ES2397883B1

ES2397883B1 - SYSTEM FOR MONITORING THE QUALITY OF A WATER MASS.

Info

Publication number: ES2397883B1
Application number: ES201031999A
Authority: ES
Inventors: Jorge Vargas Zueco
Original assignee: Dbo5 S L; Dbo5 Sl
Current assignee: Dbo5 S L; Dbo5 Sl
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: ES2397883A1

Abstract

Sistema (1) de monitorización de la calidad una masa de agua, que comprende una pluralidad de nodos (2) perfiladores para tomar muestras de la masa de agua, un medio (3) de adquisición de imágenes aéreas de la masa de agua y un centro (4) de control que comprende un medio (41) de comunicación para recibir información obtenida por los nodos (2) perfiladores e imágenes de la masa de agua obtenidas por el medio (3) de adquisición de imágenes aéreas; un medio (42) de procesamiento para determinar el estado de la masa de agua en función de los datos e imágenes ampliadas obtenidos por el nodo perfilador y de las imágenes aéreas obtenidas por el medio (3); y un medio (43) de almacenamiento de los datos recibidos de los nodos (2) y el medio (3) de adquisición de imágenes aéreas y los resultados obtenidos por el medio de procesamiento.System (1) for monitoring the quality of a body of water, comprising a plurality of nodes (2) profilers for sampling the body of water, a means (3) for acquiring aerial images of the body of water and a control center (4) comprising a means (41) of communication for receiving information obtained by nodes (2) profilers and images of the mass of water obtained by means (3) of acquisition of aerial images; a processing means (42) for determining the state of the water body based on the enlarged data and images obtained by the profiling node and the aerial images obtained by the medium (3); and a means (43) for storing the data received from the nodes (2) and the means (3) for acquiring aerial images and the results obtained by the processing means.

Description

Sistema de monitorización de la calidad de una masa de agua. System for monitoring the quality of a body of water.

OBJECT OF THE INVENTION

El objeto de la presente invención es un sistema que comprende uno o un conjunto de nodos perfiladores flotantes dispuestos en una masa de agua, con el fin de adquirir información acerca de la calidad de la masa de agua, correlacionándose en un centro de control la información obtenida mediante dichos nodos con la información obtenida vía satélite, determinando de este el estado actual de la calidad de la masa de agua. La presente invención también describe el procedimiento llevado a cabo por este sistema para determinar el estado actual de la masa de agua, su posible evolución futura, así como otros datos de utilidad. The object of the present invention is a system comprising one or a set of floating profiling nodes arranged in a body of water, in order to acquire information about the quality of the body of water, the information being correlated in a control center obtained by means of said nodes with the information obtained via satellite, determining from this the current state of the quality of the water body. The present invention also describes the procedure carried out by this system to determine the current state of the water body, its possible future evolution, as well as other useful data.

BACKGROUND OF THE INVENTION

El agua almacenada en los embalses está sometida a continuos cambios, provocados por la variación de condiciones ambientales tales como temperatura, luz, presencia de nutrientes, materia orgánica, volumen embalsado, etc. Estos cambios pueden provocar el crecimiento de grandes masas de algas que inciden negativamente sobre la calidad del agua, impidiendo su empleo no sólo para abastecimiento, sino también para otros usos (pesca, riego, recreativos, etc.) The water stored in the reservoirs is subject to continuous changes, caused by the variation of environmental conditions such as temperature, light, presence of nutrients, organic matter, reservoir volume, etc. These changes can cause the growth of large masses of algae that have a negative impact on water quality, preventing their use not only for supply, but also for other uses (fishing, irrigation, recreational, etc.)

Actualmente, determinar el estado de calidad de una masa de agua es una tarea lenta, costosa y de gran complejidad técnica, y que además requiere personal muy especializado en diferentes áreas. En primer lugar es necesario tomar las muestras de agua, tarea que, debido a que las condiciones ambientales para las algas cambian ostensiblemente a lo largo de las 24 horas del día, se debe realizar tanto de noche como de día. A continuación, las muestras se tienen que enviar a un laboratorio muy especializado que requiere no sólo personal especializado en análisis químico, sino también biólogos expertos en taxonomía capaces de reconocer las diferentes especies de algas en todo este proceso han de respetarse los tiempos de caducidad marcados por la normativa. Todo este proceso de toma de datos, transporte de las muestras al laboratorio, y análisis propiamente dicho puede requerir unos 4-10 días. Sin embargo, la calidad del agua puede cambiar en sólo unos días, por lo que a veces ocurre que los resultados obtenidos al final de todo este proceso han quedado obsoletos. Currently, determining the quality status of a body of water is a slow, expensive and highly complex technical task, and it also requires very specialized personnel in different areas. In the first place it is necessary to take the water samples, a task that, because the environmental conditions for the algae change ostensibly throughout the 24 hours of the day, must be carried out both at night and during the day. Next, the samples have to be sent to a very specialized laboratory that requires not only specialized personnel in chemical analysis, but also biologists expert in taxonomy capable of recognizing the different species of algae in this process, the marked expiration times must be respected by the regulations. This whole process of data collection, transport of the samples to the laboratory, and analysis itself may take about 4-10 days. However, water quality can change in just a few days, so it sometimes happens that the results obtained at the end of this whole process have become obsolete.

Por este motivo, se hace muy ventajoso la implantación de la automatización del proceso de análisis, de forma que una vez implantada la automatización aumentamos la frecuencia de obtención de datos y disminuimos el tiempo necesario para su procesamiento. Para ello, el sistema combina información obtenida a partir de imágenes o datos del embalse vía satélite o cualquier otro medio aéreo junto con datos recogidos por una red de sensores dispuestos en los nodos implantados en el embalse o masa de agua. Sin embargo, aún no se ha conseguido un sistema capaz de realizar estas funciones de una manera precisa y fiable, ya que la coloración de las aguas no depende solo del volumen y tipo de algas, sino también de otros factores como la composición química del agua, grado de insolación o luminosidad, geología del terreno etc. For this reason, it is very advantageous to implement the automation of the analysis process, so that once the automation is implemented, we increase the frequency of data collection and reduce the time required for processing. For this, the system combines information obtained from images or data of the reservoir via satellite or any other aerial means together with data collected by a network of sensors arranged in the nodes implanted in the reservoir or body of water. However, a system capable of performing these functions in a precise and reliable manner has not yet been achieved, since the color of the water does not depend only on the volume and type of algae, but also on other factors such as the chemical composition of the water , degree of heat stroke or luminosity, terrain geology etc.

