontos (xh yw) compreendidos dentro do domínio da fonte de calor HS(i):
[00059] A terceira matriz de coeficientes de interpolação Ai2 compreende as inclinações das linhas retas R2 que interpolam os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de refrigeração para todos os pontos (xh. yw) compreendidos dentro do domínio da fonte de calor HS(i):
[00060] A quarta matriz de coeficientes de interpolação Bj2compreende as interseções em y das linhas retas R2 que interpolam os pontos de dados pertencendo às dinâmicas de refrigeração para todos os pontos (xh yw) compreendidos dentro do domínio da fonte de calor HS(i):
[00061] Por conseguinte, no final da etapa 205, a unidade de controleCU armazena, para cada fonte de calor HS(i), duas matrizes de coeficientes de extrapolação relacionados às dinâmicas de aquecimento e duas matrizes de coeficientes de extrapolação relacionadas às dinâmicas de refrigeração.
[00062]É para ser notado que interpolar os pontos de dados com polinómios de grau 1 é meramente um exemplo e não limitação. De fato, durante a etapa 205, a unidade de controle CU pode também usar polinómios de maior grau. Em tal um caso, cada curva usada para interpolar os pontos de dados é definido por um número de coeficientes maior do que 2. Por exemplo, se o grau dos polinómios é 2, os coeficientes definindo cada curva de interpolação são 3. Por conseguinte, em geral, a unidade de controle CU, durante a etapa 205, define, para cada fonte de calor HS(i) e para dinâmica térmica relacionada a tal fonte, um número de matrizes de coeficientes de extrapolação igual ao número de coeficientes que define a curva usada para a interpolação, ou, em outras palavras, igual ao grau dos polinómios usados para a interpolação mais 1.
[00063] A escolha do grau dos polinómios para interpolar os pontos de dados pode ser determinada tal que o erro da aproximação resultante (isto é, a distância média entre os pontos de dados e a curva os interpolando) é inferior a um erro da instrumentação de medição, isto é, da câmera termográfica. Tal erro pode ser igual à ± 2 °C, conforme mencionado acima.
[00064] De acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, para determinar os coeficientes de extrapolação citados acima é assumido que as fontes de calor HS(i) não são independentes cada uma da outra. Neste caso, em cada ponto (xp, yq) na superfície de inspeção SV, a temperatura é afetada por todas as fontes de calor HS(i).
[00065] Conforme já descrito acima, durante a etapa 204, a unidade de controle CU armazena, em cada instante de tempo de amostragem tk, as seguintes informações: - um conjunto de N valores de temperatura Ts(i, k), i = 1,..., N percebidos pelos N sensores S(i), caracterizado pelo fato de que cada um de tais valores de temperatura é indicativo da temperatura atingida pela fonte de calor HS(i) associada como sensor S(i). Por exemplo, Figura 8 mostra os valores de temperatura exemplares (em °C) percebidos por um sensor de temperatura S(i) como uma função do tempo, durante o período de coleta de amostra SP (o gráfico reporta, abscissa, os índices k dos instantes de tempo de amostragem discretos tk); e - uma correspondente varredura termográfica de amostra Sc(k) caracterizado pelo fato de compreender uma matriz bidimensional de PxQ valores de temperatura Tc(p, q, k), p - 1,..., P, q = 1,..., Q adquirido pela câmera termográfica nos pontos (xPt yq) da superfície de inspeção SV.
[00066] Então, durante a etapa 205, começando da informação citada acima, a unidade de controle CU preferencialmente computa os coeficientes de extrapolação para derivar uma varredura termográfica a partir dos valores de temperatura Ts(i, k) percebidos pelos sensores de temperatura S(i), conforme será descrito em maiores detalhes daqui em diante.
[00067] Em particular, a unidade de controle CU define um número K / N dos subintervalos Tn n = 1,..., K / N do intervalo de tempo de amostragem TS (caracterizado pelo fato de que K é o número de instantes de tempo de amostragem tk dentro do período de coleta de amostra SP e N é o número de fontes de calor HS(i)). Cada subintervalo Tn compreende um número N de instantes de tempo de amostragem tk. Figura 8 mostra a temperatura Ts(k, i) percebida pelo sensor de temperatura S(i) em 15 instantes de tempo de amostragem tk, e três subintervalos do período de coleta de amostra SP estão indicados TL T2 e T3, cada subintervalo caracterizado pelo fato de compreender N = 5 instantes de tempo de amostragem tk.
