ES1298422U - Sistema autonomo de monitorizacion de estado para contenedores de basura - Google Patents
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Abstract
Una unidad de monitorización de contenedores de basura (BMU) que comprende: - un depósito para el equipo de la unidad de monitorización de contenedores (BMU) (302); - un detector del volumen de basura (308); - un detector de agua del contenedor de basura (306); - una unidad controladora; - una unidad de almacenamiento; - una unidad de comunicación; y - una batería (312).
Description
DESCRIPCIÓN
SISTEMA AUTÓNOMO DE MONITORIZACIÓN DE ESTADO PARA CONTENEDORES DE BASURA
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La recogida, separación, transporte y reciclaje de basuras (o su manipulación de otro modo en las instalaciones centrales de manipulación de basuras) suponen trabajar con grandes cantidades de basura recogida incluso en ciudades de mediana escala, lo que a su vez requiere que los camiones de recogida de basuras recorran miles de kilómetros y lo que, a su vez, aumenta la contaminación, la cantidad de tráfico y los ruidos molestos. Incluso cuando la basura doméstica/de los hogares se separa cuidadosamente, siguen existiendo las desventajas anteriores.
Por tanto, existe la necesidad de disponer de un sistema y de métodos para reducir los esfuerzos, la movilidad, la contaminación y otros factores similares involucrados en la tarea de recogida y eliminación de basuras de la ciudad.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Se divulga una unidad de monitorización de contenedores de basura (BMU) que comprende un depósito para el equipo de la unidad de monitorización de contenedores (BMU), un detector del volumen de basura, un detector de agua del contenedor de basura, una unidad controladora, una unidad de almacenamiento, una unidad de comunicación y una batería.
En algunas realizaciones, la unidad de monitorización de contenedores de basura comprende además un sensor de temperatura para detectar y proporcionar indicaciones de la temperatura que haya dentro del contenedor de basura, un sensor de humedad para detectar y proporcionar indicaciones de humedad dentro del contenedor de basura y una unidad de detección de movimientos para detectar y proporcionar indicaciones de los movimientos del contenedor de basura.
Se divulga un sistema para monitorizar y controlar la recogida municipal de basuras, que comprende una pluralidad de contenedores de basura (GB) y una pluralidad de
unidades de servicio en campo (FSU) de basuras, estando cada GB provisto de unidades de monitorización de contenedores (BMU), comprendiendo el sistema una unidad de servicio central y una unidad de gestión de servicio (403) que realizan el control central del sistema. Comprendiendo la unidad de servicio central un controlador, una unidad de almacenamiento que tiene un sistema operativo y programas almacenados en su interior y una unidad de comunicación para comunicarse con la pluralidad de BMU y con la pluralidad de FSU.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La materia objeto considerada como la invención se indica específicamente y se reivindica claramente en las reivindicaciones al final de la memoria descriptiva. No obstante, la invención, en cuanto a la organización y al método de funcionamiento, junto con sus objetos, características y ventajas, puede comprenderse mejor con referencia a la siguiente descripción detallada y cuando se lea con los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una ilustración esquemática de un contenedor de basura con una unidad de monitorización de contenedores (BMU) según realizaciones de la presente invención.
La figura 2 es una vista isométrica parcial esquemática de la unidad de vertido de basuras según realizaciones de la presente invención.
Las figuras 3A y 3B son una vista delantera isométrica esquemática y una vista trasera de una BMU, respectivamente, según realizaciones de la presente invención.
La figura 3C es una ilustración esquemática de algunos componentes principales de una BMU según realizaciones de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama de bloques del sistema municipal de basuras que funciona con varias BMU según realizaciones de la invención.
Se apreciará que, para que la ilustración sea más simple y clara, los elementos mostrados en las figuras no se han dibujado necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos pueden estar exageradas en relación con otros elementos para mayor claridad. Además, donde se considere apropiado, los números de referencia podrán estar repetidos entre las figuras para indicar elementos
correspondientes o análogos.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA PRESENTE INVENCIÓN
En la siguiente descripción detallada, se exponen numerosos detalles específicos para que pueda comprenderse en profundidad la presente invención. Sin embargo, las personas expertas en la materia entenderán que la presente invención puede ponerse en práctica sin estos detalles específicos. En otras ocasiones, no se han descrito en detalle los métodos, procedimientos y componentes bien conocidos con el fin de no complicar la presente invención.
