BR112021001659A2

BR112021001659A2 - dispositivo eletrônico, sistema e método para monitorar fenômenos hidrogeológicos

Info

Publication number: BR112021001659A2
Application number: BR112021001659-7A
Authority: BR
Inventors: Luca Maffeo Albertelli; Pierluigi Bassetto
Original assignee: Nesa S.R.L.; Luca Maffeo Albertelli
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-05-04
Also published as: US20210302268A1; AU2019312911A1; EP3830342A1; ZA202100826B; CN112771229A; IT201800007671A1; WO2020026137A1; JP2021533393A

Abstract

A presente invenção descreve um dispositivo eletrônico (2) e método correspondente para monitorar fenômenos hidrogeológicos, em particular a integridade de uma barreira de proteção contra queda de rochas por meio da detecção de carga mecânica que excede um limite, tal como devido a impacto ou fluxo de detritos. O dispositivo é provido com pernas flexíveis alongadas projetando-se do alojamento de uma maneira radial e conectadas a uma superfície a ser monitorada (isto é, rede de queda de rochas) para detectar tensão mecânica.

Description

1 / 30 DISPOSITIVO ELETRÔNICO, SISTEMA E MÉTODO PARA

MONITORAR FENÔMENOS HIDROGEOLÓGICOS Campo Técnico

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo eletrônico e eletromecânico, um sistema e um método para monitoramento e alerta de fenômenos hidrogeológicos.

[002] Em particular, a presente invenção se refere a um dispositivo eletrônico, um sistema e um método para monitoramento e alerta de fenômenos hidrogeológicos que atuam em uma barreira de proteção contra queda de rochas, uma rede, um painel aderente, uma barreira de detritos flexível, um fluxo de detritos, um deslizamento de superfície, um deslizamento de neve, um barranco ou um aterro.

[003] Na discussão que se segue, será considerado o exemplo específico de um único dispositivo eletrônico e eletromecânico para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos. Em particular, a presente invenção também se refere a uma pluralidade de dispositivos eletrônicos para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos na comunicação de dados uns com os outros.

[004] A bacia hidrográfica é entendida como a porção de terra a partir da qual a água da chuva ou neve derretida que flui na superfície se acumula no mesmo curso de água chamado bacia de drenagem. Técnica Anterior

[005] Atualmente os sistemas de monitoramento e alerta conhecidos baseiam-se em infraestrutura robusta e pesada em termos de sensores, transmissão e instalação de dados, com elevados custos de operação e implantação, acessíveis apenas ao mundo altamente especializado da geotecnia, geomecânica e geologia.

[006] Por exemplo, existem poucas experiências e casos específicos para monitoramento de barreiras de proteção contra queda de rochas, e essas

2 / 30 poucas situações conhecidas se referem a sistemas com múltiplos sensores instalados para verificar a estrutura, como inclinômetros, extensômetros nos freios das estruturas, câmeras e outros dispositivos com alto consumo de energia e dificuldades na transmissão de dados.

[007] Até o momento, portanto, não é fácil obter informações sobre a eficiência das barreiras de proteção contra queda de rochas, por exemplo, se a estrutura foi impactada por um rochedo e, portanto, sua eficiência foi comprometida.

[008] Os sistemas conhecidos não são específicos para barreiras e para redes, mas usam sensores tipicamente aplicados em geotecnia e adaptados ao caso específico de tempos em tempos.

[009] Do ponto de vista da utilização, os sistemas conhecidos são muito limitados, pois requerem recursos elétricos significativos para operar e infraestrutura de rádio cara, resultando em custos elevados de instalação e gerenciamento, de forma a evitar seu uso em muitas aplicações devido ao seu inconveniente.

[0010] Muitas vezes, onde tais sistemas são aplicados, estão em locais remotos e inacessíveis, de difícil acesso pelo homem, não alcançados pela rede elétrica e/ou pelas redes de telecomunicações.

[0011] Além disso, a coleta ideal de informações e/ou alertas de risco hidrogeológico em tempo real nem sempre é possível.

[0012] Uma desvantagem dos sistemas de monitoramento conhecidos é que nem sempre é possível realizar remotamente um controle sobre as condições dos dispositivos de proteção, como redes de proteção contra queda de rochas, barreiras, etc.

[0013] As barreiras de proteção contra queda de rochas conhecidas são compostas por módulos individuais com cerca de 8 a 10 metros de largura e 3 a 8 metros de altura, colocados lado a lado para atingir o tamanho geral desejado.

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[0014] Até o momento não existe um sistema simples e específico que proveja um alerta em tempo real no caso de impacto na barreira de proteção contra queda de rochas ou no módulo único da barreira, nem nas redes aderentes e todas as outras aplicações. São conhecidos sensores que normalmente são usados em geotecnia que se adaptam a essas aplicações de tempos em tempos.

[0015] Um objetivo da presente invenção é prover um dispositivo eletrônico, um sistema e um método para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos que evitem as desvantagens da técnica anterior.

[0016] O objetivo específico da presente invenção é prover um dispositivo eletrônico, um sistema e um método para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos que sejam seguros e eficientes.

[0017] Um outro objetivo específico da presente invenção é prover um dispositivo eletrônico, um sistema e um método para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos que são fáceis de instalar, manter e gerenciar.

[0018] Outro objetivo da presente invenção é prover um dispositivo eletrônico, um sistema e um método para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos que permitem a autoalimentação por um longo período de tempo, sem a necessidade de se conectar a uma rede elétrica.

[0019] Um outro objetivo da presente invenção é prover um dispositivo eletrônico, um sistema e um método para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos que são altamente confiáveis.

[0020] Um outro objetivo da presente invenção é prover um dispositivo eletrônico, um sistema e um método para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos que também são capazes de transmitir sinais de alarme em locais inacessíveis não cobertos por redes de telecomunicações. Objetivo da invenção

[0021] Em um primeiro aspecto da invenção, os objetivos acima são alcançados por um dispositivo eletrônico e eletromecânico para

4 / 30 monitoramento de fenômenos hidrogeológicos adaptado para detectar as tensões em uma superfície de controle, como descrito na reivindicação 1.

[0022] Aspectos vantajosos são descritos nas reivindicações dependentes 2 a 10.

[0023] Em um segundo aspecto da invenção, os objetivos acima são alcançados por um dispositivo eletrônico para monitoramento e alerta de fenômenos hidrogeológicos adaptado para detectar tensões mecânicas, deslocamentos, mudanças de estado devido à passagem de fluxos de detritos, como descrito na reivindicação 11. Aspectos vantajosos são descritos nas reivindicações dependentes 12 a 15. Em um terceiro aspecto da invenção, os objetivos mencionados acima são alcançados por um sistema de monitoramento de fenômenos hidrogeológicos, como descrito na reivindicação 16. Aspectos vantajosos do sistema são descritos nas reivindicações dependentes 17 e 18. Em um quarto aspecto da invenção, os objetivos mencionados acima são alcançados por um método de monitoramento de fenômenos hidrogeológicos, como descrito na reivindicação 19. Em geral, a invenção oferece os seguintes efeitos técnicos: - permite alertar e monitorar remotamente fenômenos hidrogeológicos em tempo real, no caso tanto de um evento quanto pós- evento e de maneira preventiva; - permite monitorar fenômenos hidrogeológicos em locais inacessíveis e de difícil acesso; - permite uma longa vida da fonte de alimentação da bateria; - permite a transmissão de sinais de alarme em tempo real mesmo na ausência de redes de telecomunicações; - permite conhecer remotamente a carga residual da bateria ou qualquer anormalidade dos dispositivos; - melhora a produtividade e eficiência do monitoramento dos fenômenos hidrogeológicos;

5 / 30 - sua facilidade de uso permite ampla distribuição, intensificando a segurança de pessoas, infraestrutura, assentamentos e obras em geral; - sua simplicidade de uso permite seu uso por voluntários da Proteção Civil em caso de evento, para gestão de emergências; - a implementação do dispositivo com um sistema de identificação instalado em cada instrumento (do tipo NFC - Near Field Communication/Comunicação por Campo de Proximidade) permite a rápida identificação de informações sobre o próprio dispositivo, o fenômeno hidrogeológico ou o sistema de controle da instabilidade (barreira de proteção contra queda de rochas, rede ou barreira de parada de fluxo de detritos, etc.).

