ES2913339T3 - Dispositivo sensor de detección sísmica para equipo de transporte vertical - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo sensor de detección sísmica, que comprende: un primer acelerómetro configurado para detectar la aceleración con una primera sensibilidad de aceleración; un segundo acelerómetro configurado para detectar la aceleración a una segunda sensibilidad de aceleración, en el que la segunda sensibilidad de aceleración del segundo acelerómetro es diferente de la primera sensibilidad de aceleración del primer acelerómetro; y en el que dicho primer acelerómetro y dicho segundo acelerómetro detectan cada uno actividad sísmica que tiene una magnitud de 0,15 g dentro de un ancho de banda de 0-10 Hz; un procesador configurado para analizar la información de aceleración adquirida por los acelerómetros primero y segundo; estando el dispositivo sensor de detección sísmica caracterizado porque: cada uno del primer acelerómetro y el segundo acelerómetro es un acelerómetro de tres ejes, configurado para alinear automáticamente su sistema de coordenadas con la dirección de la gravedad; y el procesador está configurado además para comparar dicha información de aceleración adquirida por los acelerómetros primero y segundo para monitorear el funcionamiento correcto de uno de los acelerómetros.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo sensor de detección sísmica para equipo de transporte vertical
Campo de la invención
La presente invención se refiere a sistemas de seguridad de transporte vertical y, más específicamente, a un dispositivo sensor de detección sísmica para ascensores y escaleras mecánicas.
Antecedentes
Durante los terremotos, los edificios suelen sufrir daños por aceleraciones del terreno o incendios y explosiones posteriores causadas por fugas de gas (es decir, que resultan de rotura de gasoductos). Los edificios más antiguos son particularmente susceptibles a los daños estructurales causados por las aceleraciones del terreno, por lo que a veces se utilizan sensores sísmicos para aumentar la seguridad del equipo de transporte vertical (VTE), tal como ascensores, en servicio dentro de tales edificios vulnerables. Estos sensores sísmicos están destinados a detectar aceleraciones sísmicas que excedan las pautas de seguridad y luego apaguen de manera segura el VTE.
En una unidad sísmica convencional, un acelerómetro típicamente proporciona datos de salida (por ejemplo, tensiones) que el microcontrolador de la unidad sísmica utiliza para determinar la acción apropiada en respuesta a un evento sísmico. Un acelerómetro, sin embargo, puede proporcionar lecturas inexactas y fallar por completo, hacer que la unidad sísmica convencional sea ineficaz en respuesta a un evento sísmico. Esto puede poner en peligro la seguridad y la salud de los ocupantes del edificio.
El documento JP 2009149432 describe un sistema de control de terremoto de un ascensor, que utiliza un sensor sísmico de onda P y un detector sísmico de onda S.
El documento US 2010/0161271 A1 describe técnicas para determinar la orientación de un acelerómetro de tres ejes en el que i) se utilizan datos del acelerómetro con respecto al movimiento hacia delante de un usuario de un acelerómetro corporal de tres ejes, ii) se mide una aceleración debida a la gravedad sobre cada eje x, y, z del acelerómetro y la dirección de la gravedad se usa para asociar o alinear el eje x del acelerómetro con la gravedad, y iii) luego se usa la aceleración no debida a la gravedad para identificar el movimiento de avance y asociar o alinear la dirección de avance con el eje y. La dirección restante puede identificarse como la dirección lateral, que puede estar asociada o alineada con el eje z. A continuación, se pueden realizar actividades adicionales utilizando la orientación ahora conocida del acelerómetro.
El documento US 6.356.204 B1 describe un procedimiento y aparato para detectar terremotos inminentes, en el que el aparato y el procedimiento asociado para detectar terremotos inminentes incluyen al menos un sensor, y preferentemente múltiples sensores, para montar sobre un edificio u otra estructura similar, e incluyen un transductor para convertir señales de vibración en impulsos electrónicos. Las señales se transmiten a un circuito de detección de estado sólido, que distingue entre señales extrañas y señales indicativas de las ondas P que señalan un terremoto inminente. La discriminación entre relevante y no relevante se puede lograr seleccionando una amplitud y duración mínimas de las señales dentro de un rango de frecuencia seleccionado, y activando una alarma cuando se excedan los mínimos seleccionados. Donde se implementan múltiples sensores, la superposición temporal entre las señales seleccionadas se puede evaluar para una mayor discriminación.