Los ejemplos que se describen a continuación se refieren a contenedores de basura municipales y casos de recogida y vertido de basuras. Debe entenderse que se pueden utilizar sistemas y métodos iguales o similares para gestionar un gran número de contenedores que se llenen y se vacíen de vez en cuando.
Un factor importante que genera una gran cantidad de desplazamientos no deseados e innecesarios de los camiones de recogida de basuras se debe al hecho de que, hoy en día, dichos camiones se dirigen a un contenedor de basura específico según un calendario de desplazamientos relativamente rígido que no se fija según la cantidad real de basura que haya en los contenedores. Como resultado, algunos contenedores pueden vaciarse cuando su contenido real no está lleno, lo que significa muchos traslados innecesarios de camiones de basura. En otra situación, el camión de basura puede dirigirse a un contenedor que ya tenga demasiada basura, lo que a su vez genera olores desagradables, contaminación del aire y suciedad en las calles. Un programa bien planificado para vaciar los contenedores de basura de la ciudad debe optimizar entre el número y la duración de los desplazamientos asociados con la eliminación de basuras de las calles y el riesgo de permitir que algunos contenedores de basura se desborden de basura. Para permitir este requisito, se debe medir la cantidad de basura de cada contenedor y las mediciones se deben adaptar para recopilarlas y procesarlas a fin de proporcionar una base de conocimiento para el programa de recogida de basuras de la ciudad.
Otra característica de este sistema debería permitir monitorizarel estado del contenedor de basura con el fin de proporcionar elementos de información de estado tales como: el volumen/peso real de la basura en el contenedor monitorizado, en cualquier momento
deseado; la cantidad de basura en el momento en que se vacía el contenedor; la cantidad de basura que quedó en el contenedor después de vaciarlo; el grado de suciedad en el contenedor después de vaciarlo; el grado de suciedad después de que el contenedor se haya vaciado de forma autónoma (en los sistemas que admitan este servicio).
Mediante una capacidad adicional, dicho sistema puede adaptarse para monitorizar, dirigir automáticamente e informar de manera autónoma del transcurso adecuado de la separación de basura o de los problemas que aparezcan durante este proceso. Además, dicho sistema puede adaptarse para monitorizar de manera continua la cantidad de cada tipo de basura separada, fomentando así una planificación aún más eficiente de los desplazamientos de recogida de basuras a través de la ciudad. Así mismo, este sistema puede adaptarse para comunicarse con un servicio central que puede comprender medios de almacenamiento del tipo no transitorio, adaptados para almacenar los datos recopilados de una pluralidad de contenedores de basura y para procesar estos datos y preparar un plan optimizado de recogida de basuras, emitir alertas cuando se produzcan situaciones anómalas y/o de riesgo y proporcionar los datos de recogida de basuras a los funcionarios autorizados de la ciudad, lo que les permitirá garantizar que este servicio tan fundamental se lleve a cabo como se requiere.
El sistema puede comprender uno o más tipos de unidades de monitorización de contenedores (BMU), que pueden adaptarse para recopilar una o más unidades de información que indiquen el estado del contenedor, para almacenarlos y transmitirlos a un servicio central donde dichos datos puedan utilizarse para monitorizar de forma continua cada uno de los contenedores atendidos, para planificar y, si fuera necesario, volver a planificar horarios de desplazamiento de recogida de basuras, para monitorizar de forma continua el trabajo de recogida de basuras, por ejemplo, cuando el trabajo lo realiza una subcontrata, para monitorizar la calidad del aire en las inmediaciones de los contenedores, y similares. En algunas realizaciones, el sistema puede diseñarse para funcionar con un consumo de energía muy bajo. Por ejemplo, el sistema puede adaptarse para funcionar únicamente en pequeñas fracciones de tiempo y pasar al modo inactivo en todos los demás casos, al mismo tiempo que puede responder a los eventos externos que sucedan durante el período de inactividad. En algunas realizaciones, el modo de bajo consumo puede permitir el funcionamiento mediante energía suministrada por panel(es) solar(es) y acumulada localmente en baterías, proporcionando así períodos operativos muy largos sin necesidad de que un humano
tenga que supervisar la alimentación de energía.