Son conocidos la patente nº ES 2 093 851 y WO 2006/12595 en las que se describen analizadores que permiten evaluar la concentración de diferentes parámetros utilizando métodos de limpieza. No obstante, en ningún caso se hace mención del empleo de un procedimiento de perfilación de una masa de agua y el tratamiento de información mediante el empleo de satélites. También es conocida la patente nº ES 2 199 087 que describe un sistema para el control y vigilancia de la calidad de agua en general pero no dispone de perfilador ni tampoco integra y correlaciona la información recibida por satélite. Por otra parte, la patente WO 03/052409 A1 es un equipo para evaluar la calidad del agua que emplea algas, midiendo su comportamiento al recibir el agua, pero consiste en un equipo que mide el valor paramétrico pero en ningún caso integra ni gestiona la información tomada. La patente W02006/036929 A1 describe un sistema para monitorizar la calidad del agua, empleando diferentes sensores y utilizando inteligencia artificial, que es capaz de gestionar los informes, pero en ningún caso se ha mención a integrar la información con un satélite. Patent No. ES 2 093 851 and WO 2006/12595 are known in which analyzers are described which allow the concentration of different parameters to be evaluated using cleaning methods. However, in no case mention is made of the use of a procedure for profiling a body of water and the treatment of information through the use of satellites. It is also known patent No. ES 2 199 087 which describes a system for the control and monitoring of water quality in general but does not have a profiler nor does it integrate and correlate the information received by satellite. On the other hand, WO 03/052409 A1 is a device to evaluate the quality of water that uses algae, measuring its behavior when receiving water, but it consists of a device that measures the parametric value but in no case integrates or manages the information taken. Patent W02006 / 036929 A1 describes a system for monitoring water quality, using different sensors and using artificial intelligence, which is capable of managing reports, but in no case has it been mentioned to integrate the information with a satellite.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

El principal objetivo de la presente invención, es disponer de una herramienta que permita calibrar con fiabilidad y basado en datos reales, la información o imágenes enviadas del satélite o cualquier otro medio aéreo con respecto a la calidad de una masa de agua. Esto es especialmente útil para controlar la presencia de algas que pueden provocar afecciones sobre la calidad del agua o deteriorar las infraestructuras. Se consigue así determinar el riesgo de aparición de algas productoras de sustancias tóxicas en los embalses destinados a abastecimiento, así como, la presencia de otras algas que pueden afectar a los elementos de la infraestructura hidráulica tales como algas filamentosas que forman atranques en las rejas de desbaste y captaciones. De este modo, el gestor del embalse puede sobre-operar la infraestructura en base a la información que el sistema le envía, por ejemplo variando la altura de la captación o cerrándola ante eventualidades como blums de algas o tormentas. The main objective of the present invention is to have a tool that allows to reliably calibrate and based on real data, the information or images sent from the satellite or any other aerial means with respect to the quality of a body of water. This is especially useful for controlling the presence of algae that can cause water quality problems or deteriorate infrastructure. It is thus possible to determine the risk of occurrence of algae that produce toxic substances in reservoirs destined for supply, as well as the presence of other algae that can affect the elements of the hydraulic infrastructure such as filamentous algae that form anchors in the bars of roughing and catchments. In this way, the reservoir manager can over-operate the infrastructure based on the information that the system sends him, for example by varying the height of the catchment or closing it in case of eventualities such as algae or storm blums.

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Se entiende en el presente contexto que el término "masa de agua" hace referencia de manera general a It is understood in the present context that the term "water body" refers in general to

cualquier acumulación de agua cuya calidad se desea controlar, y de manera más particular al agua embalsada por una any accumulation of water whose quality is to be controlled, and more particularly to water embalmed by a

presa. dam.

Un primer aspecto de la presente invención describe un sistema de monitorización de la calidad de una A first aspect of the present invention describes a quality monitoring system of a

masa de agua que comprende fundamentalmente un centro de control que está en comunicación con una pluralidad body of water that essentially comprises a control center that is in communication with a plurality

de nodos perfiladores y con un satélite. A continuación se describe cada uno de estos elementos con mayor detalle: of profiler nodes and with a satellite. Each of these elements is described in more detail below:

a) Nodos perfiladores a) Profile nodes

Se trata de uno o varios nodos perfiladores que se encuentran diseminados en puntos estratégicos del embalse o masa de agua, y cuya función principal es tomar muestras de la masa de agua, analizar dichas muestras, y enviar la información obtenida, así como vídeos y/o fotos de dichas muestras, al centro de control para que éste lleve a cabo un análisis global de los datos. Adicionalmente, los nodos perfiladores pueden almacenar algunas de las muestras extraídas con un cierto valor paramétrico critico para su análisis posterior en laboratorio. Cada nodo perfilador comprende los siguientes elementos: It is one or more profiling nodes that are scattered at strategic points of the reservoir or body of water, and whose main function is to take samples of the water body, analyze said samples, and send the information obtained, as well as videos and / or photos of said samples, to the control center so that it carries out a global analysis of the data. Additionally, profiling nodes can store some of the samples taken with a certain critical parametric value for later laboratory analysis. Each profiling node comprises the following elements:

a1) Un medio de obtención de muestras de agua a diferentes profundidades. Este medio incluye una bomba, que puede estar configurada de dos modos diferentes: puede tratarse de una bomba peristáltica situada en la superficie y que toma agua de la profundidad deseada a través de un tubo de conducción sumergido; o bien puede ser una bomba sumergida a la profundidad deseada que impulsa el agua adquirida hasta la superficie a lo largo de un tubo de conducción. En cualquiera de los dos casos, para adquirir agua en primer lugar se dispone el extremo inferior del tubo de conducción - en el caso de bomba peristáltica - o bien la bomba sumergida a la profundidad deseada, y a continuación se da la orden de accionar la bomba. Todo este proceso es automático, enviándose por el usuario las instrucciones acerca de la profundidad a la que se deben tomar las muestras desde el centro de control. Además de la bomba, el nodo puede incluir una sonda de profundidad, oxigeno disuelto, temperatura, luminosidad, turbidez, transparencia, fotosíntesis y radiación activa, aunque eventualmente tambien puede llevar alguna sonda para medir los parámetros indicados en a2. a1) A means of obtaining water samples at different depths. This means includes a pump, which can be configured in two different ways: it can be a peristaltic pump located on the surface and that takes water of the desired depth through a submerged conduction tube; or it can be a submerged pump at the desired depth that drives the acquired water to the surface along a conduit tube. In either case, in order to acquire water, the lower end of the conduit tube is arranged first - in the case of peristaltic pump - or the submerged pump at the desired depth, and then the order to operate the pump is given . This entire process is automatic, the user being sent instructions about the depth at which the samples should be taken from the control center. In addition to the pump, the node may include a depth, dissolved oxygen, temperature, luminosity, turbidity, transparency, photosynthesis and active radiation probe, although it may eventually also carry a probe to measure the parameters indicated in a2.

a2) Un canal analizador, que está conectado a la salida del tubo de conducción para analizar las muestras de agua obtenidas. Este canal analizador puede realizar diversos tipos de análisis según cada caso particular, aunque preferentemente comprende sensores cuyas medidas no se ven afectadas por la agitación, y un fotómetro para medir materia orgánica mediante ultravioleta, fósforo, nitratos, nitritos, amoníaco, nitrógeno, y aquellos elementos cuya medida con sondas no es efectiva. Además del fotómetro, el canal analizador dispone de unos sensores incrustados para la medida en el exterior de conductividad, pH, aceites y grasas, red ox, clorofila, rondamina, carotenos, sólidos disueltos, ficocianina y ficoeritrina y cualquier otro cuya medida sea eficaz y sirva para tener información de la calidad química o biológica de la masa de agua. El canal analizador dispone de un sistema de autolimpieza antes y después de cada medida. a2) An analyzer channel, which is connected to the outlet of the conduit tube to analyze the water samples obtained. This analyzer channel can perform various types of analysis according to each particular case, although it preferably comprises sensors whose measurements are not affected by agitation, and a photometer to measure organic matter by ultraviolet, phosphorus, nitrates, nitrites, ammonia, nitrogen, and those elements whose measurement with probes is not effective. In addition to the photometer, the analyzer channel has embedded sensors for the measurement of conductivity, pH, oils and fats, ox network, chlorophyll, rhodamine, carotenes, dissolved solids, phycocyanin and phycoerythrin and any other whose measurement is effective and serve to have information on the chemical or biological quality of the water body. The analyzer channel has a self-cleaning system before and after each measurement.

El resultado de los análisis se envía en tiempo real al centro de control, que será el encargado de realizar la integración de estos datos con los datos del satélite o cualquier otro medio aéreo. The result of the analysis is sent in real time to the control center, which will be responsible for integrating this data with satellite data or any other air means.

a3) Un brazo de reparto, que está conectado mediante un by pass a la salida del canal analizador en el que esta el muestreador. El brazo de reparto está configurado para introducir determinadas muestras de agua en un conjunto de recipientes independientes para su análisis manual posterior en un laboratorio con el objeto de confirmar los datos obtenidos por el canal analizador de manera automática. Esto permite confirmar, por ejemplo, la presencia de alguna anomalía o variación de pigmentos, oxígeno, temperatura o transparencia. Según una realización preferente de la invención, cada nodo perfilador comprende 24 recipientes independientes. El agua que es introducida en el muestreador no ha estado en contacto con ninguno reactivo ni elemento, y se almacena cuando el analizador detecta alguna anomalía o singularidad. a3) A distribution arm, which is connected by a bypass to the output of the analyzer channel in which the sampler is. The distribution arm is configured to introduce certain water samples into a set of independent containers for later manual analysis in a laboratory in order to confirm the data obtained by the analyzer channel automatically. This allows confirming, for example, the presence of some anomaly or variation of pigments, oxygen, temperature or transparency. According to a preferred embodiment of the invention, each profiling node comprises 24 independent containers. The water that is introduced into the sampler has not been in contact with any reagent or element, and is stored when the analyzer detects any anomaly or singularity.

a4) Un medio de adquisición de imágenes ampliadas de las muestras de agua situado a la salida del canal analizador. La ampliación se consigue preferentemente por medio de un microscopio o lupa de alta definición adecuados para la toma de fotos o vídeos de las muestras de agua con una calidad suficiente como para que un especialista en taxonomía de fitoplancton y zooplancton pueda reconocer las diferentes especies presentes en la muestra via web. Estas fotos o vídeos se envían al centro de control para que el especialista verifique en laboratorio los datos obtenidos por el canal analizador. a4) A means of acquiring enlarged images of the water samples located at the exit of the analyzer channel. The enlargement is preferably achieved by means of a microscope or high-definition magnifying glass suitable for taking photos or videos of water samples with sufficient quality so that a specialist in phytoplankton and zooplankton taxonomy can recognize the different species present in the sample via web. These photos or videos are sent to the control center for the specialist to verify in the laboratory the data obtained by the analyzer channel.

a5) Un medio de procesamiento y comunicación. Este dispositivo tiene dos funciones principales: la primera función es controlar los diferentes elementos que componen el nodo perfilador para conseguir su correcto funcionamiento, mientras que la segunda función es establecer la comunicación con el centro de control para enviar los datos obtenidos y para recibir instrucciones, como por ejemplo la ubicación donde se a5) A means of processing and communication. This device has two main functions: the first function is to control the different elements that make up the profiling node to achieve its correct operation, while the second function is to establish communication with the control center to send the data obtained and to receive instructions, such as the location where