El documento US 2013/0328688 A1 describe un sistema de alerta de terremoto, en el que el procedimiento o sistema para detectar un evento sísmico incluye detectar una onda primaria de un evento sísmico utilizando al menos un sensor en un lugar de medición; usar al menos un parámetro de la onda primaria detectada para determinar una intensidad de terreno máxima estimada en el lugar de medición sin determinar la magnitud del evento sísmico; determinar un epicentro del evento sísmico; y estimar la intensidad del evento sísmico en una ubicación específica utilizando la intensidad máxima del terreno estimada determinada y la distancia de la ubicación especificada desde el epicentro. El epicentro se puede determinar usando sensores en una única ubicación. Un sistema de detección de ruido puede filtrar las señales detectadas que corresponden a vibraciones locales en lugar de eventos sísmicos.
El documento US 2011/0187546 A1 describe un sistema y procedimiento para proteger y monitorear una pluralidad de sensores de vehículo, en el que el sistema y procedimiento incluye dos sistemas de seguridad, cada uno con un sensor primario para monitorear el movimiento del vehículo y activar su sistema de seguridad correspondiente en respuesta a ciertos movimientos del vehículo. Cada sensor puede actuar como un sensor de seguridad para el otro en el caso de que el sensor primario indique la activación de un sistema de seguridad. Cada sensor también puede monitorear al otro antes de tal evento, para detectar un mal funcionamiento del sensor antes de que ese sensor sea necesario para activar un sistema de seguridad.
Sumario
En un aspecto, la presente invención abarca un dispositivo sensor de detección sísmica que incluye (i) un primer acelerómetro configurado para detectar la aceleración a una primera sensibilidad de aceleración (por ejemplo, ±3 g), (ii) un segundo acelerómetro configurado para detectar la aceleración a una segunda sensibilidad de aceleración (por
ejemplo, ±5 g), en el que la segunda sensibilidad de aceleración del segundo acelerómetro es diferente de la primera sensibilidad de aceleración del primer acelerómetro; y en el que dicho primer acelerómetro y dicho segundo acelerómetro detectan cada uno actividad sísmica que tiene una magnitud de 0,15 g dentro de un ancho de banda de 0-10 Hz; (iii) un procesador (por ejemplo, un microcontrolador) configurado para analizar la información de aceleración adquirida por los acelerómetros primero y segundo. En el dispositivo sensor de detección sísmica de la invención, cada acelerómetro es un acelerómetro de tres ejes configurado para determinar automáticamente la dirección de la gravedad y alinear automáticamente su sistema de coordenadas con la dirección de la gravedad. Además, el procesador del dispositivo sensor de detección sísmica de la presente invención está configurado para comparar dicha información de aceleración adquirida por los acelerómetros primero y segundo para monitorear el correcto funcionamiento de uno de los acelerómetros.
El uso del presente dispositivo sensor de detección sísmica de dos acelerómetros con diferentes sensibilidades ayuda a prevenir falsas alarmas, facilita el monitoreo de la operabilidad de un acelerómetro y mejora el rango dinámico para adaptarse a la imprevisibilidad de eventos sísmicos tanto grandes como pequeños. Como tal, el dispositivo sensor de detección sísmica proporciona un sistema de seguridad confiable para ascensor (o escaleras mecánicas) que proporciona una baja tasa de falsas alarmas, es fácilmente adaptable a nuevos entornos y diferentes señales, y es altamente configurable y compatible con diferentes entornos.
El presente dispositivo sensor de detección sísmica posee cualidades particulares que se requieren para su instalación en estructuras de edificios modernas.