[00068] Além disso, a unidade de controle N define, para cada ponto de coordenadas (xp, yq) na superfície SV, um número K / N de sistemas de equações lineares, cada um caracterizado pelo fato de compreender N equações envolvendo N variáveis, como descrito a seguir:
onde: índices p e q fora omitidos para concisão, Tc(kl (n)), Tc(kN(n)) são os valores de temperatura no ponto (xp, yq) compreendido nas varreduras termográficas de amostra Sc(kl (n)),..., Sc(kN(n)) adquiridos em N instantes de tempo de amostragem tki(n),..., tkN(n) dentro do subintervalo Tn do período de coleta de amostra SP (ver Figura 6), Ts(l, kl (n)),..., Ts(l, kN(n)) são os valores de temperatura percebidos pelo sensor de temperatura S(l) nos instantes de tempo de amostragem tki(n),..., tkN(n)Ts(2, kl (n)),..., Ts(2, kN(n)) são os valores de temperatura percebidos pelo sensor de temperatura S(2) nos instantes de tempo de amostragem tkl(n),..., tkN(n)Ts(N, kl (n)),..., Ts(N, kN(n)) são os valores de temperatura percebidos pelo sensor de temperatura S(N) nos instantes de tempo de amostragem tki(n),..., tkN(n), e cl (n),..., cN(n) são N coeficientes de extrapolação relacionados ao subintervalo Tn. Os coeficientes cl (n),..., cN(n) são as variáveis do sistema de equações lineares.
[00069] Em cada sistema de equações lineares, N relações matemáticas são definidas associando as temperaturas Tc(kl (n)),.., Tc(kN(n)) das varreduras termográficas de amostra Sc(k) e as temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura S(i).
[00070] Durante a etapa 205, a unidade de controle CU preferencialmente resolve os sistemas de equações lineares como definidos acima e computa uma matriz de coeficientes de extrapolação {cl (n),..., cN(n)} para cada ponto (xp, yq) da superfície SV e para cada subintervalo Tn do período de coleta de amostra SP
[00071] Então, a unidade de controle CU, para cada ponto (xp< yq) da superfície SV, preferencialmente computa uma matriz de média coeficientes de extrapolação médios {cl *,..., cN*} computando a média das matrizes de coeficientes de extrapolação computada para os subintervalos Tn conforme descrito acima.
[00072] Em particular, a matriz de coeficientes de extrapolação médios {cl ,...,cN } é computada como a seguir:
onde K/N é o número de subintervalos Tn.
[00073] Por conseguinte, no final da etapa 205, a unidade de controle CU preferencialmente armazena, para cada ponto (xp, yq) da superfície SV, uma matriz de coeficientes de extrapolação médios {cl*,..., cN*}.
[00074] A luz do descrito acima, de acordo com ambas a primeira modalidade e a segunda modalidade da presente invenção, durante a etapa 205 a unidade de controle CU computam um conjunto de coeficientes de extrapolação: de acordo com a primeira modalidade, os coeficientes de extrapolação são os elementos compreendidos dentro da primeira, segunda, terceira e quarta matrizes de coeficientes de extrapolação An, Bn, Ai2, Bi2 das equações [3], [4], [5] e [6] acima; de acordo com a segunda modalidade, os coeficientes de extrapolação são os elementos da matriz de coeficientes de extrapolação médios {cl*,..., cN*}. Os coeficientes de extrapolação são então usados durante a operação do sistema para monitoração de temperatura TMS para extrapolar, começando a partir das temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura S(i) na superfície SV, a varredura termográfica “virtual” da superfície de inspeção SV, conforme será descrito em maiores detalhes daqui em diante tal varredura é “virtual” já que ela é obtida sem usa sensores de temperatura adicionais, tal como a câmera termográfica usada durante a operação de configuração inicial. Isto vantajosamente permite obter uma precisa varredura termográfica enquanto reduzindo os custos.