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deben tomar muestras, el número y profundidad de las muestras, etc. Adicionalmente, este dispositivo debe tener cierta capacidad de almacenamiento. El medio de control y comunicación podría configurarse como un único dispositivo o como la combinación de dos dispositivos, por ejemplo un medio de procesamiento como un microcontrolador, microprocesador, CPU, FPGA, DSP, etc. con un medio de comunicación de tipo GSM, UMTS, Wifi, Bluetooth, radiofrecuencia, 3G etc. they must take samples, the number and depth of the samples, etc. Additionally, this device must have some storage capacity. The control and communication medium could be configured as a single device or as the combination of two devices, for example a processing medium such as a microcontroller, microprocessor, CPU, FPGA, DSP, etc. With a communication medium of GSM, UMTS, Wifi, Bluetooth, radio frequency, 3G etc.

a6) Una pontona flotante, sobre la cual están dispuestos el resto de elementos que conforman el nodo perfilador. Puesto que los nodos perfiladores deben cambiar de ubicación según cada caso, se entiende que esta pontona estará dotada de los medios necesarios (motor, timón, etc.) para que pueda navegar hasta situarse en la ubicación requerida por el sistema, y que se transmite a cada nodo perfilador desde el centro de control. La pontona también puede disponer de placas solares o baterías para alimentar todo el sistema. a6) A floating pontoon, on which the rest of the elements that make up the profiling node are arranged. Since the profiler nodes must change location according to each case, it is understood that this pontoon will be equipped with the necessary means (engine, helm, etc.) so that it can navigate until it is located in the location required by the system, and that it is transmitted to each profile node from the control center. The pontoon can also have solar panels or batteries to power the entire system.

b) Medio de adquisición de imágenes aéreas b) Means of acquisition of aerial images

Se tratará de un medio capaz de tomar imágenes aéreas de la masa de agua con una suficiente resolución como para reconocer indicios de anomalías en la calidad de la masa de agua. Las imágenes enviadas son tratadas mediante un software comercial para convertirlas a datos numéricos. El medio de adquisición de imágenes aéreas puede ser un satélite, un avión capaz de tomar imágenes topográficas, y en general cualquier aparato o dispositivo capaz de conseguir las imágenes adecuadas. Por ejemplo, imágenes adquiridas desde un globo o un avión topográfico teledirigido de última generación también podrían ser válidas. It will be a medium capable of taking aerial images of the water body with sufficient resolution to recognize signs of anomalies in the quality of the water body. The images sent are treated by commercial software to convert them to numerical data. The means of acquiring aerial images can be a satellite, an airplane capable of taking topographic images, and in general any apparatus or device capable of obtaining the appropriate images. For example, images acquired from a balloon or a state-of-the-art remote control topographic aircraft could also be valid.

c) Centro de control c) Control center

El centro de control es el lugar del sistema donde se analizan los datos enviados por los nodos perfiladores y por el medio de adquisición de imágenes aéreas, determinándose la calidad de la masa de agua y generándose alarmas en caso de que fuese necesario. Para ello, el centro de control comprende fundamentalmente los siguientes elementos: The control center is the place of the system where the data sent by the profiling nodes and by the means of acquisition of aerial images are analyzed, determining the quality of the water mass and generating alarms if necessary. For this, the control center basically comprises the following elements:

c1) Un medio de comunicación para recibir la información obtenida por los nodos perfiladores y las imágenes de la masa de agua obtenidas por el medio de adquisición de imágenes aéreas. Este medio de comunicación puede ser cualquiera de entre todos los conocidos en la técnica, aunque en realizaciones preferentes de la invención se emplea uno de los siguientes: GSM, UMTS, Wifi, Bluetooth o radiofrecuencia etc. c1) A means of communication to receive the information obtained by the profiling nodes and the images of the mass of water obtained by the means of acquisition of aerial images. This means of communication can be any of all those known in the art, although in preferred embodiments of the invention one of the following is used: GSM, UMTS, Wifi, Bluetooth or radio frequency etc.

c2) Un medio de procesamiento para determinar el estado de la masa de agua en función de los datos e imágenes ampliadas obtenidos por el nodo perfilador y de las imágenes obtenidas por el medio de adquisición de imágenes aéreas. c2) A processing means for determining the state of the water body based on the enlarged data and images obtained by the profiling node and the images obtained by means of aerial image acquisition.

c3) Un medio de almacenamiento capaz de almacenar de manera ordenada los datos recibidos de los nodos y del medio de adquisición de imágenes aéreas, así como la información procesada por el medio de almacenamiento. De este modo, tanto las fotografías obtenidas por el medio de adquisición de imágenes aéreas y los datos originales recibidos de los nodos perfiladores, como los índices de calidad química y biológica, predicciones, etc. obtenidas por el medio de procesamiento a partir de aquellos, quedarán disponibles para su consulta por el operador del sistema en cualquier momento. c3) A storage medium capable of storing in an orderly manner the data received from the nodes and the means of acquisition of aerial images, as well as the information processed by the storage medium. In this way, both the photographs obtained by means of acquisition of aerial images and the original data received from the profiling nodes, such as chemical and biological quality indices, predictions, etc. obtained by means of processing from those, will be available for consultation by the system operator at any time.

Este sistema permite calibrar de manera continuada y automática las imágenes obtenidas por el medio de adquisición de imágenes aéreas durante un periodo indefinido de tiempo, recomendando actuaciones a realizar y evaluando su eficiencia, consiguiéndose así información científicamente analizada para la toma de decisiones. Además, es capaz de hacer predicciones y de determinar el estado de la masa de agua en periodos históricos ya pasados. Todo ello, sin necesidad de emplear instrumentación alguna que no sea el medio de adquisición de imágenes aéreas y el perfilador durante un corto periodo de tiempo. This system allows to continuously and automatically calibrate the images obtained by means of acquisition of aerial images for an indefinite period of time, recommending actions to be carried out and evaluating their efficiency, thus obtaining scientifically analyzed information for decision making. In addition, it is able to make predictions and determine the state of the water body in past historical periods. All this, without using any instrumentation other than the means of acquiring aerial images and the profiler for a short period of time.

