ES2966637T3 - Sensor de seguridad anti-intrusión y sistema de seguridad que incluye dicho sensor - Google Patents
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Abstract
Un sensor de seguridad (Si) que comprende un cuerpo de contenedor (10) y un módulo de adquisición y procesamiento de señales (12) alojado en el cuerpo de contenedor (10), en donde el módulo de adquisición y procesamiento de señales (12) comprende: - un transductor piezoeléctrico (13) adaptado y configurado para convertir una tensión mecánica a la que está sometido el transductor piezoeléctrico (13) en una primera señal eléctrica (sp); - un transductor acelerométrico (14), preferentemente un transductor acelerométrico MEMS, adaptado y configurado para convertir una aceleración a la que está sometido el transductor acelerométrico (14) en una segunda señal eléctrica (sa); - una unidad de procesamiento (15) conectada operativamente al transductor piezoeléctrico (13) y al transductor acelerométrico (14) para recibir la primera señal eléctrica (sp) y la segunda señal eléctrica (sa). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sensor de seguridad anti-intrusión y sistema de seguridad que incluye dicho sensor
Campo de la invención
La presente descripción se refiere al campo técnico de los sensores de seguridad y se refiere, en particular, a un sensor de seguridad y a un sistema de seguridad anti-intrusión que comprende dicho sensor de seguridad.Técnica anterior
Los sensores de seguridad se llevan conociendo y utilizando de manera general desde hace mucho tiempo, por ejemplo, para controlar las intrusiones en los perímetros de edificios o zonas o para vigilar las estructuras que deben protegerse. Dichos sensores de seguridad suelen estar conectados a una unidad de control externa a los sensores, diseñada para recibir y procesar las señales proporcionadas por los sensores de seguridad, por ejemplo, para generar alarmas y/o transmitir las alarmas a una estación de supervisión remota.
Por ejemplo, los sensores de seguridad anteriormente mencionados se utilizan en el control de vallas perimetrales que delimitan infraestructuras críticas, como puertos, aeropuertos, centrales eléctricas, refinerías, emplazamientos militares, pero también residencias de prestigio, operando por tanto en todas aquellas zonas altamente expuestas al riesgo de intrusiones perimetrales no autorizadas.
En la patente italiana n.° 1191444 se describe un sistema de seguridad anti-intrusión de la técnica anterior, que puede asociarse a una red de una valla perimetral. En dicha patente, en particular, se describe un sistema de seguridad anti-intrusión que comprende sensores de seguridad denominados “piezodinámicos”, los cuales, debido a un disco piezoeléctrico y una masa inercial móvil, adaptada para actuar conjuntamente con el disco piezoeléctrico para tensarlo, están adaptados para detectar las vibraciones u oscilaciones de una valla, por ejemplo de una red de vallado, para suministrar, como salida, señales eléctricas que portan información relacionada con dichas vibraciones u oscilaciones. En la práctica, la valla actúa como estructura de soporte de los sensores de seguridad. Estos sensores de seguridad conocidos tienen la ventaja de ofrecer una inmunidad significativa a las perturbaciones medioambientales, como, por ejemplo, el viento. Sin embargo, con respecto a otros sensores de seguridad de la técnica anterior, los sensores piezodinámicos tienen un tamaño relativamente grande y están sujetos a limitaciones de colocación, ya que deben instalarse verticalmente.
También se conocen sensores de seguridad que utilizan transductores acelerométricos, en particular, acelerómetros MEMS. En la solicitud de patente WO2013/098861 A1 se describe, por ejemplo, un sistema de supervisión de barreras basado en transductores acelerométricos MEMS.
Un transductor acelerométrico MEMS reacciona con gran sensibilidad a los desplazamientos, por lo que, aplicado sobre una red de vallado, percibe muy bien las oscilaciones que la red experimenta durante un intento de intrusión, especialmente si la intrusión se produce por escalada, cuando el peso y los movimientos bruscos del intruso provocan una oscilación fuerte y anómala de la red de vallado. Desafortunadamente, incluso un fuerte viento (un fenómeno natural muy común), al golpear la valla, provoca la oscilación de la red, y también en este caso el transductor acelerométrico MEMS produce señales, que aumentan junto con el aumento de la fuerza del viento que golpea la valla.