Por ejemplo, el dispositivo sensor de detección sísmica puede operar de forma fiable. Debido a que la inmunidad a las falsas alarmas es vital en los sistemas de detección sísmica, se puede utilizar más de un sensor para recopilar información sobre el estado de la alarma. A este respecto, un dispositivo sensor de detección sísmica puede ignorar las vibraciones del equipo de construcción normal, tal como controladores de aire o motores. La interferencia de radiofrecuencia (es decir, RFI) o fuentes electromagnéticas (es decir, EMI) normalmente no activa el dispositivo sensor de detección sísmica. El dispositivo sensor de detección sísmica evita las vibraciones dentro del alojamiento del sensor para facilitar la medición precisa de la vibración de un edificio. Por lo general, se emplea un montaje rígido para no introducir en el dispositivo sensor de detección sísmica vibraciones o resonancias dispersas que, de lo contrario, podrían causar falsas alarmas.
El entorno del VTE suele tener un espacio limitado, difícil de alcanzar y potencialmente inseguro para el personal. Por lo tanto, el dispositivo sensor de detección sísmica es robusto y puede operar durante períodos prolongados con poco o ningún mantenimiento. En caso de que falle el dispositivo sensor de detección sísmica, es capaz de autodiagnóstico y de informar del (los) error(es) del sistema. Como tal, el dispositivo sensor de detección sísmica puede interactuar con el personal, tanto de forma local como remota.
El dispositivo sensor de detección sísmica es capaz de adaptarse a diversos entornos de montaje. En algunas realizaciones, el dispositivo sensor de detección sísmica incluye un cabezal sensor auxiliar (por ejemplo, un sensor remoto) para aliviar los requisitos de espacio impuestos por el sistema de detección sísmica, especialmente en espacios extremadamente reducidos.
El dispositivo sensor de detección sísmica es adaptable en su respuesta a las señales sísmicas. Por ejemplo, los requisitos de construcción pueden cambiar, por lo que el dispositivo sensor de detección sísmica se puede configurar para adaptar sus condiciones de umbral de alarma mediante perfiles modificables definidos por el usuario que facilitan respuestas de frecuencia personalizadas.
El dispositivo sensor de detección sísmica consume poca energía y no es propenso a fallar, pero no obstante incluye energía de respaldo de batería que es suficiente para mantener la funcionalidad durante y después de un corte de energía y/o un evento sísmico. Si la batería se agota, el dispositivo sensor de detección sísmica puede enviar señales que colocan el VTE en un estado a prueba de fallos.
Por último, el dispositivo sensor de detección sísmica se puede expandir para adaptarse a otras modalidades, tales como la detección de incendios, intrusión de agua, gas combustible, condiciones del viento, calidad del aire y/o monitoreo visual mediante uno o más sensores auxiliares, mejorando de este modo la seguridad del VTE. El dispositivo sensor de detección sísmica está configurado (por ejemplo, mediante software) para facilitar la integración personalizada de estos sensores auxiliares con el sensor sísmico primario, dando de este modo respuestas flexibles a estas otras modalidades.
Los acelerómetros típicos de acuerdo con la presente invención tienen una relación directa entre el rango en el que están operativos, es decir, ±3 g o ±5 g, y su sensibilidad. La sensibilidad de un acelerómetro que tiene un rango relativamente grande, es decir, ±5 g, es típicamente más baja, es decir, más imprecisa, que la sensibilidad de un acelerómetro que tiene un rango relativamente bajo, es decir. ±3 g.
De acuerdo con la presente invención, la primera sensibilidad de aceleración difiere sustancialmente de la segunda sensibilidad de aceleración, lo que significa que la sensibilidad puede diferir al menos con un orden de magnitud de un factor de 1,5.
El sumario ilustrativo anterior, así como otros ejemplos de objetivos y/o ventajas de la invención, y la forma en que se logran los mismos, se explican adicionalmente dentro de la siguiente descripción detallada y sus dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 representa esquemáticamente el diagrama de bloques del sistema de seguridad de alarma sísmica.
La figura 2 representa esquemáticamente el diagrama de estado del sistema de alarma de seguridad.