Para realizar estas funciones, un segundo aspecto de la invención está dirigido a un procedimiento de monitorización de la calidad de una masa de agua empleando el sistema descrito anteriormente que comprende fundamentalmente los siguientes pasos: In order to perform these functions, a second aspect of the invention is directed to a procedure for monitoring the quality of a body of water using the system described above which essentially comprises the following steps:

1) Adquirir imágenes de la masa de agua a través del medio de adquisición de imágenes aéreas. 1) Acquire images of the mass of water through the means of acquisition of aerial images.

2) Tomar muestras de la masa de agua empleando los medios de obtención de agua a diferentes profundidades. 2) Take samples of the water body using the means of obtaining water at different depths.

3) Analizar las muestras de agua obtenidas por medio del canal analizador. 3) Analyze the water samples obtained through the analyzer channel.

4) Enviar al centro de control los datos del análisis de cada nodo perfilador y las imágenes aéreas del 4) Send to the control center the analysis data of each profiling node and the aerial images of the

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medio de adquisición de imágenes aéreas. means of acquisition of aerial images.

5) Procesar, en el centro de control, las imágenes aéreas, los datos del análisis de cada nodo perfilador, y datos acerca de las condiciones ambientales para determinar el estado de la masa de agua. 5) Process, in the control center, the aerial images, the analysis data of each profiling node, and data about the environmental conditions to determine the state of the water body.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, el procedimiento comprende adicionalmente adquirir imágenes ampliadas de algunas de las muestras de agua obtenidas por medio del medio de adquisición de imágenes ampliadas de los nodos perfiladores. Como se ha mencionado anteriormente, las imágenes ampliadas pueden ser fotos o vídeos de observaciones microscópicas tomadas in situ o imágenes. Estas imágenes ampliadas serán posteriormente enviadas al centro de control para su análisis manual por un experto en taxonomía de fitoplancton y zooplancton. In accordance with a preferred embodiment of the invention, the method further comprises acquiring enlarged images of some of the water samples obtained by means of acquiring enlarged images of the profiling nodes. As mentioned above, enlarged images can be photos or videos of microscopic observations taken in situ or images. These enlarged images will then be sent to the control center for manual analysis by an expert in phytoplankton and zooplankton taxonomy.

Además, es posible que el centro de control además determine, a partir de las imágenes del medio de adquisición de imágenes aéreas, la ubicación más idónea de los nodos perfiladores para conseguir unos resultados fiables. Furthermore, it is possible that the control center also determines, from the images of the aerial image acquisition medium, the most suitable location of the profiling nodes to achieve reliable results.

Previamente a estos pasos, será necesario establecer el modelo matemático de correlación entre las imágenes y la calidad del agua, que será especifico de cada masa de agua, ya que la coloración esta influida por la composición química del agua, geología, grado de insolación etc. Estos trabajos previos tendrán mas o menos duración dependiendo de la mayor o menor variación de las condiciones ambientales a las que este sometida la masa de agua y a la frecuencia con que el medio de adquisición de imágenes aéreas envíe información. Prior to these steps, it will be necessary to establish the mathematical model of correlation between images and water quality, which will be specific to each body of water, since the coloration is influenced by the chemical composition of the water, geology, degree of sunstroke etc. . These previous works will have more or less duration depending on the greater or lesser variation of the environmental conditions to which the body of water is subjected and the frequency with which the means of acquisition of aerial images send information.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

La Fig. 1 muestra un esquema general del sistema de acuerdo con la presente invención. Fig. 1 shows a general scheme of the system according to the present invention.

La Fig. 2 muestra un diagrama esquemático de un nodo perfilador de acuerdo con la presente invención. Fig. 2 shows a schematic diagram of a profiling node according to the present invention.

La Fig. 3 muestra un diagrama esquemático de un centro de control de acuerdo con la presente invención. Fig. 3 shows a schematic diagram of a control center according to the present invention.

PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Se describe a continuación un ejemplo de la invención haciendo referencia a las figuras adjuntas. En particular, la Fig. 1 muestra un esquema general del sistema (1) de la invención, que está formado por una pluralidad de nodos (2) perfiladores diseminados estratégicamente por la masa de agua que se desea monitorizar. En este ejemplo, se hará referencia específicamente al agua embalsada en una presa, aunque como se ha comentado anteriormente podría tratarse de otros tipos de masas de agua. Se ha representado asimismo un medio (3) de adquisición de imágenes aéreas, que en este ejemplo concreto es un satélite (3). Tanto el satélite (3) como los nodos (2) están en comunicación con un centro (4) de control. An example of the invention is described below with reference to the attached figures. In particular, Fig. 1 shows a general scheme of the system (1) of the invention, which is formed by a plurality of profiling nodes (2) strategically disseminated by the body of water to be monitored. In this example, reference will be made specifically to water dammed in a dam, although as mentioned above it could be other types of water bodies. A means (3) for acquiring aerial images has also been represented, which in this particular example is a satellite (3). Both the satellite (3) and the nodes (2) are in communication with a control center (4).