El principal elemento discriminatorio, para evitar falsas señales, entre intrusión y viento, es la diferencia de las dos señales, aunque, sobre todo en el caso de vallas mal tensadas, las dos señales suelen ser equivalentes tanto en frecuencia de oscilación como en intensidad.
Por este motivo, el viento sigue siendo una de las principales causas de falsas alarmas en los sensores con transductores acelerométricos MEMS cuando se aplican en vallas.
Para superar este inconveniente, se han implementado algoritmos especiales para la reducción automática de la sensibilidad en condiciones de viento sostenido en sistemas anti-intrusión que disponen de sensores de seguridad con transductores acelerométricos MEMS.
Se trata de un método ciertamente eficaz para reducir las falsas alarmas debidas al viento, pero expone a todo el sistema de seguridad anti-intrusión al riesgo de no detectar todas aquellas intrusiones que generan señales más débiles con respecto a las generadas por el viento, como, por ejemplo, las realizadas cortando la malla metálica de la red. De hecho, esta técnica de ataque, que por cierto es la más insidiosa y la más utilizada, no produce movimientos significativos de la valla, sino solo débiles vibraciones.
El corte de la red de una valla, por tanto, genera señales muy débiles en los sensores de seguridad con transductores acelerométricos MEMS, justo por encima del ruido de fondo y muy por debajo de la llamada perturbación de modo común causada por el viento; por esta razón, estos ataques muy a menudo no se detectan, o se confunden con las numerosas falsas alarmas debidas al viento.
Además, los sensores de seguridad con transductores acelerométricos MEMS no son muy eficaces para detectar con antelación los intentos de efracción de barreras en entornos cerrados, como, por ejemplo, el corte de una puerta de acceso a un entorno cerrado, ya que estos intentos de efracción generan aceleraciones insignificantes del sensor MEMS.
El documento US 2013/304415 A1 se refiere a un sistema de detección de intrusiones montado en una valla de protección para detectar y localizar intentos de intrusión que comprende, en particular, detectores de vibración o acelerómetros. Los fenómenos meteorológicos como el viento o la lluvia se distinguen de los eventos de intrusión por su extensión espacial, en la que una intrusión está localizada y el clima se extiende sobre una gran distancia. Por tanto, se sigue sintiendo la necesidad de desarrollar un sensor de seguridad para sistemas de seguridad anti-intrusión que permita superar totalmente, o al menos parcialmente, los inconvenientes y limitaciones de los sensores de seguridad de la técnica anterior. Por tanto, un objeto general de la presente descripción es proporcionar un sensor de seguridad que permita satisfacer la anteriormente mencionada necesidad.
Dicho objeto general se consigue mediante un sensor de seguridad tal como se define en general en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas y ventajosas del sensor de seguridad anteriormente mencionado se definen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.
La invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones particulares, proporcionada a modo de ejemplo y, en consecuencia, no limitativa en modo alguno, con referencia a los dibujos adjuntos que se describen brevemente en los párrafos siguientes.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una vista en diagrama de un sistema de seguridad anti-intrusión que comprende al menos un sensor de seguridad, en el que el sistema de seguridad anti-intrusión está asociado a una estructura de soporte como, por ejemplo, una red de vallado perimetral.
La figura 2 muestra un diagrama de bloques funcional a modo de ejemplo de un sensor del sistema de seguridad anti-intrusión de la figura 1.
La figura 3 muestra una realización del cuerpo de recipiente del sensor de seguridad de la figura 1.
Descripción detallada
Con referencia a las figuras adjuntas, se muestra una realización no limitativa de un sistema de seguridad 1. Según una realización, sin introducir ninguna limitación, el sistema de seguridad 1 es un sistema de seguridad anti-intrusión, por ejemplo, un sistema de seguridad perimetral que puede estar asociado con una estructura de soporte tal como, por ejemplo, una red de vallado perimetral. En particular, a modo de explicación y no de limitación, en la figura 1, el sistema de seguridad anti-intrusión 1 se aplica a una valla 2 que comprende una red 3, por ejemplo, una red metálica, y una pluralidad de postes de soporte de red 4.
En el ejemplo descrito, el sistema de seguridad 1 comprende al menos un conjunto L_A, R_A de sensores de seguridad S1 , ..., S1N y al menos una unidad de control común C_U. Dicha unidad de control común C_U es, en particular, una unidad externa a los sensores de seguridad S1 ,...,S<n>.