Descripción detallada
La presente invención abarca un dispositivo sensor de detección sísmica diseñado para aplicaciones de control de equipo de transporte vertical (por ejemplo, ascensor). El dispositivo es sensible al movimiento de los eventos sísmicos. Cuando la aceleración de un evento sísmico excede los niveles recomendados por seguridad, tal como se especifica en ASME A17.1 y ASCE 25-97, se activa una alarma y se envía una señal al ascensor para que se apague de forma segura y permita que los pasajeros salgan. En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques del sistema de sensor. El sensor de detección sísmica tiene cuatro subsistemas principales: (i) un subsistema de sensor, (ii) un subsistema de procesamiento, (iii) un subsistema de interfaz, y (iv) un subsistema de potencia.
El subsistema sensor utiliza un transductor que convierte la aceleración, causada por el movimiento sísmico, en tres señales de tensión analógicas. Las tres señales relacionadas con la aceleración representan los componentes vectoriales de la dirección de la aceleración (es decir, la aceleración representada en el sistema de coordenadas x, y y z del acelerómetro). El dispositivo sensor de detección sísmica utiliza dos acelerómetros con diferentes rangos de medición (es decir, sensibilidades), en el que dicho primer acelerómetro y segundo acelerómetro detectan cada uno actividad sísmica que tiene una magnitud de 0,15 g dentro de un ancho de banda de 10 Hz. Ambos acelerómetros son sistemas microelectromecánicos integrados (es decir, MEMS) y, por lo tanto, son pequeños, energéticamente eficientes y se integran fácilmente con otros componentes de circuitos utilizando tecnología de fabricación de circuitos convencionales. Conceptualmente, estos dispositivos hacen uso de una masa de prueba que se desplaza con la aceleración hasta el punto de que una fuerza restauradora puede acelerar la masa de prueba al mismo ritmo que el alojamiento del dispositivo (por ejemplo, el paquete del dispositivo). La aceleración se puede derivar midiendo este desplazamiento de masa de prueba.
Los requisitos para la seguridad de VTE en respuesta a eventos sísmicos se estipulan en ASME A17.1 Safety Code for Elevators and Escalators (2013) y ASCE Standard 25-97 Seismic Gas Shutoff Valves (2001). Ambos estándares especifican las condiciones sísmicas que deben activar una alarma en un sistema de sensor de detección sísmica. En general, las señales sísmicas que deben detectarse se caracterizan por una aceleración en el rango de aproximadamente ±2 g y dentro de un ancho de banda de aproximadamente 10 Hz.
Los acelerómetros se clasifican por el rango de aceleración que pueden medir con precisión (porejemplo, ±3 g o ±5 g). Un acelerómetro funciona mejor cuando la amplitud de la aceleración se ajusta bien al rango especificado. Por ejemplo, las señales sísmicas típicas se adaptan bien a un acelerómetro de ±3 g. Esto es debido, en parte, a menos ruido de medición y una respuesta más lineal. Ya que dos acelerómetros con diferentes sensibilidades (por ejemplo, una sensibilidad de aceleración más alta y una sensibilidad de aceleración más baja) se utilizan en el dispositivo sensor de detección sísmica, el acelerómetro con la sensibilidad que mejor coincida con la señal de aceleración puede seleccionarse como sensor activo (es decir, el primer acelerómetro). En otras palabras, grandes eventos sísmicos que podrían saturar el acelerómetro de mayor sensibilidad (por ejemplo, ±3 g) aún podría medirse con precisión con el acelerómetro de menor sensibilidad (por ejemplo, ±5 g). Como alternativa, pequeños eventos sísmicos que sufrirían ruido en la sensibilidad más baja (por ejemplo, un acelerómetro de ±5 g) podría medirse con mayor precisión con el acelerómetro de mayor sensibilidad (por ejemplo, un ±3 g).
Los dos conjuntos de señales de los dos acelerómetros también se pueden usar para monitorear la operabilidad del acelerómetro. Debido a que cada acelerómetro debe medir las mismas señales, se genera una señal de error que indica un acelerómetro defectuoso cuando las señales respectivas de los acelerómetros no coinciden. De manera más general, el procesador del dispositivo sensor de detección sísmica puede analizar las respectivas señales relacionadas con la aceleración del primer acelerómetro y el segundo acelerómetro para verificar la precisión de la aceleración medida.