[00075] Os modelos de extrapolações descritos acima com referência a primeira modalidade e a segunda modalidade da presente invenção são meramente exemplares. De fato, para definir o conjunto de relações matemáticas associando a temperatura das varreduras termográficas de amostra com as temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura durante a operação de configuração inicial, é possível usar modelos de extrapolação adicionais permitindo extrapolar uma varredura termográfica a partir das temperaturas dos sensores fixos. Exemplos adicionais de modelos de extrapolação são modelos com base no uso de redes neurais e modelos com base no uso de transformações no espaço - freqüência.
[00076] A Figura 5 mostra um fluxograma ilustrando as etapas da operação do sistema para monitoração de temperatura TMS da Figura 1. Durante a etapa 301, a unidade de controle CU, em um instante de tempo tk*, preferencialmente recebe N valores de temperatura Ts(i, k*), i = 1,..., N percebidos pelo N sensores de temperatura S(i), i = 1,..., N associados com as N fontes de calor HS(i) na superfície de inspeção SV. Então, durante a etapa 302, a unidade de controle CU preferencialmente processa os valores de * temperatura recebidos Ts(i, k) usando os coeficientes de extrapolação computadas durante a etapa 205 da configuração inicial descrito acima.
[00077] Como um resultado do processamento, a unidade de controle CU extrapola uma varredura termográfica virtual Sc* da área de inspeção.
[00078] Em particular, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção (isto é, assumindo que as fontes de calor HS(i) são independentes), a unidade de controle CU preferencialmente processa os valores de temperatura recebidos Ts(i, k*) usando as matrizes de coeficientes de extrapolação An, Bn, Ai2, Bi2 das equações [3], [4], [5] e [6] acima. Então a unidade de controle CU preferencialmente extrapola um número N de varreduras virtuais Sc*(i), cada uma delas estando relacionada com o domínio de uma respectiva fonte de calor HS(i).
[00079] Por exemplo, é assumido na seguinte que no tempo tk* o i- ésimo sensor de temperatura S(i) associado com a i-ésima fonte de calor HS(i) detecta o valor de temperatura Ts(i, k*) e que as dinâmicas térmicas são as dinâmicas de aquecimento. Mais ainda, é assumido que durante a etapa 205 a unidade de controle CU efetuado uma interpolação linear dos pontos de dados (isto é, os polinómios de interpolação são polinómios de grau 1 ). Em tal um caso, a varredura termográfica virtual Sc*(i) relacionada à i-ésima fonte de calor é a mapa de temperatura dos pontos (xh. yw) h=l,..., H, w=l,..., W pertencendo ao domínio da i-ésima fonte de calor HS(i). A varredura termográfica virtual Sc*(i) é computada de acordo com a seguinte equação:
onde Aj! é a primeira matriz de coeficientes de interpolação da equação [3] acima (isto é, a matriz caracterizada pelo fato de compreender as inclinações das linhas retas interpolando as temperaturas em pontos (xh yw) na presença ode dinâmicas de aquecimento), Ts(i, k*) é o valor de temperatura percebido pelo sensor de temperatura S(i) em tempo tk* e Bn é o segundo matriz de coeficientes de interpolação da equação [4] acima (isto é, a matriz caracterizado pelo fato de compreender as interseções em y das linhas retas interpolando as temperaturas nos pontos (xh yw) na presença de dinâmicas de aquecimento).
