ES2373835B1 - Procedimiento y sistema para el inventariado de carreteras utilizando tecnología inalámbrica. - Google Patents

Abstract

Sistema y método para el inventariado de carreteras utilizando tecnología inalámbrica, que comprende: (a) una pluralidad de nodos inalámbricos situados, al menos uno, en cada elemento a inventariar (1); y (b) un nodo central (3) configurado para la lectura de los nodos inalámbricos y realizar el inventariado de la carretera, que se caracteriza porque cada nodo inalámbrico comprende, al menos, una memoria (4) y medios de comunicación inalámbrica (5, 11) y en donde en la memoria (4) se codifica información alfanumérica referente a las características del elemento a inventariar (1); y en donde el nodo central (3) comprende un lector de datos inalámbricos (6) junto con una antena transmisora y unos medios de procesado de datos (7) que basándose en una base de datos (8), están configurados para generar la documentación de inventariado (9).

Description

Procedimiento y sistema para el inventariado de carreteras utilizando tecnología inalámbrica.

La presente invención está referida a un sistema y método automatizado para la realización del inventariado de carreteras utilizando tecnología inalámbrica. Más concretamente, es un objeto de la invención la inspección de la señalización de una carretera de forma rápida y con bajo coste, incluyendo un nodo inalámbrico en cada elemento de señalización de la carretera.

Para aumentar el máximo la seguridad vial no sólo necesita una adecuada construcción de las carreteras, sino también el mantenimiento de las ya construidas. En este campo se engloba la presente invención, concretamente, en la inspección de la señalización. Estado de la técnica anterior

Para la conservación y explotación de las redes de carreteras se necesita información precisa y actualizada sobre la localización, condiciones y características de la infraestructura existente. El inventario de carreteras tiene por objeto registrar, de manera uniforme y sistemática, todos aquellos elementos de la red viaria que afectan directamente al tráfico. Se recogen todas y cada una de las incidencias que se presentan al recorrer la carretera, referenciadas al kilometraje de la carretera: intersecciones con otras carreteras, edificaciones próximas, señalización vertical y horizontal, estructuras y túneles, balizamientos, pasos a nivel, badenes, postes kilométricos, entre otros.

Para realizar el inventario se utiliza a día de hoy una furgoneta equipada con, entre otros elementos, cámaras de vídeo que filman el recorrido realizado. Un ordenador lleva a cabo el procesado de las imágenes de la carretera y su entorno en tiempo real, almacenando los resultados en una base de datos. El tratamiento es complejo y no está exento de fallos, así que, con posterioridad, los vídeos son revisados por personal especializado. Además, para disponer de buena calidad de grabación es necesario recorrer la carretera a baja velocidad durante el día, interfiriendo en el tráfico ordinario.

Por otra parte, las tecnologías de identificación por radiofrecuencia han sido aplicadas en el sector técnico de la señalización y los sistemas de control de tráfico. En particular, la solicitud internacional de patente WO9900346, titulada “Sistema de señalización de ayudas o de riesgos para vehículos y peatones que usa un sistema de señalización magnética o de infrarrojos de corto intervalo”, describe un sistema basado en el uso de radiobalizas instaladas en las carreteras dando aviso por adelantado a los usuarios de áreas de riesgo o localizaciones de asistencia al viajero, que debe contar con los receptores apropiados en su vehículo.

En esta invención se propone utilizar tecnologías inalámbricas, preferentemente identificación por radiofrecuencia, para automatizar el proceso de inspección e inventariado de las carreteras. Explicación de la invención

Para solucionar los problemas técnicos indicados, el sistema objeto de la invención comprende, al menos, una pluralidad de nodos inalámbricos y un segundo nodo central que se caracterizan porque los nodos inalámbricos se adhieren a las señalizaciones de las carreteras con capacidad de transmisión inalámbrica. En una realización particular estos nodos consisten en etiquetas RFID (Radio Frequency Identification, identificación por radio frecuencia). Estas etiquetas RFID son dispositivos cuyo aspecto puede recordar a una pegatina, que consta de una memoria de usuario, empleada para almacenar códigos, medios transmisoresreceptores y una antena.

Por otro lado, el nodo central realizará la lectura de la pluralidad de nodos inalámbricos y re realizará el inventariado de la carretera. En una realización particular el nodo central comprende medios lectores de RFID, en donde la función de dichos medios lectores es el envío de una señal interrogando a la pluralidad de nodos inalámbricos que se encuentren en el entorno y recibiendo los códigos almacenados en dichos nodos inalámbricos.