La Fig. 2 muestra con mayor detalle cada una de las partes que componen uno de los nodos (2) perfiladores de la presente invención. En este ejemplo particular, se representa un nodo (2) perfilador que comprende un medio (21) de obtención de agua a diferentes profundidades dotado de una bomba (21a) sumergida, aunque, según se ha descrito más arriba en el presente documento, sería posible utilizar una bomba peristáltica. La bomba (21a) sumergida está suspendida de un cable (21b) fijado a una polea situada sobre la pontona (27), mientras que un tubo (21c) de conducción sirve para llevar el agua hasta la superficie. Una vez en la superficie, el agua pasa a un canal (22) analizador, donde un conjunto de sensores determinan características analíticas relevantes para la monitorización de la calidad del agua. Fig. 2 shows in greater detail each of the parts that make up one of the profiling nodes (2) of the present invention. In this particular example, a profiling node (2) is depicted comprising a means (21) for obtaining water at different depths provided with a submerged pump (21a), although, as described hereinbefore, it would be possible to use a peristaltic pump. The submerged pump (21a) is suspended from a cable (21b) fixed to a pulley located on the pontoon (27), while a conduit tube (21c) is used to carry the water to the surface. Once on the surface, the water passes to an analyzer channel (22), where a set of sensors determine relevant analytical characteristics for water quality monitoring.

El nodo (2) perfilador de este ejemplo comprende además un medio (23) de adquisición de imágenes ampliadas de las muestras obtenidas que presenten anomalías que requieran un análisis manual más pormenorizado. En este ejemplo, el medio (23) de adquisición de imágenes ampliadas será una cámara de vídeo acoplada a un microscopio. De este modo, cuando el análisis realizado por el canal (22) analizador determine alguna anomalía, se grabará un vídeo adecuadamente ampliado que permitirá la realización de un análisis en tiempo real por parte de un experto situado en un laboratorio. Además, las muestras anómalas son almacenadas por medio de un brazo (24) de reparto en un conjunto de recipientes (25) para su posterior recogida por personal autorizado, de modo que dicho experto pueda confirmar el análisis inicial o realizar uno más pormenorizado. The profile node (2) of this example further comprises a means (23) for acquiring enlarged images of the samples obtained that present anomalies that require a more detailed manual analysis. In this example, the means (23) for acquiring enlarged images will be a video camera coupled to a microscope. In this way, when the analysis performed by the analyzer channel (22) determines any anomaly, a properly enlarged video will be recorded that will allow real-time analysis by an expert located in a laboratory. In addition, the anomalous samples are stored by means of a distribution arm (24) in a set of containers (25) for later collection by authorized personnel, so that said expert can confirm the initial analysis or perform a more detailed one.

El nodo (2) perfilador comprende además un medio (26) de procesamiento y comunicación, que permite enviar las imágenes ampliadas al centro (4) de control. Otras funciones de este medio (26) de procesamiento y comunicación son el envío de los datos del análisis realizado por el canal (22) analizador y la recepción de órdenes por parte del centro The profiling node (2) further comprises a means (26) for processing and communication, which allows the enlarged images to be sent to the control center (4). Other functions of this processing and communication means (26) are the sending of the analysis data carried out by the analyzer channel (22) and the reception of orders by the center

(4) de control. (4) control.

Todos estos elementos están dispuestos sobre una pontona (27) que, aunque no se representa explícitamente en la figura, estará dotada de todos los medios necesarios para asegurar su flotabilidad y navegabilidad por el embalse (hélice, timón, etc.), así como el suministro eléctrico mediante paneles solares o baterías. All these elements are arranged on a pontoon (27) that, although not explicitly represented in the figure, will be equipped with all the necessary means to ensure its buoyancy and navigability through the reservoir (propeller, rudder, etc.), as well as the power supply by solar panels or batteries.

ES 2 397 883 Al ES 2 397 883 Al

Por último, la Fig. 3 muestra un esquema simplificado de un ejemplo de estructura del medio (4) de control. Fundamentalmente, está formado por un medio (41) de procesamiento, un medio (42) de comunicación y un medio (43) de almacenamiento, cuyas funciones se han explicado ya suficientemente más arriba en el presente documento. Además, se entiende que estos tres elementos podrían implementarse en varios dispositivos o en un único dispositivo, y que la implementación de una u otra opción estaría al alcance de un experto medio en la materia. Finally, Fig. 3 shows a simplified scheme of an example of structure of the control means (4). Fundamentally, it is formed by a means (41) for processing, a means (42) for communication and a means (43) for storage, the functions of which have been explained sufficiently above in this document. In addition, it is understood that these three elements could be implemented in several devices or in a single device, and that the implementation of one or another option would be available to an average expert in the field.

ES 2 397 883 Al ES 2 397 883 Al

Claims

1. System (1) for monitoring the quality of a body of water, characterized in that it comprises:

a) a plurality of nodes (2) profilers for sampling the body of water, each of which comprises:

--: un medio (21) de obtención de agua a diferentes profundidades; a means (21) of obtaining water at different depths;

--: un canal (22) analizador para analizar las muestras de agua obtenidas; an analyzer channel (22) for analyzing the water samples obtained;

--: un medio (23) de adquisición de imágenes ampliadas de las muestras de agua obtenidas situado a la salida del canal (22) analizador; a means (23) for acquiring enlarged images of the water samples obtained located at the exit of the analyzer channel (22);

--: un brazo (24) de reparto conectado mediante un bypass a la salida del canal (22) analizador, que está configurado para introducir determinadas muestras de agua en un conjunto de recipientes (25) independientes para su análisis manual posterior; a delivery arm (24) connected by a bypass to the outlet of the analyzer channel (22), which is configured to introduce certain water samples into a set of independent containers (25) for later manual analysis;

--: un medio (26) de procesamiento y comunicación, que controla los elementos anteriores (21-25) y se comunica con el centro (4) de control; y a means (26) for processing and communication, which controls the above elements (21-25) and communicates with the control center (4); Y

--: una pontona (27) flotante sobre la cual están dispuestos el resto de elementos (21-26) que conforman el nodo (2) perfilador; b) un medio (3) de adquisición de imágenes aéreas de la masa de agua; y c) un centro (4) de control, que comprende: a floating pontoon (27) on which the rest of the elements (21-26) that make up the profile node (2) are arranged; b) means (3) for acquiring aerial images of the water body; and c) a control center (4), comprising:

--: un medio (41) de comunicación para recibir la información obtenida por los nodos (2) perfiladores y las imágenes de la masa de agua obtenidas por el medio (3) de adquisición de imágenes aéreas; a means (41) of communication to receive the information obtained by the nodes (2) profilers and the images of the mass of water obtained by the means (3) of acquisition of aerial images;

--: un medio (42) de procesamiento para determinar el estado de la masa de agua en función de los datos e imágenes ampliadas obtenidos por el nodo (2) perfilador y de las imágenes aéreas obtenidas por el medio (3) de adquisición de imágenes aéreas; y a processing means (42) for determining the state of the water body based on the enlarged data and images obtained by the profiling node (2) and the aerial images obtained by the means (3) for acquiring aerial images; Y

--: un medio (43) de almacenamiento para almacenar los datos recibidos de los nodos (2) y el medio (3) de adquisición de imágenes aéreas y los resultados obtenidos por el medio (42) de procesamiento. a storage means (43) for storing the data received from the nodes (2) and the means (3) for acquiring aerial images and the results obtained by the processing means (42).

2. 2.: Sistema según la reivindicación 1, donde el medio (21) de obtención de agua a diferentes profundidades comprende una bomba (21a) sumergida dispuesta en el extremo de un cable (21b) y un tubo (21c) de conducción de las muestras de agua obtenidas hasta la superficie. System according to claim 1, wherein the means (21) for obtaining water at different depths comprises a submerged pump (21a) arranged at the end of a cable (21b) and a pipe (21c) for conducting the water samples obtained to the surface.

3. 3.: Sistema según la reivindicación 1, donde el medio (21) de obtención de agua a diferentes profundidades comprende una bomba peristáltica situada en la superficie que adquiere las muestras de agua a través de un tubo de conducción. System according to claim 1, wherein the means (21) for obtaining water at different depths comprises a peristaltic pump located on the surface that acquires water samples through a conduit tube.

4. Four.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el medio (21) de obtención de agua a diferentes profundidades comprende uno o más de los siguientes sensores: profundidad, oxigeno disuelto, temperatura, luminosidad, turbidez, transparencia, fotosíntesis y radiación activa. System according to any of the preceding claims, wherein the means (21) for obtaining water at different depths comprises one or more of the following sensors: depth, dissolved oxygen, temperature, luminosity, turbidity, transparency, photosynthesis and active radiation.

5. 5.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el canal (22) analizador comprende uno System according to any of the preceding claims, wherein the analyzer channel (22) comprises one

or more of the following sensors: conductivity, pH, oils and fats, ox network, chlorophyll, rhodamine, carotenes, dissolved solids, phycocyanin and phycoerythrin.

6. 6.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el canal (22) analizador comprende además un sistema de autolimpieza. System according to any of the preceding claims, wherein the analyzer channel (22) further comprises a self-cleaning system.

7. 7.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el nodo (2) perfilador comprende 24 recipientes (25) para almacenar muestras con anomalías. System according to any of the preceding claims, wherein the profile node (2) comprises 24 containers (25) for storing anomalous samples.

8. 8.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el medio (23) de adquisición de imágenes ampliadas comprende un microscopio o una lupa de precisión. System according to any of the preceding claims, wherein the enlarged image acquisition means (23) comprises a microscope or a precision magnifying glass.

9. 9.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las imágenes adquiridas por el medio System according to any of the preceding claims, wherein the images acquired by means

(23) of acquisition of enlarged images are photographs or videos.

10. 10.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el medio (41) de comunicación del centro (4) de control y el medio (26) de procesamiento y comunicación de los nodos (2) perfiladores comprenden uno de los siguientes dispositivos: GSM, 3G, UMTS, Wifi, radiofrecuencia, Bluetooth y teléfono. System according to any of the preceding claims, wherein the communication means (41) of the control center (4) and the means (26) of processing and communication of the nodes (2) profilers comprise one of the following devices: GSM, 3G , UMTS, Wifi, radio frequency, Bluetooth and telephone.

11. eleven.: Procedimiento de monitorización de la calidad de una masa de agua llevado a cabo por el sistema (1) de Procedure for monitoring the quality of a body of water carried out by the system (1) of

any of the preceding claims, characterized in that it comprises the following steps: 1) acquiring aerial images of the water body by means of the means (3) for acquiring aerial images; 2) take samples of the water body using the means (21) of obtaining water at different

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depths; 3) analyze the water samples obtained through the analyzer channel (22); 4) send the analysis data of each node (2) profiler and the images to the control center (4) aerial obtained by means (3) of acquisition of aerial images;

5 5) process, at the control center (4), the aerial images, the analysis data of each node (2) profiler, and data about the environmental conditions to determine the state of the water body.

12. The method according to claim 11, wherein the control center (4) also determines, from the images of the aerial image acquisition means (3), the most suitable location of the profiler nodes (2).

13. Method according to any of claims 11-12, further comprising the step of acquiring enlarged images of some water samples obtained by means (23) for acquiring enlarged images and sending them to the control center (4) for analysis manual by a specialist in phytoplankton and zooplankton taxonomy.

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SPANISH OFFICE OF THE PATENTS AND BRAND

Application no .: 201031999

SPAIN

Date of submission of the application: 29.12.2010

Priority Date:

REPORT ON THE STATE OF THE TECHNIQUE

51 Int. Cl.: See Additional Sheet

RELEVANT DOCUMENTS

Categoría Category: 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected

X X: ES 2235656 A1 (TELECONTROLES AMBIENTALES SL) 01.07.2005, 1-13 ES 2235656 A1 (TELECONTROLES AMBIENTALES SL) 01.07.2005, 1-13

columna 2, línea 23 – columna 4, línea 4; figura. column 2, line 23 - column 4, line 4; figure.

X X: WO 2006036929 A1 (SOURCE SENTINEL LLC) 06.04.2006, 1-13 WO 2006036929 A1 (SOURCE SENTINEL LLC) 06.04.2006, 1-13

párrafos [0018-0034]; figuras. paragraphs [0018-0034]; figures.