En el dispositivo sensor de detección sísmica de la presente invención, cada acelerómetro es un acelerómetro de tres ejes configurado para determinar automáticamente la dirección de la gravedad y alinear automáticamente su sistema de coordenadas con la dirección de la gravedad. Esto, por ejemplo, puede simplificar la instalación del dispositivo sensor de detección sísmica y eliminar los errores de instalación.
Los acelerómetros también se clasifican por el cambio más rápido en la aceleración al que pueden responder (es decir, el ancho de banda). Los acelerómetros en el dispositivo sensor de detección sísmica deben responder a un ancho de banda de aceleración de aproximadamente 10 Hz. Este bajo ancho de banda facilita los requisitos de muestreo para el solape cuando se digitaliza la señal. Cuando se digitaliza una señal, la frecuencia mínima de muestreo para eliminar el solape (es decir, la frecuencia de Nyquist) es el doble del ancho de banda de la señal (es decir, el doble de su frecuencia más alta), que para señales sísmicas es de aproximadamente 20 Hz. El sobremuestreo (es decir, muestreo
a una velocidad mayor que la frecuencia de muestreo de Nyquist) se puede utilizar para facilitar los requisitos del filtro de solape, así como para reducir el ruido que podría provocar falsas alarmas. En el presente sensor de detección sísmica, se puede utilizar una frecuencia de muestreo de aproximadamente 256 Hz para proporcionar un rendimiento satisfactorio.
El presente subsistema de sensor es ampliable. Se puede agregar un sensor auxiliar al dispositivo sensor de detección sísmica para complementar y/o complementar los dos acelerómetros integrados. Este sensor auxiliar puede ser un acelerómetro remoto y/o un sensor para detectar una condición completamente diferente. El sensor auxiliar puede ser analógico o digital. A modo de ejemplo, el sensor auxiliar podría ser capaz de detectar la presencia de agua (por ejemplo, agua en un pozo de la caja del ascensor) o evaluar la calidad del aire. También podría tener la capacidad de proporcionar vídeo remoto. Las aplicaciones potenciales son numerosas, incluyendo las condiciones de detección con respecto a las condiciones del viento, balanceo del edificio, gas combustible y fuego.
El dispositivo sensor de detección sísmica puede adaptarse de manera flexible a su respuesta a diferentes configuraciones de sensor. Por ejemplo, durante la operación normal sin sensor auxiliar presente, la detección de un evento sísmico puede hacer que el procesador del dispositivo sensor de detección sísmica envíe señales (por ejemplo, señales de conmutación enviadas a los relés) que hacen que el equipo de transporte vertical (por ejemplo, un ascensor) entren en un estado a prueba de fallos.
En otra configuración, el procesador del dispositivo sensor de detección sísmica puede hacer que el VTE entre en un estado a prueba de fallos cuando (i) uno o más acelerómetros o (ii) un sensor auxiliar (por ejemplo, un sensor de balanceo del edificio) envía señales de condición de alarma, mejorando de este modo la respuesta del dispositivo sensor de detección sísmica a las amenazas.
En una configuración alternativa, el procesador del dispositivo sensor de detección sísmica puede hacer que el VTE entre en un estado a prueba de fallos cuando (i) uno o más acelerómetros y (ii) un sensor auxiliar (por ejemplo, un sensor de balanceo del edificio) envían señales de condición de alarma, reduciendo de este modo la tasa general de falsas alarmas.
En otra configuración más, se puede actuar sobre las señales de condición de alarma del sensor auxiliar de forma independiente y se pueden desencadenar diferentes respuestas a las diversas condiciones de alarma. De este modo, el dispositivo sensor de detección sísmica tiene la capacidad de combinar de manera inteligente las entradas de diversos sensores (es decir, fusión de sensor integrada) con el fin de tomar decisiones de alarma más sofisticadas.