Los nodos inalámbricos quedarán adheridos, preferentemente durante la construcción de la carretera, a la señalización vertical u horizontal, a los postes kilométricos o, incluso, a postes colocados ex profeso en la proximidad del elemento que se desea inventariar. En cada nodo se codifica información alfanumérica referente a las características del elemento señalizador en cuestión, en el formato exigido por la normativa vigente. Esta información comprende, al menos, el tipo de elemento señalizador y, adicionalmente, pueden codificarse otros parámetros como, por ejemplo, la posición exacta o relativa del elemento, las anchuras de los arcenes y calzada, el tipo de pavimento, el espesor del mismo, la vida probable de éste o el ancho de la mediana. En el caso de estructuras se puede anotar otro tipo de información como, por ejemplo, el número de vanos, material del que están construidas

o el tipo de bóvedas.

El sistema se completa con un vehículo de inventariado que integra el nodo central, de tal forma que, mientras que el vehículo recorre la carretera, el nodo central emite periódicamente una señal captable por los nodos inalámbricos próximos, respondiendo a la señal interrogativa con los datos que almacenan. Esta información es procesada y almacenada en dicho nodo central, todo ello con objeto de que el inventariado se realice de forma automática.

Más concretamente, el sistema objeto de la invención comprende: (a) una pluralidad de nodos inalámbricos situados, al menos uno, en cada elemento a inventariar; y (b) un nodo central configurado para la lectura de los nodos inalámbricos y realizar el inventariado de la carretera, que se caracteriza porque cada nodo inalámbrico comprende, al menos, una memoria y medios de comunicación inalámbrica y en donde en la memoria se codifica información alfanumérica referente a las características del elemento a inventariar; y en donde el nodo central comprende un lector de datos inalámbricos junto con una antena transmisora y unos medios de procesado de datos que basándose en una base de datos, están configurados para generar la documentación de inventariado.

En un segundo aspecto de la invención, el procedimiento comprende las etapas de (i) instalación de los nodos inalámbricos en los elementos a inventariar; (ii) interrogación por parte del nodo central a los nodos inalámbricos sobre los datos del elemento a inventariar; respuesta de los nodos inalámbricos al nodo central aportando los datos almacenados sobre dicho elemento a inventariar; y (iv) generación del informe de inventariado.

El sistema y procedimiento propuesto tienes significativas ventajas respecto al método habitual, de tal forma que abarata el coste y mejora el funcionamiento general de las carreteras. Por ejemplo, el inventario se podría hacer a mayor velocidad y en horario nocturno, interfiriendo así menos en el tráfico. Además, el abaratamiento de costes y la reducción del tiempo permitirían inspeccionar la carretera con mayor frecuencia mejorando la seguridad.

Aparte de la implementación preferente utilizando tecnología RFID pasiva, es posible utilizar otras tecnologías más adaptadas a la creación de redes de sensores (como Bluetooth® o IEEE 802.15.4) o etiquetas RFID activas. La utilización de estas tecnologías permitirá dar aún más versatilidad al sistema con la inclusión de sensores o la formación de una red. De esta forma sería posible:

-

Determinar si la señal pierde efectividad, mediante sensores de posición, luminosidad, etc. La información del sensor sería leída también por el vehículo de inventariado.

-

Que los nodos se comuniquen entre sí formando una red de sensores inalámbricos, eliminando la necesidad de utilizar un vehículo. El nodo central podría ser fijo y recoger y analizar la información de cada nodo y detectar la desaparición o mal funcionamiento de cualquier elemento de señalización.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra “comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas. Breve descripción de las figuras

Fig 1. Muestra una vista del sistema objeto de la invención, mostrando los elementos que lo integran.

Fig 2. Muestra una realización práctica de la arquitectura interna simplificada de los nodos inalámbricos (fig. 2a) y del nodo central (fig. 2b).

Fig 3. Muestra una segunda realización práctica de los nodos inalámbricos que integran el sistema objeto de la invención. Exposición detallada de un modo de realización dela invención

Tal y como puede observarse en la figura 1, los nodos inalámbricos se materializan como etiquetas tipo RFID situadas en las señales de tráfico y elementos a inventariar (1), mientras que el lector RFID o nodo central (3) se encuentra situado en el vehículo de inventariado (2).