En algunas realizaciones, el sistema puede preparar los desplazamientos optimizados de recogida de la flota de camiones y proveerla de direcciones de desplazamiento basadas en aplicaciones patentadas o de otro tipo.
A continuación, se hace referencia a la figura 1, que es una ilustración esquemática de un contenedor de basura (100) con una unidad de monitorización de contenedores (BMU) (104B), según realizaciones de la presente invención. El contenedor de basura (100) puede tener un depósito de basura (102) y una unidad de vertido de basuras (GDU) (104), normalmente encima del depósito de basura (102). La unidad de vertido de basuras (104) se utiliza para recibir la basura que una persona trae en bultos relativamente pequeños o en pequeñas cantidades. La GDU (104) puede tener una tapa (104C), que puede operar manualmente, de forma directa o indirecta, el usuario. La tapa (104C) puede operar mecánica o eléctricamente en respuesta al dispositivo de detección de proximidad que identifica a un usuario que se acerca al contenedor de basura (100). La GDU puede haberse instalado ahí, dentro o cerca de la unidad de monitorización de contenedores (BMU) (104B). La BMU (104B) se puede instalar de manera que le permita detectar sin perturbaciones los eventos y las variables físicas para las que se creó. Por ejemplo, una BMU (104B) que está diseñada para medir continuamente la cantidad de basura acumulada en el depósito y utiliza medios ultrasónicos (US) para esta medición. En este caso, la BMU (104B) se instalará de modo que la energía de los US transmitida y la energía de los US que se espera que regrese, utilizable para evaluar la cantidad de contenido en el depósito, tengan un espacio sin perturbaciones para desplazarse. Si, en otra realización, la medición de la cantidad de contenido en el contenedor utiliza una BMU de medios ópticos (104B), se instalará de modo que la ruta óptica desde la BMU (104B) hasta la ubicación del contenido del contenedor esté libre para recibir las imágenes ópticas requeridas. De forma similar, la BMU (104B) también puede instalarse para satisfacer requisitos adicionales, tales como proteger contra el exceso de humedad y los golpes mecánicos, y otros similares. Se entenderá que la ubicación de la BMU (104B) en la figura 1 solo es esquemática y no es vinculante.
Según algunas realizaciones, la BMU (104B) puede diseñarse y adaptarse para poder medir y/o monitorizar los siguientes eventos o fenómenos físicos: espacio libre momentáneo en el depósito (102), temperatura dentro del depósito (102) y fuera de él,
humedad dentro (y opcionalmente fuera) del depósito (102), movimientos del depósito (102) (por medio de sensores de aceleración o de otra manera), presencia de agua, signos de fuego (humo, etc.) y otros similares. Según algunas realizaciones, la BMU (104B) puede estar compuesta por más de una unidad física. Por ejemplo, la BMU (104B) puede tener una subunidad instalada en el entorno hostil que hay dentro del volumen interno del contenedor de basura (100), mientras que otra subunidad puede instalarse fuera del contenedor de basura (100), exponiendo así menos elementos o BMU (104B) a las amenazas típicas que existen en el interior de un contenedor de basura, lo que mejora la vida útil de la BMU (104B) y reduce sus costes de producción y mantenimiento.