El subsistema de procesamiento realiza todas las funciones informáticas para el sensor de detección sísmica. Estas funciones oscilan desde la detección de condiciones de alarma hasta la interfaz con los usuarios. El subsistema de procesamiento puede basarse en un circuito integrado de microcontrolador. El subsistema incluye un convertidor de analógico a digital para digitalizar señales de entrada analógicas, memoria para almacenar resultados, un núcleo de procesador para cálculos y periféricos programables de entrada y salida.
El microcontrolador configura el dispositivo sensor de detección sísmica para que se comporte de manera dependiendo de su estado. Por ejemplo, el sistema puede estar en uno de cinco estados:
(i) estado normal, (ii) estado de configuración, (iii) estado de problema, (iv) estado de alarma sísmica, o (v) estado de alarma auxiliar. El diagrama de estado se ilustra en la figura 2.
El estado normal es el estado predeterminado. En este estado, el sensor de detección sísmica monitorea la salida del acelerómetro en busca de condiciones de alarma, ejecuta diagnósticos y es compatible con la interfaz de usuario. Cuando un evento sísmico activa una condición de alarma, la unidad entrará en estado de alarma sísmica. En este estado, el procesador hará que el equipo de transporte vertical entre en un estado a prueba de fallos. Esto también es válido para el estado de alarma auxiliar. En este estado de alarma auxiliar, sin embargo, puede ser necesaria una respuesta de alarma diferente. Por ejemplo, si el sensor auxiliar detectara un gas combustible, entonces se podría accionar una válvula de cierre para que se cierre. Un dispositivo sensor de detección sísmica en el estado de alarma se puede restablecer al estado normal mediante la entrada del usuario (por ejemplo, presionando un botón de reinicio o cerrando un terminal de reinicio remoto).
El estado de problema se ingresa cada vez que se detecta un error del sistema. Se entra en este estado, por ejemplo, cuando se detecta un nivel de batería bajo o cuando la comparación de las salidas de los dos acelerómetros integrados indica un problema con un acelerómetro. En el estado de problemas, la señal de salida (por ejemplo, las señales de conmutación al VTE) pueden cambiar y se indica la fuente del problema.
El dispositivo sensor de detección sísmica indica su condición de diferentes maneras mediante el subsistema de interfaz. Los indicadores tales como una pantalla LCD, diodos emisores de luz o un zumbador audible se pueden usar. La comunicación mediante RS-232 y USB también está disponible mediante este subsistema.
El estado de configuración es el estado en el que el usuario puede establecer parámetros y acceder a los datos del sistema. Este estado de configuración generalmente se ingresa manualmente mediante un teclado de botones integrado en el alojamiento del dispositivo sensor de detección sísmica.
El subsistema de procesamiento incluye un convertidor de analógico a digital que digitaliza la señal analógica de los acelerómetros y/o sensor(es) auxiliar(es). El conjunto digitalizado de señales es procesado por el procesador (por ejemplo, un núcleo de procesador dentro de un microcontrolador) para examinar las señales en busca de información sobre condiciones de alarma. En el caso de la aceleración, las señales de cada acelerómetro de cada uno de sus respectivos ejes se miden durante un tiempo en un rango de frecuencia específico (por ejemplo, 1 Hz a 10 Hz) o subrango(s) dentro del rango. El procesador compara la información de aceleración con un valor de umbral (es decir, nivel de activación de la condición de alarma) derivada de los requisitos de seguridad. Si la señal supera el umbral, entonces se activa un estado de alarma y el procesador envía señales para controlar el ascensor. En el dispositivo sensor de detección sísmica, un usuario puede seleccionar una condición de umbral de alarma prealmacenada o crear un perfil personalizado especificando los niveles de activación de la señal de información de aceleración dentro de un rango de frecuencia (es decir, condiciones de umbral definidas por el usuario para la activación de una alarma de evento sísmico).
Una condición de umbral (es decir, perfil de activación) que cumple con ASME A17.1 es actividad sísmica en el rango de F = 0-10 Hz, y que causa una aceleración > 0,15 g. Otro perfil de activación de ejemplo es el siguiente:
F = 0,5-1,5 Hz, Aceleración > 0,25 g;
F = 2,0-3,0 Hz, Aceleración > 0,30 g;
F = 4,5-5,5 Hz, Aceleración > 0,40 g;
F = 7,5-8,0 Hz, Aceleración > 0,7 g.