Por otro lado, los nodos inalámbricos (ver figura 2), en su realización práctica como etiquetas tipo RFID, están compuestos esencialmente por una memoria (4) en donde se almacena la información necesaria y medios transceptores de RFID (5) que permite la comunicación. El nodo central (3), en esta realización práctica, comprende medios de lectura de RFID

(6) configurado para realizar la comunicación e interpretación del protocolo, así como un sistema microprocesador (7) que, basándose en una base de datos (8), genere los documentos de inventariado (9) necesarios.

La figura 3 muestra una realización particular de la invención donde los medios inalámbricos incorporan, al menos, un sensor (10) y medios configurados para crear una red propia de datos, incluyendo un elemento de recepción de datos (11) y medios de procesado de dichos datos.

Así pues, la realización preferida de la invención utilizaría tecnología RFID para construir los nodos inalámbricos, consiguiéndose así un sistema barato que minimiza el mantenimiento. Hay numerosos tipos de sistemas RFID, atendiendo principalmente a la frecuencia utilizada y al tipo de etiqueta. Se pueden clasificar las etiquetas RFID en activas, semi-activas y pasivas.

Las etiquetas pasivas son aquellas que se alimentan de la onda electromagnética que le llega desde el propio dispositivo lector o nodo central 3 por lo que no necesita pilas o baterías. Esta onda es reflejada en la etiqueta RFID (en el nodo inalámbrico), junto con la información a transmitir, en un proceso que se conoce como “backscattering”. Por otro lado, las etiquetas activas y semi-activas incorporan su propia fuente de alimentación.

El precio de las etiquetas pasivas, así como su coste de mantenimiento, es sensiblemente menor que el de las activas o semi-activas. Por lo tanto, el sistema de inventario se basa fundamentalmente en este tipo de etiquetas. No obstante, se considera la posibilidad de emplear etiquetas activas en aquellas señales (1) más importantes o más alejadas de la carretera.

Las etiquetas serán colocadas mayoritariamente sobre superficies metálicas y, por tanto, deben emplearse antenas impresas o similares. La banda RFID de frecuencias preferida es a 865-868 MHz porque:

(i) el acoplamiento entre el lector o nodo central (3) y la etiqueta o nodo inalámbrico es de campo lejano, estando el alcance de la comunicación limitado por la máxima potencia transmitida; y (ii) el máximo de potencia de señal radiada a estas frecuencias es 2 W (p.r.a), mayor que en cualquier otra banda de frecuencias disponibles.

La banda utilizada posibilita alcances de varios metros (cinco metros es un valor típico). La distancia exacta depende de parámetros tales como: la ganancia de las antenas, la potencia transmitida, la sensibilidad de los receptores, las características del suelo, entre otros.

Se considera también la posibilidad de utilizar también, en situaciones especiales, la banda de frecuencias de 2446-2454 MHz. Si bien se consiguen alcances más cortos en esta banda, de alrededor de un metro, el tamaño de las correspondientes antenas es muy pequeño y, por tanto, la facilidad para camuflarlas es mayor.

En la figura 1 se muestra la realización particular de la invención empleando tecnología RFID. En esta figura se puede observar como cada elemento de la señalización de carretera se añadirá una etiqueta RFID pasiva (1). Como ha sido comentado con anterioridad, dicha etiqueta, para su funcionamiento, no necesita de la existencia de una batería y, por tanto, no requerirá mantenimiento. En la memoria de dicha etiqueta se almacenará la información que será leída por el vehículo de inspección (2) a su paso por las inmediaciones de la citada señal.

La lectura de la etiqueta RFID se materializará empleando una antena y un lector RFID o nodo central (3) instalado en el vehículo de inspección (2). Para ello, el vehículo de inspección (2) deberá circular a una distancia y velocidad adecuadas respecto de la etiqueta RFID a monitorizar.

En la figura 2 se muestra la arquitectura básica de un posible nodo inalámbrico (etiqueta RFID) y del nodo central (3), es decir, del lector RFID situado en el propio vehículo de inspección (2). Las etiquetas RFID están compuestas esencialmente por una memoria (4) y un transceptor RFID (5), en donde:

(a)

la memoria 4 está configurada para almacenar la información necesaria para realizar la inspección; y en donde esta información comprende al menos la identificación del tipo de elemento, pudiéndose además codificar otros datos útiles como la posición, características de la carretera, vida esperada del elemento, elementos cercanos y localización de los mismos, entre otros; y

(b)

el transceptor RFID 5 está configurado para la comunicación con el nodo central 3; preferentemente, por motivos de coste y mantenimiento, se podrán utilizar etiquetas RFID pasivas, en donde dichas etiquetas obtienen la alimentación de la propia onda electromagnética que le envía el nodo central 3, no necesitando batería para su funcionamiento.