La BMU (104B) puede comprender además un controlador local que está adaptado para monitorizar y administrar el funcionamiento de los sensores en la BMU (104B) y recopilar la información que estos proporcionen. La BMU (104B) también puede comprender una unidad de comunicación que está adaptada para hacer funcionar una comunicación inalámbrica a través de un canal o canales inalámbricos, tal y como se conoce en la técnica, por ejemplo, usando un enlace celular, no obstante, la comunicación podrá realizarse a través de otros medios, protocolos o proveedores. Por ejemplo, en otras realizaciones se puede utilizar comunicación a través de LoRa frente a Zigbee, u otros protocolos de comunicación, por ejemplo, usando una pasarela. El controlador está adaptado para mantener un canal de comunicación activo con la unidad de comunicación, para recibir consultas enviadas desde unidades remotas, para recibir control operativo y datos enviados desde un operador remoto y para enviar al servicio central remoto los datos recopilados por la BMU (104B). Los datos recopilados por la BMU (104B) pueden enviarse como datos sin procesar o pueden procesarse primero (con una especie de preprocesamiento local), lo que puede distribuir la carga de procesamiento y reducir la carga de comunicación. Las consideraciones sobre cómo se distribuirán las cargas de procesamiento y comunicación entre la BMU (104B) y un servicio remoto pueden tener como objetivo, por ejemplo, reducir el consumo total de energía de la BMU (104B).
En algunas realizaciones, la BMU (104B) puede estar alimentada por una batería que puede ser una batería recargable. La batería recargable puede recargarse con un panel solar local. Con un diseño cuidadoso de los componentes de la BMU (104B), dicho panel solar puede ser lo suficientemente pequeño para integrarse en la BMU (104B) sin provocar un aumento sustancial de la unidad BMU (104B).
A continuación, se hace referencia a la figura 2, que es una vista isométrica parcial esquemática de la unidad de vertido de basuras (200), según realizaciones de la presente invención. La unidad de vertido de basuras (GDU) (200) tiene unas funciones similares a las de la GDU (104). La GDU (200) comprende una BMU (202), que puede ser similar o equivalente a la BMU (104B) de la figura 1. Por razones prácticas, como la facilidad de mantenimiento, la BMU (202) se puede instalar en una placa extraíble (200B) en la cara lateral (o cualquier otra cara, según las necesidades específicas) de la GDU (200), lo que permite un fácil acceso, puesta a punto y mantenimiento de la BMU (202) sin necesidad de desmontar toda la GDU (200).
Se hace referencia a las figuras 3A y 3B, que son una vista delantera isométrica esquemática y una vista posterior de la BMU (300), respectivamente, según realizaciones de la presente invención, la BMU (300) puede estar contenida en un depósito para el equipo (302), que puede ser compatible con unos estándares elevados de resistencia al clima (por ejemplo, la humedad, radiación UV, puede ser impermeable, etc.). La BMU (300) puede incluir, además, dos o más medios de instalación, como pernos (302A). La BMU (300) puede comprender, según algunas realizaciones, el sensor 308, que es un sensor de volumen, un sensor de humedad y otros similares, puede estar ubicado en la cara de la BMU (300) que se instalará mirando hacia el depósito monitorizado. En algunas realizaciones, en lugar de colocar el sensor de volumen (308) directamente en la cara interna de la BMU (300), puede instalarse de forma remota a la BMU (300), por ejemplo, para permitir ubicar el sensor (308) en un entorno agresivo dentro del depósito mientras se coloca el resto de la BMU (300) lejos de esa ubicación. En tal caso, el sensor (308) se puede conectar mediante un cable respectivo y puede estar equipado con ayudas de instalación. En la cara exterior de la BMU (300) se puede instalar un sensor de agua (308), adaptado, por ejemplo, para indicar si el depósito asociado se lavó después de vaciarlo. Así mismo, en la cara exterior de la BMU (300) se puede instalar el panel solar (304) para que pueda estar expuesto a los rayos del sol durante el día, con el fin de recargar una batería interna o para alimentar directamente el sistema de la BMU (300) en algunas realizaciones. Otros elementos y funcionalidades de la BMU (300) pueden estar contenidos dentro del depósito para el equipo (302), tal como un controlador, un dispositivo de memoria, una batería, una unidad de comunicación, opcionalmente, una unidad de E/S para pruebas locales y/u opciones de configuración limitadas.