Más en particular, en el ejemplo mostrado en la figura 1, el sistema de seguridad anti-intrusión 1 comprende, sin introducir ninguna limitación, dos conjuntos lineales L_A, R_A de sensores de seguridad S1 , ..., S<n>, conectados operativamente a la unidad común de control C_U. Cada conjunto L_A, R_A de los sensores de seguridad comprende una pluralidad de N sensores S1-S1N, siendo N un número entero mayor que 1. N puede ser un número arbitrariamente grande, por ejemplo, también aproximadamente igual a 100 o 200.
En las figuras adjuntas, el símbolo de referencia Si indica un sensor de seguridad genérico, siendo “i” un índice que puede asumir valores enteros positivos de 1 a N, extremos incluidos.
Con referencia a la figura 2, cada uno de los conjuntos de sensores de seguridad L_A, R_A es preferiblemente un conjunto cableado y comprende:
- un bus de alimentación compartido a1, a2 de la pluralidad de sensores de seguridad S1-S<n>;
- un bus de comunicación compartido c1, c2 entre la pluralidad de sensores de seguridad S1-SN para permitir un intercambio de información entre los sensores de seguridad S1-SN y la unidad de control común C_U.
En una realización adicional, el sistema de seguridad anti-intrusión 1 puede comprender sensores de seguridad inalámbricos como alternativa al conjunto de sensores cableados, por ejemplo, sensores de seguridad equipados con una fuente de alimentación propia y dotados de una interfaz de comunicación inalámbrica.
En el ejemplo descrito, cada conjunto L_A, R_A de sensores de seguridad S<i>-S<n>está cableada por medio de un cable de interconexión 5 proporcionado en entrada a y en salida de cada sensor S<i>-S<n>, adaptado para conectar la conjunto L_A, R_A de los sensores de seguridad S<i>-S<n>a la unidad de control común C_U. Esta última en el ejemplo tiene dos puertos de interconexión 8 ,9 de los cuales uno se proporciona para la conexión del conjunto L_A y el otro se proporciona para la conexión del conjunto R_A. El cable de interconexión 5 anteriormente mencionado comprende un número adecuado de conductores eléctricos, de modo que el mismo cable puede contener el bus de alimentación compartido a1, a2 y el bus de comunicación compartido c1, c2. En el ejemplo particular mostrado en la figura 2, el cable de interconexión 5 comprende, sin introducir ninguna limitación, cuatro conductores eléctricos, de los cuales dos a1, a2 se proporcionan para el bus de alimentación. Los dos conductores restantes c1, c2 se proporcionan para implementar el bus de comunicación.
La figura 2 muestra esquemáticamente un sensor de seguridad genérico Si que se describirá a continuación para describir cada uno de los sensores de seguridad S<i>-S<n>, en general.
El sensor de seguridad Si comprende un cuerpo de recipiente 10 y un módulo de adquisición y procesamiento de señales 12 alojado en el cuerpo de recipiente 10. Por ejemplo, el cuerpo del recipiente 10 comprende un compartimento interno y el módulo de adquisición y procesamiento de señales 12 está alojado en el compartimento interno del cuerpo de recipiente 10. El cuerpo de recipiente 10 es preferiblemente un cuerpo sellado, por ejemplo, hecho de material de plástico, como, por ejemplo, ABS o policarbonato o poliamida.
Según una realización particularmente ventajosa, el cuerpo de recipiente 10 comprende una pared externa que tiene al menos una parte de pared 20 aleteada o dentada, tal como se muestra en la figura 3. Esta parte de pared 20 comprende, por ejemplo, un conjunto de aletas y/o ranuras dispuestas, por ejemplo, en forma de peine. Dicha parte de pared 20 tiene la ventaja de tener un efecto rompe gotas, es decir, permite que las gotas de agua de lluvia se fragmenten en gotas más pequeñas, para reducir el efecto del impacto de las gotas de lluvia sobre el sensor de seguridad 1. Dicha parte de pared aleteada o dentada 20 es preferiblemente una pared superior del cuerpo de recipiente 10 cuando el sensor de seguridad 1 está instalado en una estructura de soporte, como, por ejemplo, una valla 2.
Según una realización preferida, el módulo de adquisición y procesamiento de señales 12 está integrado en una placa de circuito, por ejemplo, una placa de circuito impreso.