Por otro lado, el lector o nodo central 3 estará compuesto esencialmente por: (a) un lector RFID 6 junto con su antena transmisora, el cual estará instalado en el vehículo de inspección 2 y que está configurado para establecer la comunicación con los diferentes nodos inalámbricos (etiquetas RFID) que estén a su alcance; y (b) unos medios de procesado de datos 7 que, basándose en una base de datos 8, están configurados para generar los documentos de inventariado necesarios 9.

Esta realización se corresponde con una implementación empleando tecnología RFID. Sin embargo, es posible utilizar otra tecnología inalámbrica par realizar el inventariado de la carretera. Así pues, es posible la implementación de una red de sensores inalámbricos, en donde los nodos tengan igualmente capacidad activa de transmisión. Para ello se implementarían medios inalámbricos de bajo consumo y tasa de datos reducida 11 como IEEE 802.15.4. En la figura 3 se muestra un esquema que ilustra esta idea. Es posible observar que el nodo situado en el elemento a inventariar comprende, al menos, una pluralidad de sensores 10 configurados para realizar medidas de magnitudes importantes para la inspección o la seguridad de la carretera; y medios de procesado 12 configurados para procesar los datos de los sensores, tomar decisiones sobre los mismos y establecer la red propia.

Una gran ventaja de esta posible realización de la invención es la eliminación de la necesidad de un vehículo móvil para la inspección. Es posible establecer un nodo central que recoja toda la información de la carretera recogiendo la información de la red de sensores inalámbrica.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Sistema para el inventariado de carreteras utilizando tecnología inalámbrica, que comprende: (a) una pluralidad de nodos inalámbricos situados, al menos uno, en cada elemento a inventariar (1); y (b) un nodo central (3) configurado para la lectura de los nodos inalámbricos y realizar el inventariado de la carretera,

   que se caracteriza porque

   cada nodo inalámbrico comprende, al menos, una memoria (4) y medios de comunicación inalámbrica (5, 11) y en donde en la memoria (4) se codifica información alfanumérica referente a las características del elemento a inventariar (1);

   y en donde el nodo central (3) comprende un lector de datos inalámbricos (6) junto con una antena transmisora y unos medios de procesado de datos (7) que basándose en una base de datos (8), están configurados para generar la documentación de inventariado (9).

2. 2.

   Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque los medios de comunicación inalámbrica (5, 11) son unos seleccionados entre: (i) un transceptor RFID (5); y (ii) un transceptor inalámbrico de bajo consumo (11).

3. 3.

   Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque el lector de medios inalámbricos (6) del nodo central (3) es uno seleccionado entre:

   (i) un lector RFID (6); y (ii) un lector de datos inalámbricos en red.
4. 4. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque los nodos inalámbricos comprenden al menos un sensor (10) y medios de procesamiento de datos (12).

5. 5.

   Sistema de acuerdo con la reivindicación 4 que se caracteriza porque los nodos inalámbricos se configuran en red de comunicaciones enviando datos al nodo central (3).

6. 6.

   Sistema de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza porque el nodo central está integrado en el vehículo de inspección (2).

7. 7.

   Método para el inventariado de carreteras utilizando tecnología inalámbrica, implementado en el sistema de las reivindicaciones1a6que se caracteriza porque comprende las etapas de:

   (i) instalación de los nodos inalámbricos en los elementos a inventariar (1); (ii) interrogación por parte del nodo central (3) a los nodos inalámbricos sobre los datos del elemento a inventariar (1); respuesta de los nodos inalámbricos al nodo central (3) aportando los datos almacenados sobre dicho elemento a inventariar (1); y (iv) generación del informe de inventariado.

8. 8.

   Método de acuerdo con la reivindicación 7 que se caracteriza porque el nodo central (3) está instalado en un vehículo de inspección (2) que recorre los distintos elementos a inventariar (1) interrogándolos.

9. 9.

   Método de acuerdo con la reivindicación 7 que se caracteriza porque comprende una etapa adicional de recogida de datos por sensores (10), almacenando información sobre el estado de la carretera y las condiciones ambientales.

10. 10.