A continuación, se hace referencia a la figura 3C, que es una ilustración esquemática de algunos componentes principales de la BMU (300), según realizaciones de la presente invención. Dentro del depósito para el equipo (302), la BMU (300) puede comprender, adicionalmente al panel solar (304), el sensor de agua (306) y el sensor de volumen o humedad (308), la batería (312) (como una batería recargable), una placa electrónica principal (310) y componentes adicionales, como una memoria/almacenamiento de datos, una unidad de E/S, una unidad de comunicación y otros similares que no se muestran pero pueden incorporarse dentro de depósito para el equipo (302), tal y como se conoce en la técnica.
A continuación, se hace referencia a la figura 4, que es un diagrama de bloques del sistema municipal de basuras (400) según realizaciones de la invención. El sistema (400) puede comprender un servicio central (CS) (402), una unidad de gestión de servicios (403), una pluralidad de contenedores de basura (GB) (404) y una pluralidad de unidades de servicio en campo (FS) de basuras (410). Los contenedores de basura (404) pueden localizarse en muchos lugares en el área urbana, ya sean solos o en grupo; pueden estar adaptados para recibir basura general (no separada) o adaptados para recibir, cada uno, solo un tipo de artículos de basura. Cada GB (404) está equipado con una BMU (unidad de monitorización de contenedores), tal como la BMU (104B), la BMU (202) o la BMU (300). Al menos algunas de las BMU están conectadas a través de una línea de comunicación con el CS (402) para proporcionar datos que indiquen eventos y valores de variables físicas en o cerca del respectivo GB, para así recibir consultas del CS (402) y para recibir datos/actualizaciones de configuración del CS (402). El CS (402) también puede tener comunicación inactiva con una o más unidades municipales de servicio en campo (FSU) (410), que pueden comprender personal y vehículos de campo (por ejemplo, un camión de recogida de basuras). El CS (402) puede recibir información continua de la ubicación de cada FSU (410) y más información que indique el progreso de las misiones diarias asignadas a cada FSU (410). La información intercambiada entre cualquiera de las FSU (410) y el CS (402) puede manejarse de forma totalmente manual en el extremo de la FSU (410), parcialmente de forma manual o totalmente de forma automática, dependiendo principalmente del nivel de cómputo de la respectiva FSU (410).
El CS (402) puede comprender recursos de computación y recursos de almacenamiento de datos y programas, tal y como se conoce en la técnica. El CS (402) puede tener además, almacenado con sus medios de almacenamiento, programas que cuando se
ejecutan realizan una o más de las siguientes funcionalidades:
- Recibir de la pluralidad de GB (404) los datos que indiquen la cantidad momentánea de contenido en el contenedor, la temperatura y la humedad que haya en el contenedor, los movimientos del contenedor, si el contenedor se lavó con agua, si el fuego comenzó en el contenedor, etc.
- Gestionar los registros que reflejen la vida útil, el estado, los eventos especiales asociados con el GB (404), y similares.
- Monitorizar de forma continua la cantidad de basura en cada GB (404) y planificar la misión de recogida de basuras de una o más CSU (410), de modo que el uso general de las CSU (410) se optimice para conseguir un kilometraje de desplazamiento mínimo, para garantizar que ningún GB (404) se desborde antes de su próxima recogida de basuras, para priorizar los desplazamientos de recogida de basuras en horas de menor tráfico, etc. Estos parámetros de planificación los puede controlar y establecer un usuario autorizado del sistema (400).
- Monitorizar eventos especiales y gestionar las rutinas, tal como proporcionar alarmas si se ha detectado un incendio o incluso si la temperatura dentro del contenedor sobrepasa una temperatura preestablecida determinada.
- Recibir y gestionar la manipulación rutinaria de los GB (404). Por ejemplo, detectar si un GB (404) que acaba de vaciarse también se lavó según el horario de lavado. El vaciado se puede deducir en función de las indicaciones de movimiento seguidas de un volumen de contenido bajo/cero y el lavado se puede deducir a través del sensor de agua.
- Opcionalmente, monitorizar el cumplimiento de la separación de basura con las reglas de separación, recibiendo los datos que indiquen la naturaleza de la basura vertida en cada GB (404) determinado y comparándolos con el tipo de basura separada con la que debería estar lleno el GB (404). La naturaleza de la basura separada puede detectarse usando sensor(es) apropiado(s), por ejemplo, adaptado(s) para detectar la presencia de vidrio, metal, cartón, etc., tal y como se conoce en la técnica.