[0024] Em particular, a invenção permite ter, nesse último caso, diretamente no solo (no ambiente), por exemplo para barreiras de proteção contra queda de rochas, os dados relativos à dissipação de energia, ano de instalação, entidade proprietária, etc. Além disso, a invenção permite determinar o local exato onde ocorreu o fenômeno detectado, permitindo intervenções direcionadas em muito menos tempo e com certos custos.

[0025] Os efeitos/vantagens técnicos mencionados e outros efeitos/vantagens técnicos da invenção emergirão em mais detalhes a partir da descrição provida neste documento abaixo de um exemplo de modalidade provido a título de exemplo aproximado e não limitativo com referência aos desenhos anexos. Breve descrição dos desenhos

[0026] Para uma melhor compreensão da invenção e para reconhecer as vantagens da mesma, várias modalidades de exemplo não limitativas são descritas aqui abaixo, referindo-se às figuras anexas, nas quais: - a figura 1 mostra um diagrama de blocos esquemático do sistema para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos de acordo com a invenção;

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- a figura 2 mostra, em maior detalhe, o dispositivo eletrônico de monitorização dos fenômenos hidrogeológicos de acordo com a invenção, usado no sistema eletrônico da figura 1; - a figura 3 mostra uma vista lateral do dispositivo eletrônico das figuras 1 e 2; - a figura 4 mostra uma vista superior da seção IV-IV do dispositivo da figura 3; - a figura 5 mostra uma vista plana do dispositivo eletrônico compreendendo as pernas de sinalização; - a figura 6a mostra uma vista da seção VIa-VIa do dispositivo da figura 5; - a figura 6b mostra um detalhe de uma vista lateral do dispositivo da figura 6a, em que a parte lateral e superior são removidas; - a figura 6c mostra uma vista de cima do detalhe da figura 6b; - as figuras 7a, 7b e 7c mostram uma modalidade alternativa do dispositivo das figuras 6a, 6b e 6c; - a figura 8a mostra uma modalidade das pernas de sinalização do dispositivo eletrônico das figuras 5, 6a, 6b, 6c, 7a, 7b, 7c; - a figura 8b mostra um detalhe ampliado de uma perna da figura 8a; - a figura 9 mostra um único módulo de uma barreira de proteção contra queda de rochas em vista frontal que compreende um dispositivo eletrônico de acordo com a invenção; - a figura 10 mostra a barreira de proteção contra queda de rochas da figura 9 em uma vista lateral; - a figura 11 mostra a barreira de proteção contra queda de rochas da figura 9, enquanto está sendo atingida por um rochedo; - a figura 12 mostra uma vista lateral da barreira de proteção contra queda de rochas da figura 11;

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- a figura 13 mostra uma vista frontal de uma barreira de proteção contra queda de rochas composta por vários módulos adjacentes similares aos das figuras 9 e 10; - a figura 14 mostra uma vista frontal de uma rede ou painel aderindo a uma montanha ou cume com um dispositivo eletrônico aplicado, de acordo com outro uso do dispositivo eletrônico da invenção; - a figura 15 mostra uma vista da seção XV-XV da rede ou painel da figura 14; - a figura 16 mostra uma vista lateral de uma barreira flexível para fluxos de detritos compreendendo um dispositivo eletrônico de acordo com a invenção; - a figura 17 mostra uma vista frontal da barreira flexível para fluxos de detritos da figura 16; - a figura 18 mostra a seção de um riacho em uma área de captação de água com uma modalidade alternativa da invenção para fluxos de detritos; - a figura 19 mostra outra vista do perfil da modalidade da figura 18; - a figura 20 mostra uma vista plana de uma pluralidade de dispositivos eletrônicos das figuras 18 e 19 aplicados ao longo do trajeto de uma bacia hidrográfica; - a figura 21 mostra uma vista lateral em corte de outra modalidade do dispositivo eletrônico de acordo com a invenção; - a figura 22 mostra uma vista superior do dispositivo da figura 21 sem a tampa superior; - a figura 23 mostra uma vista plana da aplicação do dispositivo das figuras 21 e 22 a um rochedo ou volume rochoso instável; - a figura 24 mostra a aplicação da figura 23 em uma vista em corte lateral;

8 / 30 - a figura 25 mostra a aplicação de uma pluralidade de dispositivos eletrônicos nas bordas de um deslizamento de superfície; - a figura 26 mostra uma modalidade do dispositivo eletrônico que pode ser aplicado a um deslizamento de neve; - a figura 27 mostra uma pluralidade de dispositivos eletrônicos da figura 26 aplicados a um deslizamento de neve; - a figura 28 mostra uma modalidade aplicável a barrancos; - a figura 29 mostra a modalidade da figura 28 em corte; - a figura 30 mostra uma vista ampliada do dispositivo eletrônico para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos de acordo com a invenção usado no sistema eletrônico da figura 1 na configuração de alerta para barreiras de proteção contra queda de rochas; - a figura 31 mostra uma modalidade do dispositivo eletrônico aplicado ao suporte lateral de uma rede de queda de rochas, em uma vista em perspectiva e plana; - a figura 32 mostra uma modalidade do dispositivo eletrônico aplicado ao suporte central de uma rede de queda de rochas, em uma vista em perspectiva e plana; - a figura 33 mostra um detalhe do dispositivo eletrônico fixado no suporte de uma rede de queda de rochas. Descrição detalhada das modalidades preferidas da invenção

[0027] Deve ser observado que na seguinte descrição, blocos, componentes ou módulos idênticos ou análogos são indicados nas figuras com as mesmas referências numéricas, mesmo quando são ilustrados em diferentes modalidades da invenção.

[0028] Com referência à Figura 1, o diagrama de blocos do sistema eletrônico 1 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos é mostrado.

[0029] O sistema eletrônico 1 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos compreende:

9 / 30 - um dispositivo eletrônico 2 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos; - um dispositivo eletrônico interativo sem fio 40; - uma rede de telecomunicações 30.

[0030] O dispositivo eletrônico 2 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos é fixado (por exemplo, por meio de grampos de fixação) a uma superfície de controle S ou na superfície de um lado ou barranco A perto de um canal torrencial afetado pela passagem de um fluxo de detritos C1, C2, C3. O dispositivo eletrônico 2 pode ser, por meio de exemplo não limitativo, plantado com uma estaca no solo ou na neve ou fixável por qualquer outro meio. Onde isso não for possível, ele pode operar apenas através da ancoragem das pernas. Em uso, o dispositivo eletrônico 2 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos é posicionado em uma superfície de controle S ou próximo a um lado ou barranco A (por meio de exemplo não limitativo, de um fluxo de detritos).

[0031] Para fins de explicação da invenção, é daqui em diante assumido que a superfície de controle S na qual o dispositivo eletrônico 2 é aplicado pode ser, por meio de um exemplo não limitativo, constituída por uma barreira de proteção contra queda de rochas, uma rede, um painel aderente, um barreira flexível para impedir o fluxo de detritos, de um deslizamento de superfície, um deslizamento de terra, um deslizamento de neve, um barranco, uma encosta ou um aterro ou o leito de um riacho ou rio. O dispositivo eletrônico 2 compreende um ou mais sensores ou elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d tendo a função de converter um sinal mecânico Fi em um sinal elétrico Si_ril, como será explicado em mais detalhes abaixo. A rede de telecomunicações 30 tem a função de conectar o dispositivo eletrônico interativo 40 com o dispositivo eletrônico 2 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos, por meio de um elemento de rede (não mostrado na figura). O elemento de rede tem a função de executar um programa de

10 / 30 software indicado a seguir como “programa de servidor”. O elemento de rede é, por exemplo, um servidor de computador.