El módulo de adquisición y procesamiento de señales 12 del sensor de seguridad Si comprende un transductor piezoeléctrico 13 adaptado y configurado para convertir una tensión mecánica a la que está sometido el transductor piezoeléctrico 13 en una primera señal eléctrica sp. Dicha tensión mecánica se produce, por ejemplo, por una vibración de la red 3, por ejemplo, debida a un impacto, o a un intento de escalada o de corte de la red 3. En un segundo ejemplo, la tensión mecánica se produce por la flexión de un poste 4 o elemento de soporte de valla. En un tercer ejemplo, la tensión mecánica se produce por un evento medioambiental en curso, como, por ejemplo, un evento meteorológico, por ejemplo, lluvia, una tormenta de granizo o la presencia de viento sostenido.
Preferiblemente, el transductor piezoeléctrico 13 es, o comprende, un transductor piezocerámico, por ejemplo, plano y preferiblemente en forma de disco. El transductor piezoeléctrico 13 está montado, por ejemplo, en la placa de circuito del módulo de adquisición y procesamiento de señales 12, por ejemplo, soldado o pegado a la placa de circuito.
Según una realización ventajosa, el transductor piezoeléctrico 13 anteriormente mencionado carece de masa inercial móvil con respecto al transductor piezoeléctrico 13. De este modo, es posible reducir el tamaño del sensor de seguridad Si y simplificar el montaje e instalación del mismo.
El módulo de adquisición y procesamiento de señales 12 del sensor de seguridad Si, comprende además un transductor acelerométrico 14, preferiblemente un transductor acelerométrico MEMS (sistemas microelectromecánicos), adaptado y configurado para convertir una aceleración mecánica, a la que está sometido el transductor acelerométrico 14, en una segunda señal eléctrica sa. Dicha aceleración mecánica se produce, por ejemplo, por una deformación o un desplazamiento de la red 3, por ejemplo, debido a un impacto, o a un intento de escalada o corte de la red 3. En un segundo ejemplo, la aceleración se debe a la flexión de un poste 4 o de un elemento de soporte de valla. En un tercer ejemplo, la aceleración se produce por un evento medioambiental en curso, como, por ejemplo, un evento meteorológico, por ejemplo, la lluvia, una tormenta de granizo o la presencia de viento sostenido.
El transductor acelerométrico 14 está montado, por ejemplo, en la placa de circuito del módulo de adquisición y procesamiento de señales 12.
Según una realización, el transductor acelerométrico 14 es, por ejemplo, un transductor acelerométrico triaxial, es decir, capaz de proporcionar una señal sa que transporta datos correlacionados con aceleraciones a lo largo de tres ejes ortogonales entre sí.
El módulo de adquisición y procesamiento de señales 12 del sensor de seguridad Si comprende además una unidad de procesamiento 15 conectada operativamente al transductor piezoeléctrico 13 y al transductor acelerométrico 14 para recibir la primera señal eléctrica sp y la segunda señal eléctrica sa. La unidad de procesamiento 15 comprende, por ejemplo, un microprocesador o un microcontrolador, integrado en el cual, se instala un firmware para adquirir y procesar las señales. Preferiblemente, el firmware anteriormente mencionado puede actualizarse o configurarse por un sistema remoto.
La primera señal eléctrica sp y la segunda señal eléctrica sa se suministran en entrada a la unidad de proceso 15, en formato analógico o digital indistintamente, previendo, en el primer caso, que la función de conversión analógico-digital sea realizada por la unidad de proceso 15 y, en el segundo caso, que dicha función se realice por uno o varios convertidores analógico-digitales dispuestos aguas arriba de la unidad de procesamiento 15.
Según realizaciones, el módulo de adquisición y procesamiento de señales 12 puede comprender uno o más módulos para acondicionar las señales eléctricas sp y sa proporcionadas por el transductor piezoeléctrico 13 y el transductor acelerométrico 14, respectivamente. Dichos módulos de acondicionamiento pueden realizar una o más de las siguientes funciones de acondicionamiento de señales: filtrado de frecuencias, amplificación, detección de envolventes. Dichas funciones de acondicionamiento pueden realizarse tanto en el dominio analógico como en el digital. Además, al menos una parte de dichas funciones de acondicionamiento de señales puede realizarse directamente en la unidad de procesamiento 15.