[00080] De acordo com a segunda modalidade da presente invenção (isto é, assumindo que as fontes de calor HS(i) não são independentes), a unidade de controle CU preferencialmente processa os valores de temperatura recebidos Ts(i, k*) usando os coeficientes de extrapolação da matriz de coeficientes de extrapolação médios {cl*,..., cN*} definida acima com referência à equação [8]. Então a unidade de controle CU preferencialmente extrapola uma varredura virtual Sc*(i) da superfície de inspeção SV. Por exemplo, será assumido na descrição a seguir que a superfície SV compreende três fontes de calor HS(1), HS(2) e HS(3), cada uma estando associada com um respectivo sensor de temperatura S(l), S(2) e S(3). Durante a etapa 205, a unidade de controle CU computa, para cada ponto (xp. yq) da superfície SV, uma matriz de coeficientes de extrapolação médios {cl*(p, q), c2*(p, q), c3*(p, q)}. É assumido que, por exemplo, no tempo tk* o sensor de temperatura S(i) associado com a fonte de calor HS(1 ) detecta o valor de temperatura Ts(l, k*); o sensor de temperatura S(2) associado com a fonte de calor HS(2) detecta um valor de temperatura Ts(2, k*); e, o sensor de temperatura S(3) associado com a fonte de calor HS(3) detecta um valor de * *temperatura Ts(3, k ). Em tal caso, a varredura termográfica virtual Sc é o mapa de temperatura dos pontos (xp yq) pertencendo à superfície de inspeção SV. O elemento da varredura termográfica virtual Sc* indicativo da temperatura no ponto (xp yq) é computado de acordo com a seguinte equação:
[00081] A precisão da varredura termográfica virtual Sc* (ou varreduras Sc*(i) de acordo com a primeira modalidade) depende da escolha da duração do período de coleta de amostra SP. Conforme mencionado acima, a duração do período de coleta de amostra SP é escolhida a fim de compreender o intervalo durante o qual a faixa de variação da temperatura é a mais larga. Se, por exemplo, durante a etapa 301, uma ou mais das temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura S(i) estão fora da faixa de variação da temperatura considerada para determinar a duração do período de coleta de amostra SP (isto é, por exemplo, a temperatura percebida pelo sensor fixo S(i) é maior do que o valor máximo percebido pelo mesmo sensor S(i) durante o período de coleta de amostra SP), a varredura termográfica virtual Sc* extrapolada durante a etapa 302 pode ser afetada por erros. Quanto mais as temperaturas percebidas pelos sensores fixos S(i) durante a operação do sistema TMS são diferentes dos valores percebidos durante o período de coleta de amostra SP, mais os erros presentes na varredura termográfica virtual Sc*.
[00082] Uma vez que a varredura termográfica virtual Sc* (ou varreduras Sc*(i) de acordo com a primeira modalidade) é computada, ela pode ser processada de modo a obter uma imagem, uma imagem em escala de cinza ou uma imagem em cores falsa, que pode ser apresentada a um operador por meio de um monitor conectado à unidade de controle CU.
[00083] A unidade de controle CU, durante a etapa 302, pode também extrapolar um conjunto de varreduras termográficas virtuais Sc* (ou varreduras Sc*(i) de acordo com a primeira modalidade) relacionadas à diferentes instantes de tempo sucessivos.
[00084] Então, durante a etapa 303, a unidade de controle CU preferencialmente analisa a varredura termográfica Sc* ou a imagem derivada dela (em tal um caso usando, por exemplo, um software de processamento de imagem, ou o similar) de modo a identificar possíveis anomalias da temperatura dentro da varredura. Uma anomalia pode ser um valor de temperatura ou um grupo de valores de temperatura fora de uma faixa de temperatura pré-definida, a faixa de temperatura mencionada garantindo o funcionamento correto e seguro dos aparelhos presentes no ambiente. Por exemplo, a análise efetuada na etapa 303 pode mostrar que a fonte de calor HS(i) na superfície SV, por ex., um servidor, está superaquecida, o que pode acarretar mal funcionamento. Mais ainda, analisando as varreduras termográficas virtuais relacionadas com sucessivos instantes de tempo, a unidade de controle CU pode checar se tendência anômalas da temperatura podem ser identificadas.
[00085] Se durante a etapa 304 a unidade de controle CU identifica pelo menos uma anomalia dentro da varredura termográfica virtual Sc*, ou se a unidade de controle CU identifica uma tendência de anomalia da temperatura em sucessivas varreduras termográficas virtuais, a unidade de controle CU preferencialmente gera um sinal de alarme que, em uma maneira automática, pode acionar a operação de um sistema de controle de temperatura (não mostrado nos desenhos) conectado à unidade de controle CU (etapa 305).
[00086] Altemativamente, a unidade de controle CU pode tocar um som operável por um alto-falante conectado à unidade de controle CU (não mostrado nos desenhos), ou a unidade de controle CU pode gerar uma mensagem de vídeo a ser exibida em um monitor conectado à unidade de controle CU, de modo a permitir a um operador, de forma manual, intervir para operar o sistema de controle de temperatura.