[0032] A rede de telecomunicações 30 pode ser do tipo fixa (por exemplo, Internet), móvel (por exemplo, rádio móvel 2G, 3G, 4G ou 5G) ou uma combinação de fixa e móvel. A rede de telecomunicações 30 pode ser uma rede de comunicação de dados sem fio em baixa potência para a aplicação da Internet das Coisas (“IoT”), como por exemplo LoRa®. Além disso, cada dispositivo eletrônico 2 também é capaz de enviar e receber sinais de dados para outro dispositivo eletrônico adjacente 2 e assim por diante, até atingir diretamente o dispositivo eletrônico interativo 40 ou até alcançar um dispositivo eletrônico 2 alcançado por uma rede de telecomunicações de rádio fixa ou móvel 30 do tipo 2G, 3G, 4G ou 5G.

[0033] O conjunto dos três programas de software é executado respectivamente no dispositivo eletrônico interativo 40, no elemento de rede e no dispositivo eletrônico 2 para monitoramento tem a função de monitorar fenômenos hidrogeológicos principalmente através da detecção de tensões mecânicas (ou na superfície de controle ou no lado ou barranco de um canal torrencial afetado pela passagem de um fluxo de detritos) e, preferivelmente, também a função de gerenciamento da bateria e quaisquer avarias dos dispositivos eletrônicos 2, como será explicado em mais detalhes abaixo.

[0034] O dispositivo eletrônico interativo 40 tem a função de receber quaisquer sinais de alarme Si_all vindos de um ou mais dispositivos de monitoramento eletrônico 2, por meio de um programa de software executado em uma unidade de processamento do dispositivo eletrônico interativo 40. O dispositivo eletrônico interativo 40 pode ser do tipo fixo, como por exemplo um computador pessoal fixo ou servidor. Alternativamente, o dispositivo eletrônico interativo 40 é do tipo móvel, como um computador portátil, um telefone inteligente ou um tablet, que pode transmitir e receber um sinal sem fio de longo alcance S_Id (por exemplo 2G, 3G, 4G, rádio móvel 5G ou

11 / 30 LoRa®) para um ou mais dispositivos eletrônicos 2 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos através do elemento de rede e um sinal sem fio de curto alcance, com a finalidade de controlar e interrogar o estado de carga residual da bateria ou o funcionamento de um determinado dispositivo eletrônico 2.

[0035] Alternativamente, o dispositivo eletrônico interativo 40 é um computador pessoal portátil. Com referência à Figura 2, é mostrado o diagrama de blocos do dispositivo eletrônico 2 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos que compreende: - um invólucro 3 em forma de caixa; - um ou mais elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d; - um transceptor 5 de sinal sem fio de curto e/ou longo alcance; - uma fonte de alimentação elétrica 7; - uma unidade de processamento 20.

[0036] O dispositivo eletrônico 2 também pode compreender uma unidade de memória 6.

[0037] Preferivelmente, cada elemento de detecção 4a, 4b, 4c, 4d é um sensor ou transdutor configurado para converter uma força Fi (tensão mecânica causada pelo fenômeno hidrogeológico) em um sinal elétrico S_ril, S_mis; a conversão é direta e baseia-se no deslocamento de uma mola de contraste 12 ou de um ímã 13 em relação a um corpo condutor 14; tal deslocamento relativo converte a tensão mecânica Fi no sinal elétrico de acordo com a variação da resistência do condutor relativo 14. Em particular, a mola de contraste 12 ou ímã 13 se estende ao longo de uma direção substancialmente paralela à direção definida por uma perna de sinalização 10 (a seguir descrita em detalhes) à qual está conectada.

[0038] Nesse caso, quando ocorre um evento hidrogeológico, a tensão mecânica resultante impacta uma ou mais pernas de sinalização 10, que por

12 / 30 sua vez transmitem a tensão mecânica Fi para o elemento de detecção 4a, 4b, 4c, 4d, 4i ao qual cada perna 10 está conectada, e o movimento relativo entre o elemento de contato 12, 13 e o contato elétrico 14 detecta a ocorrência do evento como tal (alarme ou advertência).

[0039] As Figuras 6a, 6b, 6c e 7a, 7b, 8c mostram o elemento de detecção de tipo mecânico e o elemento magnético. No primeiro caso, em ambas as extremidades a mola 12 terá o ilhó clássico que é fixado com um parafuso e cavilha de um lado à perna 10 e do outro ao contato no cartão, que (por sua vez pode ser magnético ou de ruptura) é ativado em caso de um evento. A mola 12 é preferivelmente dimensionada com a energia de ativação mínima. No segundo caso, é o ímã 13 que forma a resistência de contato e calibrada na energia de ativação. Este é fixado de um lado à perna 10, e ainda por meio de uma cavilha, do outro lado à parte eletrônica do dispositivo 2. No caso em que é necessário detectar um sinal de medição S_mis da força mecânica aplicada Fi (da tensão mecânica do fenômeno hidrogeológico) característica da magnitude do fenômeno hidrogeológico que ocorreu, cada elemento de detecção 4a, 4b, 4c, 4d é constituído por um sensor ou transdutor de posição, por exemplo, uma mola de contraste 12 ou um ímã 13 que desliza sobre uma placa ou contato elétrico 14. A magnitude do deslocamento ou posição da mola ou ímã em relação ao contato elétrico 14 determina a unidade de magnitude medida S_mis característica da tensão mecânica Fi e é determinada, por exemplo, por um elemento de medição 25 (um potenciômetro, um sensor de proximidade ou outro).

[0040] A fonte de alimentação elétrica 7 tem a função de gerar um sinal de voltagem CC da bateria interna Vbat_i para alimentar os componentes eletrônicos dentro do dispositivo eletrônico 2, como a unidade de processamento 20, os elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d e o transceptor de sinal 5. Por exemplo, a fonte de alimentação elétrica 7 é uma bateria elétrica do tipo LIPO (“Lithium-Ion Polymer Battery”, bateria de polímero de íon de

13 / 30 lítio) composta por células conectadas em série, de forma a gerar (nos terminais da série das células) uma voltagem da bateria interna Vbat_i com um valor preferivelmente compreendido entre 3,3 e 15 volts dependendo do número de pernas 10 ou dos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d conectados e da autonomia necessária ou da potência de transmissão.

[0041] Alternativamente ou em adição à bateria, os painéis fotovoltaicos 18 podem ser usados, capazes de recarregar a fonte de alimentação primária 7 durante o uso normal ou para prover uma carga auxiliar em caso de mau funcionamento ou bateria fraca do dispositivo 2.

[0042] O transceptor de sinal sem fio 5 pode ser de longo ou curto alcance ou ambos, e é alimentado pela fonte de alimentação 7.

[0043] O transceptor de sinal sem fio de longo alcance 5 está eletricamente conectado com a unidade de processamento 20 e tem a função de enviar um sinal sem fio de longo alcance S_w_ld transportando um sinal de alarme S_all no evento em que foi detectado pelos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d, e então encaminha o dito sinal de alarme gerado pela unidade de processamento 20 em direção ao dispositivo eletrônico interativo 40; além disso, o transceptor 5 tem a função de transmitir o sinal sem fio de longo alcance S_w_ld transportando o sinal característico da força mecânica Fi detectada Si-ril pelos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d e outros sinais relacionados ao estado operacional do dispositivo e/ou bateria e/ou posição do dispositivo.

[0044] O sinal sem fio de longo alcance S_w_ld é, por exemplo, do tipo de rádio móvel 2G, 3G, 4G ou 5G ou do tipo LoRa®.

[0045] O transceptor de sinal sem fio de curto alcance 5 está eletricamente conectado com a unidade de processamento 20 e tem a função de receber um sinal sem fio de curto alcance S_w_sd transportando um sinal de alarme S_all no evento em que foi detectado pelos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d, e então encaminha o dito sinal de alarme gerado pela unidade

14 / 30 de processamento 20 em direção ao dispositivo eletrônico interativo 40; além disso, o transceptor 5 tem a função de transmitir o sinal sem fio de curto alcance S_w_ld transportando o sinal característico da força mecânica Fi detectada S_ril pelos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d e outros sinais relacionados ao estado operacional do dispositivo e/ou bateria e/ou posição do dispositivo.