- Procesar la situación de peligro y emitir las respectivas alertas a los destinatarios preestablecidos que puede seleccionar un usuario autorizado del CS (402). - Procesar y proporcionar a la gestión de servicios (403) un análisis de los datos recopilados en cualquier sección de datos deseada, adaptada, por ejemplo, para proporcionar planes de servicio futuros para las FSU (410), planes de mantenimiento anticipados para comprobar los GB (404), mejoras en los horarios
de recogida de basuras, etc., monitorizar el cumplimiento de los operadores subcontratados de las FSU (410), y similares.
- Admitir actualizaciones en remoto del CS (402), el GB (404) y la FSU (410). - Proporcionar indicaciones de desplazamiento a una o más de las FSU (410) cuando realicen la misión de recogida de basuras.
- Admitir horarios especiales de hora/fecha/evento y controlar/habilitar/deshabilitar ciertas actividades del sistema (400) o elementos del mismo en función de dichos horarios especiales.
- Controlar la colocación de un GB (404) seleccionado en estado inactivo o en estadooperativo.
Se entenderá que el protocolo para habilitar la comunicación entre el GB (404) y el SC (403), y entre el CS (403) y la FSU (410) puede ser cualquier protocolo adecuado conocido en la técnica, como el TCP/IP, a través de cualquier canal celular u otro canal inalámbrico disponible y similares. Los procesadores, las unidades de almacenamiento y los sistemas operativos pueden ser cualquiera conocido en la técnica que permita las funcionalidades descritas en el presente documento.
Si bien en este documento se han ilustrado y descrito ciertas características de la invención, a las personas expertas en la materia se les podrán ocurrir muchas modificaciones, sustituciones, cambios y equivalentes. Debe entenderse, por tanto, que las reivindicaciones adjuntas pretenden cubrir todas las modificaciones y cambios que se encuentren dentro del verdadero espíritu de la invención.
Claims (6)
1. - Una unidad de monitorización de contenedores de basura (BMU) que comprende:
- un depósito para el equipo de la unidad de monitorización de contenedores (BMU) (302);
- un detector del volumen de basura (308);
- un detector de agua del contenedor de basura (306);
- una unidad controladora;
- una unidad de almacenamiento;
- una unidad de comunicación; y
- una batería (312).
2. - La unidad de la reivindicación 1, que comprende, además:
- un sensor de temperatura para detectar y proporcionar indicaciones de la temperatura dentro del contenedor de basura;
- un sensor de humedad para detectar y proporcionar indicaciones de la humedad dentro del contenedor de basura; y
- una unidad de detección de movimientos para detectar y proporcionar indicaciones de los movimientos del contenedor de basura.
3. - La unidad de la reivindicación 1, que comprende, además:
- una unidad de alarma adaptada para:
- indicar una situación de alarma sobre o dentro o cerca del contenedor de basura monitorizado en función de la detección de las situaciones de peligro que detecte la unidad controladora; y,
- enviar la señal de alarma a un servicio central remoto.
4. - La unidad de la reivindicación 3, en donde la unidad de comunicación está adaptada para enviar las indicaciones recibidas desde uno o más de los sensores y el estado del contenedor de basura, según lo haya procesado la unidad controladora, a un servicio central remoto.
5. - La unidad de la reivindicación 1, adaptada además para recibir señales de control desde el servicio central remoto para cambiar su estado entre el estado inactivo y el estado operativo.
6.- Un sistema para monitorizar y controlar la recogida municipal de basuras, que comprende una pluralidad de contenedores de basura (GB) y una pluralidad de unidades de servicio en campo (FSU) de basuras, estando cada GB provisto de unidades de monitorización de contenedores (BMU), comprendiendo el sistema:
- una unidad de servicio central (402), que comprende:
- un controlador;
- una unidad de almacenamiento que tiene un sistema operativo y programas almacenados en su interior; y
- una unidad de comunicación para comunicarse con la pluralidad de B M U ycon lap lura lidad deFSU;y
- una unidad de gestión de servicios (403) que realice el control central del sistema.
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