A TO: WO 9625726 A1 (BAXTER) 22.08.1996, 1-13 WO 9625726 A1 (BAXTER) 22.08.1996, 1-13

página 4, línea 29 – página 8, línea 4; figuras. page 4, line 29 - page 8, line 4; figures.

A TO: ES 2199087 A1 (UNIV POLITECNICA VALENCIA) 01.02.2004, 1-7,10-13 EN 2199087 A1 (UNIV POLITECNICA VALENCIA) 01.02.2004, 1-7,10-13

columna 7, línea 6 – columna 10, línea 59; figuras. column 7, line 6 - column 10, line 59; figures.

A TO: WO 0194937 A1 (WATERTRAX INC) 13.12.2001, 1-7,10-13 WO 0194937 A1 (WATERTRAX INC) 13.12.2001, 1-7,10-13

página 9, línea 26 – página 12, línea 23; figura 1. page 9, line 26 - page 12, line 23; Figure 1.

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 Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:

Fecha de realización del informe 26.02.2013 Date of completion of the report 02.22.2013: Examinador P. Pérez Fernández Página 1/5 Examiner P. Pérez Fernández Page 1/5

REPORT OF THE STATE OF THE TECHNIQUE

Application number: 201031999

CLASSIFICATION OBJECT OF THE APPLICATION C02F1 / 00 (2006.01)

G01N33 / 18 (2006.01) H04Q9 / 00 (2006.01) Minimum documentation sought (classification system followed by classification symbols)

C02F, G01N, H04Q

Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, terms of search used) INVENES, EPODOC, WPI, PAJ

State of the Art Report Page 2/5

WRITTEN OPINION

Application number: 201031999

Date of Completion of Written Opinion: 02.22.2013

Statement

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986): Reivindicaciones Reivindicaciones 1-13 SI NO Claims Claims 1-13 IF NOT

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986): Reivindicaciones Reivindicaciones 1-13 SI NO Claims Claims 1-13 IF NOT

The application is considered to comply with the industrial application requirement. This requirement was evaluated during the formal and technical examination phase of the application (Article 31.2 Law 11/1986).

Opinion Base.-

This opinion has been made on the basis of the patent application as published.

State of the Art Report Page 3/5

WRITTEN OPINION

Application number: 201031999

1. Documents considered.-

The documents belonging to the state of the art taken into consideration for the realization of this opinion are listed below.

Documento Document: Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date

D01 D01: ES 2235656 A1 (TELECONTROLES AMBIENTALES SL) 01.07.2005 ES 2235656 A1 (TELECONTROLES AMBIENTALES SL) 01.07.2005

D02 D02: WO 9625726 A1 (BAXTER) 22.08.1996 WO 9625726 A1 (BAXTER) 22.08.1996

D03 D03: ES 2199087 A1 (UNIV POLITECNICA VALENCIA) 01.02.2004 EN 2199087 A1 (UNIV POLITECNICA VALENCIA) 01.02.2004

2. Statement motivated according to articles 29.6 and 29.7 of the Regulations for the execution of Law 11/1986, of March 20, on Patents on novelty and inventive activity; quotes and explanations in support of this statement

Lack of Inventive Activity

Claim 1

Document D01 is established as the closest to the State of the Art. Said document D01 refers to “a device for data collection and remote control of discharges and water” and contains: -a plurality of nodes (2) (see column 2, line 23; figure 1). - means of obtaining water (see column 2, lines 31-36). -analyzers to analyze the water samples obtained (see column 2, lines 31-36). - means of image acquisition (14) (see column 2, lines 54-62). -means of processing (8) and communication (9) (see column 2, lines 37-42; figure 1). -a control center (3) with communications media, processing media and storage media (see column 2, line 65-column 3, line 2). The differences between document D01 and claim 1 reside in the non-existence of a pontoon and a means of acquisition of aerial images in document D01. These differences are measures considered obvious to an expert. in the matter. However, to illustrate this obvious criterion, document D02 can be seen (column 4, line 30; figure 7). Therefore, claim 1 lacks Inventive Activity (Art 8 LP).

Claims No. 2, 3

The features of claims 2,3 are well known techniques and therefore obvious to the person skilled in the art. Accordingly, claims 2, 3 lack Inventive Activity (Art 8 LP).

Claim 4

Document D01 already contains an oxygen sensor. Consequently, claim 4 lacks Inventive Activity (Art 8 LP).

Claim 5

The existence of sensors such as those set forth in claim 5 are already known in the prior art. However, and to illustrate this obvious criterion, document D03 (column 8, lines 20-30) can be seen. Therefore, claim 5 lacks Inventive Activity (Art 8 LP).

Claims 6, 7

The existence of cleaning systems and containers for storing the samples is obvious to the person skilled in the art. However, and to illustrate this obvious criterion, document D03 (column 7, lines 57-64) can be seen. Accordingly, claims 6, 7 lack Inventive Activity (Art 8 LP).

Claims 8, 9

It would be obvious to one skilled in the art that a microscope or magnifying glass was used to enlarge an image. On the other hand, the fact that the images are photographs or videos already appears in document D01 (see column 2, lines 6062). Accordingly, claims 8, 9 lack Inventive Activity (Art 8 LP).

Claim 10

The transmission of signals by the GSM system is already shown in document D03 (see column 7, line 16-24). Therefore, claim 10 lacks Inventive Activity (Art 8 LP).

Claim 11

The procedure described in claim 11 can be deduced directly from the combination of documents D01 and D02. Accordingly, claim 11 lacks Inventive Activity (Art 8 LP).

Claim 12

It is obvious to the person skilled in the art to determine the determination of the most suitable position of the nodes from the clarity of the images they transmit. However, and to illustrate this obvious criterion, document D03 (column 10, lines 48-52) can be seen. Accordingly, claim 12 lacks Inventive Activity (Art 8 LP).

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WRITTEN OPINION

Application number: 201031999

Claim 13 Likewise, it would be obvious to one skilled in the art to manually analyze, in a control center, the images of the water samples obtained. Therefore, claim 13 also lacks Inventive Activity (Art 8 LP).

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