[0046] Os sinais sem fio de curto alcance são, por exemplo, do tipo Bluetooth ou WiFi.

[0047] A unidade de processamento 20 está eletricamente conectada ao transceptor 5, à unidade de memória 6, a um ou mais elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d por meio de um barramento de comunicação.

[0048] A unidade de processamento 20 é, por exemplo, um microprocessador, um microcontrolador, um circuito eletrônico programável ou um circuito integrado dedicado.

[0049] Em geral, deve-se notar que no presente contexto e nas reivindicações subsequentes, a unidade de processamento 20 é considerada dividida em módulos funcionais distintos (módulos de armazenamento ou módulos operacionais) com o único propósito de descrever suas funcionalidades de forma clara e completa.

[0050] Tal unidade de processamento pode compreender um único dispositivo eletrônico, apropriadamente programado para realizar as funcionalidades descritas, e os diferentes módulos podem corresponder a entidades de hardware e/ou software de rotina que fazem parte do dispositivo programado.

[0051] Alternativa ou adicionalmente, essas funções podem ser realizadas por uma pluralidade de dispositivos eletrônicos nos quais os módulos funcionais mencionados acima podem ser distribuídos.

[0052] A unidade de processamento 20 também pode fazer uso de um ou mais processadores para executar as instruções contidas nos módulos de

15 / 30 armazenamento.

[0053] Os módulos funcionais mencionados acima também podem ser distribuídos em diferentes computadores locais ou remotos, dependendo da arquitetura da rede em que residem.

[0054] A unidade de processamento 20 está configurada para processar os dados de detecção de um alarme hidrogeológico, qualquer mau funcionamento do dispositivo ou bateria, ou bateria fraca.

[0055] Cada elemento de detecção 4a, 4b, 4c, 4d é conectável a uma primeira extremidade de uma ou mais pernas de sinalização 10 por meio de um elemento de acoplamento 16.

[0056] Cada perna de sinalização 10 tem uma forma substancialmente alongada, e durante o uso do dispositivo eletrônico 2 para monitoramento é acoplada à superfície de controle S (por exemplo, por meio de grampos de fixação) ou ao lado ou barranco A de um fluxo de detritos (por exemplo conectando a segunda extremidade livre a um peso ou rochedo direcionado para o fundo ou leito do fluxo de detritos C1, C2, C3) e é configurada de modo a ser capaz de transmitir uma tensão mecânica Fi atuando nela para o elemento de detecção 4a, 4b, 4c, 4d que está conectado e que por sua vez a transforma em um sinal elétrico Si_ril.

[0057] Em uma modalidade alternativa, a perna de sinalização 10 compreende uma ou mais juntas 19. A presença de juntas 19 permite adaptar a perna 10 à forma da rede ou da superfície S sobre a qual o dispositivo 2 é aplicado.

[0058] Em particular, as pernas de sinalização 10 se estendem paralelamente à superfície de controle S e são configuradas para transmitir a carga mecânica Fi atuando (direta ou indiretamente) na superfície de controle S para um ou mais dos ditos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d.

[0059] Preferivelmente, um ou mais elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d compreendem um elemento capaz de medir a carga mecânica e gerar um

16 / 30 sinal Si_mis característico da carga mecânica Fi atuando na superfície de controle S.

[0060] Preferivelmente, as pernas de sinalização 10 são uma ou mais entre pelo menos barras, cabos, fios ou cabos de fibra óptica.

[0061] Preferivelmente, o dispositivo eletrônico 2 para monitoramento inclui oito pernas de sinalização 10.

[0062] Preferivelmente, o dispositivo eletrônico 2 é fixado em uma posição substancialmente central da superfície de controle S a ser monitorada, como mostrado nas figuras 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,17, 23, 24 e 26.

[0063] Em uma modalidade alternativa da presente invenção, o dispositivo eletrônico 2 é fixado no suporte central e/ou lateral 11 (como mostrado nas figuras 31 e 32, respectivamente), por meio de parafusos ou tiras de metal (como mostrado na figura 33) ou elementos de fixação equivalentes, de modo que o dispositivo eletrônico seja solidamente restrito a ele.

[0064] Em um ou mais painéis S da rede de queda de rochas, os fios ou pernas de sinalização 10 dos sensores são posicionados em um número mínimo de duas pernas 10 até um máximo que depende dos eletrônicos usados, mas podem ser, por exemplo, em múltiplos de oito pernas 10. O comprimento de cada perna de sinalização 10, que se afasta do dispositivo eletrônico 2 e grampos na rede S, depende dos coeficientes de deformação da rede S, ou seja, as energias para as quais as redes S são dimensionadas para suportar vários tipos de impactos (em jargão “classes energéticas”). As pernas de sinalização 10 podem ser fios com diâmetro variando de 1 mm a 15 mm, preferivelmente de 1 mm a 7 mm, feitos de aço ou outro material, calculados para intervir no comprimento de deformação esperado da rede S na Classe Energética estabelecida. Em uma modalidade da invenção, é possível obter na mesma rede de queda de rochas dispositivos 2 presos ao suporte 11 e/ou dentro da rede S. A Figura 30 mostra um dispositivo eletrônico 2 de acordo

17 / 30 com uma modalidade, com forma substancialmente cilíndrica, compreendendo um invólucro em forma de caixa 3, uma primeira tampa 3a, uma junta de vedação 3c, uma tampa superior 3b e uma antena 50.

[0065] Preferivelmente, a primeira tampa 3a cobre a área que compreende os sensores 12, 13 e os componentes eletrônicos, enquanto a segunda tampa 3b cobre a parte interna do dispositivo 2. O invólucro em forma de caixa 3 do dispositivo eletrônico 2, além de ser substancialmente cilíndrico ou arredondado, pode também ter uma forma quadrada e/ou retangular.

[0066] Preferivelmente, as pernas de sinalização 10 se estendem em forma de raio a partir do dispositivo eletrônico 2.

[0067] Preferivelmente, as pernas de sinalização 10 são substancialmente paralelas à superfície de controle S.

[0068] Cada perna de sinalização 10 tem a função de sensorear cada menor vibração ou tensão mecânica agindo na superfície de controle S. Em particular, cada perna 10 sensoreia o estiramento ou rasgo que ocorre diretamente ao longo da mesma perna e/ou na superfície de controle S à qual a perna 10 está conectada.

[0069] As pernas 10 podem ser conectadas a uma rede de contenção, diretamente a um solo, superfície ou sistema de vigas.

[0070] Uma tensão mecânica ou força Fi atuando na superfície de controle S é mecanicamente transmitida a uma ou mais pernas 10 e determina uma variação de sinal que é apropriadamente detectada pelo elemento de detecção 4a, 4b, 4c, 4d (ao qual eles estão conectados) e processada pela unidade de processamento 20, resultando no envio de um sinal de perigo ou alarme Si_all para o dispositivo eletrônico interativo 40.

[0071] O dispositivo eletrônico 2 de acordo com a presente invenção é aplicável a uma ou mais entre pelo menos uma barreira de proteção contra queda de rochas (figuras 9, 10, 11, 12 e 13), uma rede ou painel aderente

18 / 30 (figuras 14 e 15), uma barreira flexível para parar o fluxo de detritos (figuras 16 e 17), uma área de captação afetada pela passagem de um fluxo de detritos (figuras 18, 19 e 20), um deslizamento de superfície (figuras 21, 22, 23, 24 e 25), um deslizamento de neve (figuras 26 e 27), ou um barranco A (figuras 28 e 29).

[0072] De acordo com uma possível modalidade da invenção, o dispositivo eletrônico 2 compreende adicionalmente um receptor 8 da posição geográfica na Terra do dispositivo eletrônico 2, por exemplo um satélite do tipo GPS (Sistema de Posicionamento Global): neste caso, o dispositivo eletrônico 2 é capaz de prover ao dispositivo eletrônico interativo 40 a posição na qual está instalado.