Por ejemplo, resulta ventajoso filtrar la primera señal eléctrica sp con un filtro paso banda que tenga una frecuencia de corte inferior igual o aproximadamente igual a 500 Hz y una frecuencia de corte superior igual o aproximadamente igual a 5.000,00 Hz.
Por ejemplo, al menos en relación con algunos procesamientos llevados a cabo por la unidad de procesamiento 15, como la detección de eventos de intrusión y eventos medioambientales, también es ventajoso filtrar la segunda señal eléctrica sa con un filtro de paso alto, por ejemplo, un filtro DC killer, es decir, un filtro que al menos elimine la componente continua de dicha señal eléctrica sa. Dicha componente continua puede, en cambio, resultar útil para otras funciones, como, por ejemplo, la de detectar un intento de retirada del sensor de seguridad 1 o la de detectar un cambio en la disposición o posición del sensor de seguridad 1 con respecto a una disposición o posición inicial, por ejemplo, debido a la caída de vegetación o al crecimiento de vegetación. Por tanto, es posible que la unidad de procesamiento 15 procese al mismo tiempo una versión filtrada y una versión no filtrada de la segunda señal eléctrica Sa.
La unidad de procesamiento 15 está adaptada y configurada, es decir, programada, para procesar la primera señal eléctrica sp con el fin de obtener un primer flujo de muestras digitales D(sp) que tengan valores digitales correlacionados con una medición de amplitud de la primera señal eléctrica sp. Dicha medición de amplitud es, por ejemplo, representativa de la amplitud, o más bien del módulo de amplitud, de la tensión instantánea, o de la envolvente de la misma, de la primera señal eléctrica sp posiblemente integrada a lo largo de un periodo de tiempo.
La unidad de procesamiento 15 está además adaptada y configurada, es decir, programada, para procesar la segunda señal eléctrica sa para obtener un segundo flujo de muestras digitales D(sa) que tienen valores digitales correlacionados con una medición de amplitud de la segunda señal eléctrica sa. Dicha medición de amplitud es, por ejemplo, representativa de la amplitud, o más bien del módulo de amplitud, de una aceleración detectada por el transductor acelerométrico 14.
La unidad de procesamiento 15 está además adaptada y configurada, es decir, programada, para procesar el primer flujo de muestras digitales D(sp) y el segundo flujo de muestras digitales D(sa) para obtener al menos un flujo procesado de muestras digitales Dj (sp, sa) a partir de las mismas. El índice j es un número entero positivo que varía de 1 a J, siendo J un número entero mayor o igual que 1 y arbitrariamente grande. Cada muestra digital del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp, sa) tiene un valor digital obtenido en base a una muestra digital respectiva del primer flujo D(sp) y una muestra digital respectiva del segundo flujo D(sa) por medio de una función de cálculo que aplica un coeficiente de ponderación ka, kp a al menos una de la muestra digital respectiva del primer flujo de muestras digitales D(sp) y la muestra digital respectiva del segundo flujo de muestras digitales D(sa). En otras palabras, teniendo dicho F la función de cálculo anteriormente mencionada, el flujo procesado de muestras digitales Dj(sp, sa) puede obtenerse, por ejemplo, basándose en la fórmula general:
en la que, en particular, la función de cálculo F, sin introducir ninguna limitación, aplica dos coeficientes de ponderación ka, kp que pueden, por ejemplo, estar vinculados entre sí por la relación:
fea — (1 — kp) .
La unidad de procesamiento 15 también está adaptada y configurada, es decir, programada, para detectar al menos un evento de intrusión en curso y/o un evento medioambiental basándose en el análisis del al menos un flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa), por ejemplo, comparando los valores de las muestras digitales de dicho flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa), o una media móvil de dichos valores, con uno o más umbrales de detección configurados y/o configurables. En la práctica, cuando uno o más valores de las muestras digitales del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa) superan un umbral de detección, entonces la unidad de procesamiento 12 determina que se está produciendo un evento de intrusión y/o un evento medioambiental. Convenientemente, cuando esto sucede, el sensor de seguridad Si envía un mensaje de alarma a la unidad de control común C_U o, en general, a un centro de control remoto.
Según una realización sorprendentemente ventajosa, la función de cálculo anteriormente mencionada es una suma ponderada, por ejemplo, expresada por la fórmula:
Dj { sV’ Sa ) = [ ( k P*D ( s p ) )Ck a* 0(sa))]
estando los coeficientes de ponderación ka, kp, por ejemplo, relacionados entre sí por la relación:
<ka ~>(3 —<kp),>
siendo kp un número decimal positivo entre 0 y 1, preferiblemente diferente de 0 y 1.