[00087] O sistema de controle de temperatura pode compreender um aparelho para esfriar o ar e para orientar o ar resfriado, tal como, por exemplo, um aparelho de condicionador de ar. Se, por exemplo, a análise da varredura termográfica virtual Sc* efetuada na etapa 303 mostra que um servidor está superaquecido, o sistema de controle de temperatura pode ser operado para esfriar o ar e direcionar o ar resfriado em direção ao servidor superaquecido a fim de reduzir sua temperatura. Mais ainda, o sistema de controle de temperatura pode compreender um processador capaz de executar software de modo a operar uma aplicação de software capaz de migrar alguns processos e aplicações do servidor superaquecido em direção a outros aparelhos explorando uma infraestrutura de computação em nuvem. Tal software pode altemativamente estar compreendido na unidade de controle. Como uma alternativa, poderia ser decidido mover o servidor superaquecido para uma diferente localização dentro da mesma estante ou outra estante no ambiente. [00088] Vantajosamente, o método para monitorar a temperatura de acordo com a presente invenção permite extrapolar uma varredura termográfica do ambiente monitorado iniciando a partir de medidas de temperatura percebidas por um pequeno número de sensores de temperatura, sem usar outra instrumentação mais cara, tal como uma câmera termográfica. Isto resulta em uma redução dos custos para implementar o sistema para monitoração de temperatura. De fato, durante a configuração inicial descrita acima, a unidade de controle determina um conjunto de relações matemáticas (isto é, os modelos de extrapolação) que associam as temperaturas das varreduras termográficas de amostra às temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura. As varreduras termográficas de amostra são adquiridas por meio de uma câmera termográfica que é usada somente durante to procedimento de configuração inicial. Uma vez que o modelo de extrapolação é computado, não é necessário adquirir varreduras termográficas adicionais já que é possível computar varreduras termográficas virtuais a partir das temperaturas percebidas pelos sensores de temperatura. Por conseguinte, vantajosamente, a temperatura do ambiente monitorado pode ser verificada em uma maneira simples, de baixo custo e precisa. De fato, a varredura termográfica virtual compreende toda a informação de uma varredura termográfica “real” e então permite monitorar a das superfícies em um ambiente com um alto grau de precisão. Isto de fato permite monitorar a temperatura mesmo quando ela é rapidamente variável no espaço e no tempo. [00089] Finalmente, a operação de extrapolar a varredura termográfica virtual é rápida. Na presença de uma anomalia na distribuição de temperatura em uma superfície dentro do ambiente, que pode fazer com que um ou mais aparelhos funcionem mal, é possível rapidamente computar uma varredura termográfica daquela superfície a fím de rapidamente identificar a causa da anomalia e tomar as contra medidas adequadas. De fato, de acordo com as modalidades descritas acima, a varredura termográfica é obtida simplesmente computando somas e produtos de vetores e matrizes, tais operações sendo extremamente rápidas quando efetuadas por um computador. A construção dos modelos de extrapolação, que é uma operação mais complexa é vantajosamente efetuada uma vez, antes de um sistema entrar em operação e os coeficientes de extrapolação são armazenados dentro da unidade de controle. Por conseguinte, vantajosamente, durante a operação do sistema, os coeficientes de extrapolação não têm de ser computados de novo mas eis devem ser simplesmente recuperados da memória da unidade de controle.
Claims (15)
1. Método para monitorar a temperatura de uma superfície de inspeção (SV) em um ambiente (R), o método compreendendo: a) fornecer um número, N, de sensores de temperatura (S(i)) acoplados à superfície de inspeção (SV); b) receber proveniente do número de sensores de temperatura (S(i)) respectivos valores de temperatura (Ts(i, k*)); caracterizado pelo fato de compreender ainda: c) aplicar um modelo de extrapolação aos valores de temperatura recebidos (Ts(i, k*)) e extrapolar uma varredura termográfica extrapolada (Sc*(i), Sc*(p, q)) da superfície de inspeção (SV); e d) monitorar a temperatura da superfície de inspeção (SV) nas bases da varredura termográfica extrapolada (Sc*(i), Sc*(p, q)).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender, em um número K de instantes de tempo (tk) discretos pertencendo ao período de coleta de amostra (SP), receber primeiros valores de temperatura (Ts(i, k)) provenientes do número N de sensores de temperatura (S(i)) e correspondentes varreduras termográficas de amostra (Sc(k)), cada uma das varreduras termográficas de amostra (Sc(k)) compreendendo uma matriz de segundos valores de temperatura (Tc(p, q, k)) percebidos em um número, PxQ, de pixels da superfície (SV).