[0073] De acordo com essa modalidade, a fonte de alimentação 7 é para alimentar adicionalmente o receptor de posição geográfica 8.

[0074] Nessa modalidade, a unidade de processamento 20 é adicionalmente eletricamente conectada ao receptor de posição geográfica 8.

[0075] O transceptor de sinal sem fio 5 é adicionalmente configurado para transmitir, além do sinal de alarme S_all, também a posição geográfica do dispositivo 2.

[0076] O uso do receptor de posição geográfica 8 permite determinar a posição na qual o dispositivo eletrônico 2 que gerou o sinal de alarme Si_all está localizado, recebido do detector de sinal 4a, 4b, 4c, 4d do i-ésimo dispositivo eletrônico 2.

[0077] Preferivelmente, o dispositivo eletrônico 2 compreende adicionalmente um acelerômetro 9 configurado para detectar vibrações e choques mecânicos que atuam direta ou indiretamente no dispositivo eletrônico 2. De acordo com essa modalidade, a fonte de alimentação 7 é para alimentar adicionalmente o acelerômetro 9. Além disso, a unidade de processamento 20 é adicionalmente eletricamente conectada ao acelerômetro

9.

19 / 30

[0078] De acordo com uma possível modalidade da invenção, o dispositivo eletrônico 2 compreende adicionalmente um dispositivo eletrônico que permite a um sistema móvel (telefone inteligente, tablet ou outro), quando abordado, prover informações de identificação do dispositivo, do sistema (barreira, rede ou outro) e o evento de instabilidade. Com base na tecnologia NFC, esse sistema permitiria aos operadores da Proteção Civil, responsáveis pelas obras, controladores de manutenção, etc., verificar diretamente no local dados técnicos que normalmente são difíceis de obter. Nesse sentido, o dispositivo eletrônico também atua como um banco de dados para prover informações e alertas.

[0079] Em um primeiro aspecto, a presente invenção descreve um dispositivo eletrônico para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos adaptado para detectar as tensões em uma superfície de controle S que pode ser a superfície de um elemento de contenção (por exemplo, barreira de proteção contra queda de rochas, rede, painel aderente) ou diretamente a superfície do fenômeno hidrogeológico a ser monitorado (por exemplo, deslizamento de terra, deslizamento de neve, barranco).

[0080] Com referência particular às figuras 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, o dispositivo eletrônico para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos adaptado para detectar as tensões em uma superfície de controle S é arranjado dentro de um invólucro em forma de caixa 3, cuja superfície inferior está apoiada na superfície de controle S.

[0081] O dispositivo eletrônico 2 de acordo com a presente invenção compreende um ou mais elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d configurados para converter um sinal mecânico Fi em um sinal elétrico Si_ril característico da carga mecânica atuando na superfície de controle de S.

[0082] O dispositivo eletrônico 2 também compreende um transceptor de sinal 5 configurado para transmitir e receber dados (curto, médio e/ou longo alcance), uma unidade de memória 6 compreendendo um valor de

20 / 30 limite SOG; uma fonte de alimentação elétrica 7 configurada para alimentar os vários elementos do dispositivo 2 e uma unidade de processamento 20, em conexão com cada um dos ditos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d e com o dito transceptor de sinal 5, configurado para processar os dados de monitoramento de risco hidrogeológico. A unidade de processamento 20 compreende um módulo de entrada 21 configurado para receber o dito sinal Si_ril de cada um dos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d; um módulo de comparação 22 configurado para comparar o sinal Si_ril com um valor de limite correspondente SOG; um módulo de transmissão 23 configurado para transmitir para o transceptor de sinal 5 um sinal de alarme S_all em função de uma correspondência OK resultante da comparação realizada pelo dito módulo de comparação 22.

[0083] Além disso, a unidade de processamento 20 é vantajosamente configurada para comutar, como uma função de sinais S_all; S_mis; S_bat possivelmente recebidos de um ou mais dos ditos elementos de detecção 4a, 4b, 4c, 4d, o estado do dispositivo eletrônico 2 de um modo de funcionamento normal, em que o transceptor de sinal 5 do dispositivo eletrônico 2 é capaz de transmitir os sinais S_all; S_mis; S_bat, para um modo de espera, durante o qual o dispositivo eletrônico 2 é capaz de funcionar minimizando o consumo de eletricidade gerada pela fonte de alimentação elétrica 7. Esse arranjo permite economizar ainda mais a duração da fonte de alimentação 7.

[0084] As Figuras 9 e 11 mostram um dispositivo eletrônico 2 aplicado centralmente a uma rede de queda de rochas, por exemplo, do tipo que cobre muitos trechos de ferrovia e rodovia. A queda de rochas parada pelas redes só é detectada “à vista” pelo operador, que deve caminhar ao longo do trecho afetado até a identificação do evento após sua ocorrência.

[0085] Com o dispositivo eletrônico de acordo com a invenção, é possível saber imediatamente a situação em que ocorre o evento, avaliar a

21 / 30 consistência do fenômeno e os danos à barreira e decidir sobre ações, praticamente em tempo real, a um custo muito baixo e de forma simples, mas acima de tudo protegendo a segurança do operador que, de outra forma, iria verificar a situação por conta própria. Uma garantia de segurança tanto para quem trabalha na manutenção e gerenciamento das estruturas, como para as pessoas, empresas e sociedades protegidas por essas estruturas. Os dispositivos eletrônicos também são capazes de operar de forma independente e direta dispositivos de alerta acústico ou visual ou ambas as configurações, com uma ampla gama de combinações fáceis de programação e configuração.

[0086] Em um segundo aspecto, a presente invenção se refere a um dispositivo eletrônico 2 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos do tipo de fluxo de detritos, como mostrado nas figuras 18, 19 e 20. Nesse aspecto da invenção, o dispositivo eletrônico 2 e as pernas de sinalização 10 conectadas ao mesmo são idênticas àquelas descritas acima em relação ao primeiro aspecto.

[0087] Nesse aspecto, o dispositivo eletrônico 2 é fixado no lado ou barranco A perto de uma corrente de uma bacia hidrográfica que pode ser afetada por fenômenos hidrogeológicos, por meio de exemplo não limitativo, de possíveis fluxos de detritos C1, C2, C3.

[0088] Nessa modalidade alternativa, as pernas de sinalização 10 são mantidas “imersas” no leito L do fluxo em várias alturas, por exemplo mantidas em posição com a extremidade livre de cada perna 10 conectada a um rochedo ou outro objeto presente. Nessa modalidade alternativa, o dispositivo eletrônico 2 para monitoramento não está apoiado na superfície de controle S como nas outras modalidades da invenção, mas é colocado fora dela (por exemplo, no lado ou barranco A), enquanto as pernas de sinalização 10 são orientadas ao longo de uma direção substancialmente oblíqua ou perpendicular em relação à superfície de um possível fluxo de detritos C1, C2, C3. Em particular, as pernas de sinalização 10 se estendem para o leito L do

22 / 30 fluxo de detritos C1, C2, C3 a ser monitorado e são configuradas para transmitir a carga mecânica Fi atuando em cada uma delas para um dos ditos elementos de detecção 4a, 4b, 4c 4d.

[0089] Dessa forma, posicionando as pernas 10 do dispositivo eletrônico 2 em diferentes alturas, é possível saber a vazão de passagem de líquido que atinge as pernas 10.

[0090] Em uma modalidade alternativa da presente invenção mostrada nas figuras 21, 22, 23 e 24, o dispositivo eletrônico 2 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos é constituído por invólucros em forma de caixa 3a e 3b, unidos por dois ou mais elementos de conexão 17 e compreende um sensor ou transdutor de proximidade ou acelerômetro 15 e os elementos já descritos em relação ao dispositivo eletrônico 2 mostrado nas figuras 2, 3 e 4.