En el dispositivo sensor de detección sísmica, se puede obtener un único valor de aceleración sobre una banda de frecuencias promediando los valores de aceleración medidos dentro de esa banda. Teniendo en cuenta un perfil de activación de ejemplo (arriba), se podría entrar en estado de alarma si se cumpliera alguna de estas condiciones.
Los acelerómetros analógicos miden la aceleración en tiempo real. La señal de información de aceleración correspondiente se alimenta al subsistema de procesamiento donde se digitaliza y filtra.
Luego, el procesador convierte la señal de información de aceleración en el dominio del tiempo en su representación en el dominio de la frecuencia antes de comparar la señal con la condición de umbral de alarma. Para calcular la aceleración a diversas frecuencias, normalmente se implementa una transformada de Fourier. Esto se puede lograr mediante una implementación digital de la transformada rápida de Fourier (es decir, FFT). Este enfoque, sin embargo, pone restricciones sobre el procesador y la memoria. En su lugar, se puede implementar un algoritmo de Goertzel para obtener la magnitud de la aceleración en frecuencias discretas. Este algoritmo es computacionalmente eficiente, porque solo calcula los valores de aceleración para las frecuencias de interés (por ejemplo, 0,5 Hz a 10 Hz). También utiliza un algoritmo recursivo que proporciona resultados después de cada iteración, haciéndolo de este modo más rápido y liberando el procesador para otras tareas. El algoritmo puede generar valores de aceleración en intervalos de 0,5 Hz en un rango tal como 0,5 Hz a 10 Hz, que es adecuado para aplicaciones sísmicas.
Cuando se cumple una condición de alarma, el subsistema de procesamiento utiliza sus periféricos programables para indicar a los relés de conmutación que se enciendan o apaguen. Estos relés interactúan con mecanismos externos para controlar el VTE u otro mecanismo.
El subsistema de potencia suministra energía a los diversos circuitos y dispositivos. Una fuente de alimentación interna puede proporcionar una tensión de corriente continua al dispositivo sensor de detección sísmica. Luego, esta energía se puede convertir de corriente continua a corriente continua o regular a niveles apropiados para cada subsistema. Se puede usar una batería recargable en lugar de la energía del edificio y se puede recargar mediante un circuito controlador de carga dentro del dispositivo sensor de detección sísmica. El controlador de carga mantiene la batería a plena carga. La batería se utiliza como fuente principal de energía si se pierde la energía del edificio o si no funciona. Por seguridad, las baterías generalmente se seleccionan para proporcionar al menos 18 horas de operación.
Mecánicamente, el dispositivo sensor de detección sísmica normalmente se monta de manera fija para que los acelerómetros se acoplen mecánicamente al edificio (es decir, de modo que las vibraciones del edificio se transfieran sustancialmente por completo a los acelerómetros). Para lograr este acoplamiento, se puede asegurar un espaciador de ABS (por ejemplo, pegado o asegurado de otra manera) al recinto del sensor de detección sísmica (es decir, un alojamiento). Se atornilla una placa de montaje al otro lado del espaciador ABS y luego se atornilla la placa de montaje al edificio. Esta configuración puede proporcionar un montaje no flexible sin amortiguación o resonancia significativas en el espectro de frecuencia de interés, haciendo de este modo útil para detectar la aceleración de edificios.
En la memoria descriptiva y/o figuras, se han desvelado realizaciones típicas de la invención. El uso del término "y/o" incluye todas y cada una de las combinaciones de uno o más de los artículos enumerados asociados. Las figuras son representaciones esquemáticas y, por lo tanto, no están necesariamente dibujadas a escala. A menos que se indique lo contrario, los términos específicos se han utilizado en un sentido genérico y descriptivo y no con fines de limitación.