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender computação dos coeficientes de extrapolação do modelo de extrapolação com base nos primeiros valores de temperatura (Ts(i, k)) e nos segundos valores de temperatura (Tc(p, q, k)) das correspondentes varreduras termográficas de amostra (Sc(k)).
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a computação compreende, para cada um do número de pixels, associar o pixel com um respectivo sensor de temperatura (S(i)) e interpolar os segundos valores de temperatura (Tc(p, q, k)) correspondendo ao pixel como uma função dos primeiros valores de temperatura (Ts(i, k)) correspondendo ao sensor de temperatura (S(i)) associado por meio de polinômios de grau igual à ou maior do que 1.
5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a computação compreende ainda identificar umas primeiras dinâmicas térmicas e segundas dinâmicas térmicas no pixel e associar cada um dos segundos valores de temperatura (Tc(p, q, k)) e o correspondente primeiro valor de temperatura (Ts(i, k)) a uma das primeiras dinâmicas térmicas e segundas dinâmicas térmicas.
6. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a computação compreende definir e resolver, para cada um do número de pixels s, um número K / N de sistemas de N equações lineares, cada uma das equações lineares conectando o segundo valor de temperatura (Tc(p, q, k)) correspondendo ao pixel em um instante de tempo (tk) para o número N de primeiros valores de temperatura (Ts(i, k)) recebidos proveniente do número N de sensores de temperatura (S(i)) no instante de tempo (tk).
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a etapa a) ainda compreende receber uma primeira varredura termográfica da superfície de inspeção (SV), identificar um número de áreas (HS) na superfície de inspeção (SV) e arrumar o número de sensores de temperatura (S(i)) dentro das áreas (HS).
8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a identificação compreende identificar um número de áreas (HS) caracterizadas pelo fato de que a temperatura é maior do que um limite.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de incluir processar a varredura termográfica extrapolada (Sc*(i), Sc*(p, q)) e detectar uma ou mais anomalias de temperatura.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de incluir gerar um sinal de alarme e/ou operar um sistema de controle de temperatura dentro do ambiente (R) de modo a se recuperar da uma ou mais anomalias de temperatura.
11. Sistema de monitoração de temperatura (TMS) para monitorar a temperatura de uma superfície de inspeção (SV) em um ambiente (R), o sistema (TMS) compreendendo: - um número, N, de sensores de temperatura (S(i)) acoplados à superfície de inspeção (SV); e - uma unidade de controle (CU) se comunicando com o número de sensores de temperatura (S(i)), a unidade de controle (CU) é configurada para receber proveniente do número de sensores de temperatura (S(i)), respectivos valores de temperatura (Ts(i, k*)); o sistema caracterizado pelo fato de compreender ainda: aplicar um modelo de extrapolação aos valores de temperatura recebidos (Ts(i, k*)) e extrapolar uma varredura termográfica extrapolada (Sc*(i), Sc*(p, q)); e monitorar a temperatura do ambiente (R) nas bases da varredura termográfica extrapolada (Sc*(i), Sc*(p, q)).
12. Sistema de monitoração de temperatura (TMS) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sensor de temperatura (S(i)) compreende um acoplador térmico.
13. Sistema de monitoração de temperatura (TMS) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o sensor de temperatura (S(i)) compreende um resistor térmico de NTC.
14. Sistema de monitoração de temperatura (TMS) de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a unidade de controle (CU) é ainda configurada para receber pelo menos uma varredura termográfica da superfície de inspeção (SV) proveniente de uma câmera termográfica (TC).
15. Sistema de monitoração de temperatura (TMS) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a câmera termográfica (TC) está conectada à unidade de controle (CU).
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