[0091] Em tal modalidade, em uso, o elemento inferior 3a é fixado na superfície de controle S (por exemplo, um volume rochoso ou rochedo instável), enquanto as pernas de sinalização 10 se estendem a partir do elemento superior 3b e são fixadas a uma área T colocada fora da superfície de controle S, não afetada pelos fenômenos hidrogeológicos. Preferivelmente, a parte inferior 3a é fixada na superfície instável S e solidamente restringida a esta.

[0092] Tanto a sensibilidade das pernas de sinalização 10 quanto o eventual sinal S_acc vindo do acelerômetro determinam a ativação do dispositivo eletrônico 2 e o envio do sinal de alarme S_all.

[0093] O dispositivo eletrônico 2 mostrado nas figuras 23 e 24 pode compreender um painel solar 18 arranjado na superfície externa superior do elemento superior 3b e é configurado para prover uma fonte adicional de energia elétrica adaptada para alimentar o dispositivo eletrônico 2 e possivelmente também configurado para recarregar a bateria 7. Isso prolongará a vida útil da bateria 7. O painel solar 18 pode estar presente em cada uma das modalidades aqui descritas.

23 / 30

[0094] Nessa modalidade, se a superfície de controle S iniciar um movimento ou deslocamento, por exemplo na direção a jusante, ela move o elemento inferior 3a junto com ela, enquanto as pernas de sinalização 10 mantêm a posição do elemento superior 3b fixa: um deslocamento em direção seu elemento inferior 3a em relação ao elemento superior 3b é criado.

[0095] A Figura 25 mostra um sistema para monitorar eventos hidrogeológicos compreendendo uma pluralidade de dispositivos eletrônicos 2 aplicados à borda da superfície de controle S, de tal forma que algumas pernas de sinalização 10 de cada dispositivo 2 são fixadas na área T não afetada por fenômenos hidrogeológicos.

[0096] Em uma modalidade alternativa da presente invenção mostrada nas figuras 26 e 27, o dispositivo eletrônico 2 para monitoramento é substancialmente similar ao mostrado nas figuras 2, 3 e 4 e compreende adicionalmente um elemento de fixação alongado (como uma estaca ou elemento semelhante) firmemente arranjado na superfície inferior (quando em uso) do dispositivo eletrônico 2 para monitoramento de tal forma que, deixando o dispositivo eletrônico 2 cair sobre a superfície de controle S de um deslizamento de neve, ele é plantado de maneira estável e integral.

[0097] Nessa modalidade alternativa, as pernas de sinalização 10 são flexíveis e antes de depositar o dispositivo eletrônico 2 no deslizamento de neve, são dobradas em direção ao centro da superfície superior do dispositivo eletrônico 2 de modo a não obstruírem ou serem danificadas durante a etapa de colocação no deslizamento de neve a ser monitorado (geralmente, colocadas em grandes altitudes).

[0098] No momento em que o dispositivo eletrônico 2 é deixado cair de cima por gravidade no ponto do deslizamento de neve a ser monitorado, as pernas 10 estão na posição dobrada e, no momento do impacto com a superfície S do deslizamento de neve, as pernas 10 desdobram-se em forma de raio em todas as direções e em todo o seu comprimento ou extensão na

24 / 30 superfície de controle S a ser monitorada. O desdobramento das pernas 10 ocorre automaticamente com a liberação de um dispositivo mecânico (não mostrado nas figuras), uma vez que a ponta 24 do dispositivo 2 entre em contato com a superfície.

[0099] O mecanismo de mola é ativado pelo impacto do dispositivo com a superfície a ser monitorada. A mola é pré-carregada e mantida em posição por um mecanismo de alavanca que se abre após o impacto com o solo, soltando a mola que lança as pernas ou cabos diretamente no solo. Um gancho de ancoragem na extremidade de cada perna permite uma ancoragem na superfície nevada de forma a permitir a identificação do sinal.

[00100] Em uma outra modalidade alternativa da presente invenção mostrada nas figuras 28 e 29, o dispositivo eletrônico 2 é usado para monitorar a instabilidade ou colapso de barrancos ou defesas laterais de cursos de água. Os colapsos de barrancos ocorrem frequentemente devido à presença de nútria ou deterioração estrutural ou também por realização incorreta. Até o momento, não existem sistemas de monitoramento, a não ser precisamente para tais fenômenos. Através do depósito de fibras ópticas, o dispositivo eletrônico 2 permite detectar em longos trechos de barrancos as condições potenciais de deformação do barranco lateral e permite ações rápidas de reparação. O princípio ainda é o das pernas 10 que neste caso são muito mais longas e feitas de fibra (ótica, carbono) para serem colocadas ao longo das encostas e barrancos laterais A, com configurações diferentes dependendo do tipo de barranco. A deformação do barranco detectado corresponde à deformação das fibras e, portanto, à transmissão do sinal de alerta S_all.

[00101] Em um terceiro aspecto, a presente invenção se refere a um sistema 1 para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos (figura 1), compreendendo: - pelo menos um dispositivo eletrônico 2 para monitoramento

25 / 30 de fenômenos hidrogeológicos como aqui descrito; - um dispositivo eletrônico interativo fixo ou móvel 40 compreendendo um transceptor de sinal configurado para receber um sinal de alarme Si_all indicativo do sinal do estado de perigo hidrogeológico detectado e transmitido a partir do transceptor 5 de um ou mais dispositivos eletrônicos

2.

[00102] A transmissão do sinal de alarme S_all gerado por um primeiro dispositivo eletrônico 2 é transmitida para os transceptores 5 de outros dispositivos eletrônicos adjacentes 2, até atingir o transceptor do dito dispositivo eletrônico interativo fixo ou móvel 40, através de uma transmissão de um tipo ponto a ponto (banda única), ponto a multiponto (banda múltipla) ou ponto a todos (difusão).

[00103] Em um sistema que compreende n dispositivos eletrônicos 2, a identificação do i-ésimo dispositivo eletrônico 2(i) que gerou e transmitiu um sinal de alarme hidrogeológico Si_all ocorre por meio de um código de identificação único cod_id enviado junto com o sinal de alarme Si_all.

[00104] Além disso, se o dispositivo eletrônico 2(i) estiver equipado com um receptor 8 da posição geográfica em que está posicionado, o sinal Si_pos enviado junto com o sinal de alarme Si_all permite a identificação remota e exclusiva (por exemplo, no dispositivo interativo 40) do dispositivo eletrônico 2(i) que o gerou.

[00105] Além disso, em caso de bateria fraca, o dispositivo eletrônico 2 é capaz de enviar um sinal de bateria fraca para o dispositivo interativo 40.

[00106] Da mesma forma, em caso de mau funcionamento ou avaria, o dispositivo eletrônico 2 envia um sinal para o dispositivo eletrônico interativo

40.

[00107] Em um quarto aspecto, a presente invenção se refere a um método para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos que compreende as seguintes etapas:

26 / 30 a) aplicar pelo menos uma perna de sinalização 10 a um elemento de detecção 4a, 4b, 4c, 4d de um dispositivo eletrônico 2 para monitorar fenômenos hidrogeológicos como definido anteriormente; b) aplicar o dito dispositivo eletrônico 2 para monitorar fenômenos hidrogeológicos e a dita pelo menos perna de sinalização 10 a uma superfície de controle S (ou a um barranco A); c) detectar um sinal mecânico Fi atuando na dita superfície S por meio da dita perna de sinalização 10; d) converter o dito sinal mecânico Fi em um sinal elétrico Si_ril característico da carga mecânica atuando na dita superfície de controle S; e) receber o dito sinal elétrico Si_ril, S_mis do dito elemento de detecção 4a, 4b, 4c, 4d; f) comparar o dito sinal Si_ril, S_mis com um valor de limite correspondente SOG armazenado em uma unidade de memória 6; g) enviar um sinal de alarme de risco hidrogeológico S_all a um transceptor de sinal 5 em função de uma correspondência verificada OK resultante da comparação realizada pelo dito módulo de comparação 22; h) transmitir o dito sinal de alarme S_all para o transceptor de um segundo dispositivo eletrônico 2 para monitorar fenômenos hidrogeológicos ou para o transceptor de um dispositivo eletrônico interativo fixo ou móvel 40.