Claims (13)
1. Un dispositivo sensor de detección sísmica, que comprende:
un primer acelerómetro configurado para detectar la aceleración con una primera sensibilidad de aceleración; un segundo acelerómetro configurado para detectar la aceleración a una segunda sensibilidad de aceleración, en el que la segunda sensibilidad de aceleración del segundo acelerómetro es diferente de la primera sensibilidad de aceleración del primer acelerómetro; y en el que dicho primer acelerómetro y dicho segundo acelerómetro detectan cada uno actividad sísmica que tiene una magnitud de 0,15 g dentro de un ancho de banda de 0-10 Hz;
un procesador configurado para analizar la información de aceleración adquirida por los acelerómetros primero y segundo;
estando el dispositivo sensor de detección sísmica caracterizado porque:
cada uno del primer acelerómetro y el segundo acelerómetro es un acelerómetro de tres ejes, configurado para alinear automáticamente su sistema de coordenadas con la dirección de la gravedad; y
el procesador está configurado además para comparar dicha información de aceleración adquirida por los acelerómetros primero y segundo para monitorear el funcionamiento correcto de uno de los acelerómetros.
2. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:
el primer acelerómetro y el segundo acelerómetro están dispuestos para transmitir señales relacionadas con la aceleración al procesador;
el procesador está dispuesto para analizar las respectivas señales relacionadas con la aceleración del primer acelerómetro y el segundo acelerómetro para verificar la precisión de la aceleración medida.
3. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que:
el primer acelerómetro y el segundo acelerómetro están dispuestos para transmitir señales relacionadas con la aceleración al procesador;
el procesador está dispuesto para analizar las respectivas señales relacionadas con la aceleración del primer acelerómetro y el segundo acelerómetro para verificar la operabilidad del primer acelerómetro.
4. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procesador está configurado para analizar la información de aceleración adquirida por los acelerómetros primero y/o segundo mediante el algoritmo de Goertzel.
5. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procesador está configurado para sobremuestrear los acelerómetros primero y/o segundo para obtener información de aceleración a un muestreo que excede la tasa de Nyquist.
6. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer acelerómetro y el segundo acelerómetro son sistemas microelectromecánicos (MEMS).
7. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el procesador es configurable para establecer condiciones de umbral definidas por el usuario para la activación de una alarma de evento sísmico.
8. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el rango del primer acelerómetro es de ±3 g, y el rango del segundo acelerómetro es de ±5 g.
9. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sensor auxiliar configurado para detectar una condición de alarma, en el que el procesador está configurado para analizar la información de condición de alarma adquirida por el sensor auxiliar.
10. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con la reivindicación 9, en el que:
el dispositivo sensor de detección sísmica está instalado en un edificio:
el procesador está dispuesto para analizar (i) señales de condición de alarma del primer acelerómetro y/o el segundo acelerómetro y (ii) una señal de condición de alarma del sensor auxiliar; y
el procesador está dispuesto para, si se activan las respectivas condiciones de alarma (i) y (ii), hacer que un equipo de transporte vertical en dicho edificio entre en un estado a prueba de fallos.
11. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con la reivindicación 10, en el que:
el procesador está dispuesto para analizar (i) señales de condición de alarma del primer acelerómetro y/o el segundo acelerómetro y (ii) una señal de condición de alarma del sensor auxiliar; y
el procesador está dispuesto para, si se activa alguna de las condiciones de alarma respectivas (i) o (ii), hacer que el equipo de transporte vertical entre en un estado a prueba de fallos.
12. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un sensor auxiliar configurado para detectar cualquier incendio, intrusión de agua dentro de la caja del ascensor, calidad del aire, gas combustible, condiciones del viento, y/o para proporcionar monitoreo visual, en el que el procesador está configurado para analizar cualquier información relacionada con incendios, información sobre presencia de agua, información sobre la calidad del aire, información sobre gases combustibles, información relacionada con el viento y/o información de imágenes adquirida por el sensor remoto.
13. El dispositivo sensor de detección sísmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer acelerómetro y el segundo acelerómetro están montados de forma fija dentro de un alojamiento que, a su vez, está montada de forma fija en un edificio, por lo que las vibraciones del edificio se transfieren sustancialmente por completo al primer y segundo acelerómetros.
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