En base a lo descrito anteriormente, se observa, por tanto, que la detección de eventos de intrusión y/o eventos medioambientales se lleva a cabo mediante el análisis de una señal digital, en particular, un flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa), obtenidas a partir de una fusión ponderada de la información adquirida por el transductor piezoeléctrico 13 y por el transductor acelerométrico 14.
Según una realización ventajosa, el transductor acelerométrico 14 comprende un acelerómetro triaxial y la segunda señal eléctrica sa porta datos correlacionados con aceleraciones a lo largo de tres ejes, preferiblemente ortogonales entre sí. Los valores del segundo flujo de muestras digitales D(sa) se obtienen calculando un módulo de aceleración resultante de los datos correlacionados con las aceleraciones a lo largo de tres ejes, preferiblemente un valor RMS de las aceleraciones a lo largo de tres ejes.
Según una realización particularmente ventajosa, el al menos un flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa) anteriormente mencionado comprende un primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa)y un segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa).
La unidad de procesamiento 15 está adaptada y configurada, es decir, programada, para:
a) procesar el primer flujo de muestras digitales D(sp) y el segundo flujo de muestras digitales D(sa) para obtener el primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa);
b) procesar el primer flujo de muestras digitales D(sp) y el segundo flujo de muestras digitales D(sa) para obtener el segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa), que difiere del primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa) por el al menos un coeficiente de ponderación aplicado en la función de cálculo F anteriormente mencionada;
c) detectar un primer tipo de evento de intrusión y/o evento medioambiental según el análisis del primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa);
detectar un segundo tipo de evento de intrusión y/o evento medioambiental según el análisis del segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa).
De este modo, un sensor de seguridad Si permite detectar con precisión una serie de diferentes tipos de eventos de intrusión y/o eventos medioambientales.
Por ejemplo, puede obtenerse un primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa), que la unidad de procesamiento 15 puede analizar para verificar si se está produciendo un evento de intrusión, que puede clasificarse como “corte de la valla”. En este caso, al obtener el primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa), la unidad de procesamiento 15 es tal que atribuye mayor peso a las muestras digitales del primer flujo de muestras digitales D(sp), es decir, del flujo de muestras digitales que porta información adquirida por el transductor piezoeléctrico 13. En otras palabras, el flujo procesado Di(sp,sa) se calculará fijando el coeficiente de ponderación kp de manera que sea mayor que el coeficiente de ponderación ka. Por ejemplo, sin introducir ninguna limitación, el primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa) puede calcularse fijando kp = 0,7 y ka = 0,3.
Por ejemplo, puede obtenerse un segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa), que la unidad de procesamiento 15 puede analizar para verificar si se está produciendo un evento de intrusión, que puede clasificarse como “escalada en la valla”. En este caso, al obtener el segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa), la función de cálculo F es tal que atribuye mayor peso a las muestras digitales del segundo flujo de muestras digitales D(sa), es decir, del flujo de muestras digitales que porta la información adquirida por el transductor acelerométrico 14. En otras palabras, el segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa) se calculará fijando el coeficiente de ponderación kp de modo que sea inferior al coeficiente de ponderación ka. Por ejemplo, sin introducir ninguna limitación, el segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa) puede calcularse fijando kp = 0,2 y ka = 0,8.
Según una realización particularmente ventajosa, utilizando coeficientes de ponderación respectivos kp, ka, la unidad de procesamiento 15 puede obtener una pluralidad de flujos procesados de muestras digitales, cada uno de los cuales se analizará entonces para permitir al sensor de seguridad Si detectar una pluralidad de tipos diferentes de eventos de intrusión, como, por ejemplo:
- Corte de una red con una amoladora angular;
- Corte de la red con tijeras manuales;
- Corte de una puerta;
- Escalada;
- Efracción;
- Perforación de una pared.
Un argumento similar se aplica también a los eventos de tipo medioambiental, de hecho, también en este caso, la unidad de procesamiento 15 puede programarse para obtener una pluralidad de flujos procesados de muestras digitales, cada uno de los cuales se analizará entonces para permitir que el sensor de seguridad Si detecte una pluralidad de diferentes tipos de eventos medioambientales, tales como, por ejemplo:
- Paso de un tren o vehículo pesado;
- Obras de mantenimiento de carreteras;
- Viento;
- Lluvia;
- Tormenta de granizo;
- Terremoto.