[00108] A presente invenção também se refere a um kit para monitoramento de fenômenos hidrogeológicos, compreendendo pelo menos um dispositivo eletrônico 2 para monitoramento como descrito neste documento e uma ou mais pernas de sinalização 10 que podem ser acopladas ao mesmo.

[00109] O dispositivo pode opcionalmente ser equipado com uma memória não volátil para funcionar como um registrador de dados ou detector

27 / 30 simples.

[00110] Tanto o sistema de aquisição quanto a transmissão são projetados com tecnologia de baixíssimo consumo de energia, na qual foram implementadas funções específicas que são adaptadas para conter o consumo e otimizar a transmissão com protocolos IoT (SigFox, LoRa, etc.). O resultado é uma eletrônica do tipo industrial (faixa de temperatura estendida), cujo consumo médio é da ordem de microwatts/miliwatts.

[00111] A transmissão das informações adquiridas e/ou processadas (dependendo da presença ou não da função de registrador de dados) pode ser direta na rede (ponto a rede), ponto a ponto ou ponto a multiponto, com uma cobertura média de vários quilômetros em frequências livres (por exemplo 868Mhz na Itália).

[00112] A transmissão aproveita ao máximo o potencial das redes IoT, permitindo um envio médio de pelo menos um sinal “ainda vivo” por dia na ausência de eventos, e um aumento, também progressivo, da periodicidade de envio na ocorrência de um evento em uma das pernas.

[00113] Preferivelmente, os sinais são transmitidos por meio da tecnologia Internet das Coisas de banda estreita e o módulo de rádio presente no dispositivo eletrônico é projetado de forma a operar com uma autonomia de bateria de pelo menos 3 a 5 anos.

[00114] A cobertura de rádio é de vários quilômetros quando se trata de conexões ponto a ponto e ilimitada quando se trata de conexão direta na rede de Internet.

[00115] Ou seja, sem o uso de enlaces de rádio específicos e com um sistema simples e econômico, é possível monitorar eventos potencialmente perigosos em tempo real, indo gerenciar a situação que surgiu diretamente da rede ou do aplicativo. Essa possibilidade de uso resolve os problemas existentes hoje relativos à alimentação dos sensores e do transceptor de sinal no ambiente, especialmente em áreas montanhosas ou áreas instáveis, onde é

28 / 30 difícil ter energia por longos períodos e onde as transmissões muitas vezes são difíceis para ativar a menos que com custos muito altos.

[00116] Esses dispositivos de monitoramento eletrônico permitem uma extensa e ampla distribuição de baixo custo e facilidade de uso, com uma melhoria das condições de conhecimento e controle do território e dos riscos naturais e humanos e, portanto, uma melhor qualidade de vida para comunidades inteiras.

[00117] O dispositivo é posicionado de acordo com a aplicação específica, é ligado e nada mais é necessário. Em condições extremas e de emergência, algumas configurações do dispositivo permitem o lançamento ou descarga de aviões ou helicópteros, por exemplo para o controle de deslizamentos de neve ou deslizamentos de superfície.

[00118] Aplicativos, computadores pessoais ou unidades de controle proveem informações críticas sobre a área em que o dispositivo eletrônico está instalado.

[00119] O dispositivo tem uma forma compacta (um recipiente circular com cerca de 25 cm de diâmetro ou menos) e é facilmente realizável pela simplicidade com que é feito, fácil de transportar e ainda mais fácil de instalar.

[00120] O dimensionamento dos elementos sensíveis (molas, ímãs, unidade de fibra, etc.) é regido pelas regras que identificam as classes energéticas a serem usadas, portanto, do lado da produção não é necessária uma calibração específica, pelo contrário, torna-se extremamente fácil posicionar os elementos sensíveis diretamente na lateral da eletrônica, fechando o recipiente em forma de caixa. Durante a instalação, tudo o que deve ser feito é conectar as pernas relativas.

[00121] O dispositivo eletrônico da presente invenção pode ser facilmente personalizado tanto para sensores “calibrados” com energias diferentes das padrão, quanto para realizar sensores com pernas diferenciadas

29 / 30 para fins específicos. A conexão entre as pernas e o dispositivo eletrônico ocorre por meio de parafusos de preensão especiais no próprio dispositivo. Esse último pode estar solidamente restrito ou não à estrutura em que está instalado, seja uma superfície rígida ou uma rede ou outro (solo).

[00122] A forma e os materiais usados dependem da aplicação específica, por exemplo, é possível inseri-lo em recipientes flutuantes, de forma que, ao se deparar com eventos como fluxo de detritos ou avalanches de água, seja principalmente trazido à superfície para garantir a máxima probabilidade de transmissão do sinal, maximizando a potência na transmissão.

[00123] Com esse tipo de otimização de hardware e software, o sistema pode reduzir seu consumo a quase zero ao permitir autonomia de até muitos anos com baterias pequenas. Ao mesmo tempo, provê um autodiagnóstico para permitir a identificação de falhas ou falha de transmissão.

[00124] Além da medição que identifica o evento e sua localização, bem como sua possível intensidade (no caso das fibras ópticas), cada transmissão de fato também comunica dois pontos importantes de informação: o estado da bateria e as coordenadas geográficas. O primeiro é uma informação básica para entender o estado do sistema e permite planejar uma possível troca rápida das baterias, o segundo permite a sua recuperação no caso em que, diante de um evento muito importante, tenha sido rasgada ou empurrada, mas não submersa.

[00125] A fonte de alimentação 7 prevista é uma bateria, mas é possível inserir pequenos painéis solares para tornar o dispositivo completamente autônomo com recarga interna.

[00126] Como um versado na técnica pode compreender claramente, a invenção permite superar as desvantagens anteriormente destacadas com referência à técnica anterior. Em particular, a presente invenção permite melhorar o monitoramento de fenômenos hidrogeológicos em áreas

30 / 30 inacessíveis, não alcançadas pelas redes de telecomunicações móveis 2G, 3G, 4G ou pela rede elétrica. Além disso, permite um melhor gerenciamento e monitoramento dos dispositivos instalados, sem a necessidade de alcançá-los para controlar seu estado de funcionamento. Além disso, o dispositivo eletrônico é compacto e robusto. A simplicidade dos sensores e sua robustez minimizam as atividades de manutenção, tornando o dispositivo eletrônico da presente invenção adaptado a todas as aplicações de monitoramento e alerta, também sob condições ambientais extremas.

[00127] Conforme descrito até aqui, o dispositivo de acordo com a invenção é tanto para monitoramento quanto alerta, pois no instante em que detecta um risco hidrogeológico, ele envia um sinal de alarme e também um sinal de alerta acústico e visual, ambos do local onde está posicionado e remotamente. Além disso, o dispositivo de acordo com a presente invenção não só tem uso na prevenção, mas também e especialmente, no caso de um evento hidrogeológico e após o evento. Por último, o dispositivo tem uma aplicação no domínio do gerenciamento de alertas no domínio da instabilidade hidrogeológica e de engenharia, mas também pela Defesa Civil em caso de emergência, para permitir aos operadores gerir o progresso dos fenômenos hidrológicos. É claro que as características específicas são descritas em relação a diferentes modalidades da invenção com uma intenção exemplificativa e não limitativa. Obviamente, um versado na técnica pode fazer modificações e variações adicionais à presente invenção, com o propósito de atender a necessidades contingentes e específicas. Por exemplo, as características técnicas descritas em relação a uma modalidade da invenção podem ser extrapoladas a partir das mesmas e aplicadas a outras modalidades da invenção. Tais modificações e variações também estão contidas no escopo de proteção da invenção, conforme definido pelas seguintes reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo eletrônico (2) para monitorar fenômenos hidrogeológicos, adaptado para detectar tensões de uma superfície de controle (S), caracterizado pelo fato de que compreende: - um invólucro em forma de caixa (3) apoiado na superfície de controle (S); - um ou mais elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d) configurados para converter um sinal mecânico (Fi) em um sinal elétrico (Si_ril) característico da carga mecânica atuando na superfície de controle (S); - um transceptor de sinal (5) configurado para transmitir e receber dados; - uma unidade de memória (6) que compreende um valor de limite (SOG); - uma fonte de alimentação elétrica (7) configurada para alimentar os vários elementos do dispositivo eletrônico (2); - uma unidade de processamento (20), conectada a cada um dos ditos elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d) e ao dito transceptor de sinal (5), configurada para processar dados de monitoramento de risco hidrogeológico compreendendo: o um módulo de entrada (21) configurado para receber o dito sinal elétrico (Si_ril) de cada um dos ditos elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d); o um módulo de comparação (22) configurado para comparar o dito sinal elétrico (Si_ril) com um valor de limite correspondente (SOG); o um módulo de transmissão (23) configurado para transmitir ao transceptor de sinal (5) um sinal de alarme (S_all) em função de uma correspondência (OK) resultante da comparação realizada pelo dito módulo de comparação (22).

2. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais pernas de sinalização (10) que se estendem paralelamente à superfície de controle (S) e são configuradas para transmitir a carga mecânica (Fi) que atua na superfície de controle (S) a um dos ditos elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d).

3. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada elemento de detecção (4a, 4b, 4c, 4d) está conectado a uma ou mais das ditas pernas de sinalização (10).

4. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um ou mais dos ditos elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d) compreendem um elemento capaz de medir a carga mecânica e gerar um sinal (Si_mis) que é característico da carga mecânica (Fi) atuando na superfície de controle (S).

5. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as pernas (10) são uma ou mais entre pelo menos: o barras; o cabos; o fios; o cabos de fibra óptica.

6. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende oito pernas de sinalização (10).

7. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletrônico (2) se aplica a um ou mais dentre pelo menos: - uma barreira de proteção contra queda de rochas; - uma rede ou painel aderente;

- uma barreira de detritos flexível; - um fluxo de detritos; - um deslizamento de terra na superfície; - um deslizamento de neve; - uma margem (A).

8. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o transceptor de sinal (5) é configurado para se conectar a um dispositivo eletrônico interativo (40) por meio de uma rede de telecomunicações de longo alcance (30).

9. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o transceptor de sinal (5) de um primeiro dispositivo eletrônico (2) é configurado para transmitir e receber dados do transceptor (5) de um ou mais dispositivos eletrônicos (2).

10. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende meios (8) adaptados para determinar uma posição geográfica do dispositivo eletrônico (2) e gerar um sinal (S_pos) indicando a dita posição geográfica.

11. Dispositivo eletrônico (2) para monitorar fenômenos hidrogeológicos, adaptado para detectar tensões de fluxos de detritos (C1, C2, C3), caracterizado pelo fato de que compreende: - um invólucro em forma de caixa (3) apoiado na lateral ou margem (A) de um curso de água interessado pela passagem de um fluxo de detritos (C1, C2, C3); - um ou mais elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d) configurados para converter um sinal mecânico (Fi) em um sinal elétrico (Si_ril) característico da carga mecânica atuando na superfície de controle (S); - um transceptor de sinal (5) configurado para transmitir e receber dados; - uma unidade de memória (6) que compreende um valor de limite (SOG); - uma fonte de alimentação elétrica (7) configurada para alimentar os vários elementos do dispositivo eletrônico (2); - uma unidade de processamento (20), conectada a cada um dos ditos elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d) e ao dito transceptor de sinal (5), configurada para processar dados de monitoramento de risco hidrogeológico compreendendo: o um módulo de entrada (21) configurado para receber o dito sinal (Si_ril) de cada um dos ditos elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d); o um módulo de comparação (22) configurado para comparar o dito sinal (Si_ril) com um valor de limite correspondente (SOG); o um módulo de transmissão (23) configurado para transmitir ao transceptor de sinal (5) um sinal de alarme (S_all) em função de uma correspondência (OK) resultante da comparação realizada pelo dito módulo de comparação (22).

12. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais pernas de sinalização (10) que se estendem para um leito (L) do fluxo de detritos (C1, C2, C3) a ser monitorado e são configuradas para transmitir a carga mecânica (Fi) que atua em cada uma das mesmas a um dos ditos elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d).

13. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada elemento de detecção (4a, 4b, 4c, 4d) está conectado a uma ou mais das ditas pernas de sinalização (10).

14. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a extremidade livre (3b) da perna de sinalização (10) está conectada a um objeto pesado apoiado no leito (L) do fluxo de detritos (C1, C2, C3).

15. Dispositivo eletrônico (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita unidade de processamento (20) é configurada para comutar, como uma função de sinais (S_all; S_mis; S_bat) recebidos de um ou mais dos ditos elementos de detecção (4a, 4b, 4c, 4d), o estado do dispositivo eletrônico (2) de um modo de funcionamento normal, no qual o transceptor de sinal (5) do dispositivo eletrônico (2) é capaz de transmitir os sinais (S_all; S_mis; S_bat), para um modo de espera, durante o qual o dispositivo eletrônico (2) é capaz de funcionar minimizando o consumo da energia elétrica gerada pela fonte de alimentação elétrica (7).

16. Sistema para monitorar fenômenos hidrogeológicos, caracterizado pelo fato de que compreende: - um dispositivo eletrônico (2) para monitorar fenômenos hidrogeológicos como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores; - um dispositivo eletrônico interativo móvel ou fixo (40) que compreende um transceptor de sinal configurado para receber um sinal de alarme (S_all) indicando um estado de perigo hidrogeológico detectado e transmitido para o transceptor (5) por um ou mais dispositivos eletrônicos (2).

17. Sistema para monitorar fenômenos hidrogeológicos de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende uma rede de telecomunicações de longo alcance (30) configurada para conectar o dispositivo eletrônico interativo (40) com o dispositivo eletrônico (2) para monitorar fenômenos hidrogeológicos.

18. Sistema para monitorar fenômenos hidrogeológicos de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que a transmissão do sinal de alarme (S_all) gerado por um primeiro dispositivo eletrônico (2) é transmitido aos transceptores (5) de outros dispositivos eletrônicos (2), até alcançar o transceptor do dito dispositivo eletrônico interativo fixo ou móvel (40), por meio de uma transmissão do seguinte tipo:

- ponto a ponto; - ponto a multiponto; - pontos a todos os pontos.

19. Método para monitorar fenômenos hidrogeológicos, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: a) aplicar pelo menos uma perna de sinalização (10) a um elemento de detecção (4a, 4b, 4c, 4d) de um dispositivo eletrônico (2) para monitorar fenômenos hidrogeológicos como definido em qualquer uma ou mais das reivindicações de 1 a 15; b) aplicar o dito dispositivo eletrônico (2) para monitorar fenômenos hidrogeológicos e a dita pelo menos perna de sinalização (10) a uma superfície de controle (S); c) detectar um sinal mecânico (Fi) atuando na dita superfície (S) por meio da dita perna de sinalização (10); d) converter o dito sinal mecânico (Fi) em um sinal elétrico (Si_ril) característico da carga mecânica atuando na superfície de controle (S); e) receber o dito sinal elétrico (Si_ril) do dito elemento de detecção (4a, 4b, 4c, 4d); f) comparar o dito sinal elétrico (Si_ril) com um valor de limite correspondente (SOG) armazenado em uma unidade de memória (6); g) enviar um sinal de alarme de risco hidrogeológico (S_all) a um transceptor de sinal (5) em função de uma correspondência verificada (OK) resultante da comparação realizada pelo dito módulo de comparação (22); h) transmitir o dito sinal de alarme (S_all) para o transceptor de um segundo dispositivo eletrônico (2) para monitorar fenômenos hidrogeológicos ou para o transceptor de um dispositivo eletrônico interativo fixo ou móvel (40).