    Método de acuerdo con la reivindicación 7 que se caracteriza porque conformado los nodos inalámbricos en red, actúan como repetidores de señal para que los datos transmitidos por cualquiera de ellos puedan cubrir grandes distancias utilizando la red como soporte.

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201001019

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 30.07.2010

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl. : G06Q10/00 (2012.01) E01F9/00 (2006.01)

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoría

    Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    X

    JP 7076809 A (NISSIN ELECTRIC CO LTD) 20.03.1995, resumen; figuras. Extraída de la base de datos EPODOC en EPOQUE. 1-10

    X

    JP 2010117837 A (NEXCO EAST ENGINEERING CO LTD; YOKOSUKA TELECOM RES PARK KK.) 27.05.2010, resumen; figuras. Extraída de la base de datos EPODOC en EPOQUE. 1-10

    X

    US 6112152 A (TUTTLE) 29.08.2000, columna 2, línea 35 – columna 5, línea 39; figuras. 1-5

    A

    6-10

    A

    US 2009037244 A1 (PEMBERTON) 05.02.2009, párrafos [0016,0017]; figura 1. 1-10

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realización del informe 04.01.2012

    Examinador P. Pérez Fernández Página 1/4

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201001019

    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G06Q, E01F Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201001019

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 04.01.2012

    Declaración

    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1,6-8 SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 2-5,9,10 SI NO

    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

    Base de la Opinión.-

    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201001019

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

    D01

    JP 7076809 A (NISSIN ELECTRIC CO LTD) 20.03.1995

    D02

    JP 2010117837 A (NEXCO EAST ENGINEERING CO LTD; YOKOSUKA TELECOM RES PARK KK.) 27.05.2010

    D03

    US 2009037244 A1 (PEMBERTON) 05.02.2009

11. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

    Falta de Novedad

    Reivindicación nº1

    El documento D01 hace referencia a "un sistema de monitorización para equipos y dispositivos de carretera" y contiene: -un equipo de recogida de información (7) (ver resumen; figuras). -un dispositivo de monitorización de equipos (6) (ver resumen; figuras). El equipo de recogida de información (7) lee de forma inalámbrica al dispositivo de monitorización de equipos (6). El objeto de la invención recogido en la reivindicación nº 1 deriva directamente y sin ningún equívoco del documento D01. Por lo tanto, la reivindicación nº 1 carece de Novedad (Art 6.1 LP).

    Reivindicación nº 6

    El objeto de la reivindicación nº 6 ya se encuentra en el documento D01 donde se expresa que el equipo de recogida de información (7) se encuentra en un vehículo de inspección (8) (ver resumen; figuras). En consecuencia, la reivindicación nº 6 también carece de Novedad (Art 6.1 LP).

    Reivindicaciones 7 y 8

    Las características del método recogido en las reivindicaciones nº 7 y 8 derivan directamente y sin ningún equívoco del documento D01 (ver resumen). Por consiguiente, las reivindicaciones 7 y 8 carecen de Novedad (.Art 6.1 LP).

    Falta de Actividad Inventiva

    Reivindicaciones nº 2 y 3

    La utilización de un transceptor RFID y de un lector RFID para transmitir y leer información son técnicas muy conocidas y por tanto obvias para un experto en la materia. No obstante y para ilustrar este criterio de obviedad puede verse el documento D03 (párrafo 0016). Por tanto, las reivindicaciones nº 2 y 3 carecen de Actividad Inventiva (Art 8 LP).

    Reivindicación nº 4

    La característica de que los nodos contengan sensores y medios de procesamiento de datos, son muy conocidas y por tanto, obvias para un experto en la materia. No obstante y para ilustrar esta afirmación puede verse el documento D02 (resumen; figuras). En consecuencia, la reivindicación nº 4 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP).

    Reivindicación nº 5

    La característica de la configuración de los nodos en red es simplemente una de varias posibilidades evidentes que un experto en la materia seleccionará según las circunstancias, sin el ejercicio de Actividad Inventiva, para resolver el problema planteado. Por consiguiente, la reivindicación nº 5 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP).

    Reivindicación nº 9

    La característica de la reivindicación nº 9 ya aparece en el documento D02 (ver resumen; figuras). Por tanto, la reivindicación nº 9 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP).

    Reivindicación nº 10

    La utilización de los nodos inalámbricos como repetidores para cubrir grandes distancias es muy conocida y por tanto, obvia para el experto en la materia. En consecuencia, la reivindicación nº 10 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP).

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4