Cabe señalar asimismo que, en el caso de que la unidad de procesamiento 15 pueda obtener dos o más flujos procesados de muestras digitales, los procesamientos necesarios para obtener dichos flujos pueden llevarse a cabo, en paralelo entre sí, por la unidad de procesamiento 15. Además, para detectar diferentes tipos de eventos de intrusión y/o eventos medioambientales, la unidad de procesamiento 15 puede analizar los flujos procesados en paralelo anteriormente mencionados entre sí, permitiendo que el sistema de seguridad anti-intrusión 1 sea particularmente rápido en la detección de eventos medioambientales y/o de intrusión.
Según una realización, cada sensor de seguridad Si del conjunto de sensores L_A, R_A comprende además una interfaz de comunicación bidireccional 16 que conecta operativamente el sensor de seguridad Si a la unidad de control común C_U, por ejemplo, por medio del bus de comunicación compartido c1, c2. La unidad de control común C_U está adaptada y configurada para:
- determinar si se está produciendo un evento medioambiental;
- enviar un mensaje de difusión a todos los sensores Si del conjunto L_A, R_A para variar dicho al menos un coeficiente de ponderación y/o parámetro de detección de eventos, tal como, por ejemplo, un umbral de detección de eventos, utilizado por las unidades de procesamiento 15 de los sensores de seguridad Si.
En una realización particularmente ventajosa, los sensores de seguridad Si, cuando la unidad de procesamiento 15 detecta un evento medioambiental en curso, son capaces de enviar un mensaje a la unidad de control común C_U para señalar el evento medioambiental. La unidad de control común C_U está adaptada y configurada para determinar que un evento medioambiental está en curso contando el número de sensores de seguridad Si que han detectado el evento medioambiental y comparando dicho número con un número umbral. Por ejemplo, la unidad de control común C_U determina que un evento medioambiental está en curso, por ejemplo, que está lloviendo, si el número de sensores de seguridad Si que han detectado y señalado el evento medioambiental mediante mensajes es superior a un número umbral. El número umbral es un número entero positivo arbitrariamente grande o pequeño y es un número configurado o configurable de manera previa.
Cabe señalar que la descripción anterior del sensor de seguridad Si también corresponde a la descripción general de un método para detectar un evento de intrusión y/o un evento medioambiental mediante al menos un sensor de seguridad Si que comprende un transductor piezoeléctrico 13, un transductor acelerométrico 14, preferiblemente un transductor acelerométrico MEMS, una unidad de procesamiento 15 conectada operativamente al transductor piezoeléctrico 13 y al transductor acelerométrico 14, en el que el método comprende las etapas de:
- convertir un esfuerzo mecánico al que está sometido el transductor piezoeléctrico 13 en una primera señal eléctrica sp;
- convertir una aceleración a la que está sometido el transductor acelerométrico 14 en una segunda señal eléctrica Sa;
- dotar a la unidad de procesamiento 15 de la primera señal eléctrica sp y la segunda señal eléctrica sa;
- procesar la primera señal eléctrica sp para obtener un primer flujo de muestras digitales D(sp) que tengan valores digitales correlacionados con una medición de amplitud de la primera señal eléctrica sp;
- procesar la segunda señal eléctrica sa para obtener un segundo flujo de muestras digitales D(sa) que tengan valores digitales correlacionados con una medición de amplitud de la segunda señal eléctrica sa;
- procesar el primer flujo de muestras digitales D(sp) y el segundo flujo de muestras digitales D(sa) para obtener de ellos al menos un flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa), en el que cada muestra digital del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa) tiene un valor digital obtenido según una muestra digital respectiva del primer flujo de muestras digitales D(sp) y una muestra digital respectiva del segundo flujo de muestras digitales D(sa) mediante una función de cálculo F que aplica un coeficiente de ponderación kp, ka a al menos una de la muestra digital respectiva del primer flujo de muestras digitales D(sp) y la muestra digital respectiva del segundo flujo de muestras digitales D(sa);
- detectar un evento de intrusión y/o un evento medioambiental en curso según el análisis del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa).
Características adicionales del método de detección anteriormente mencionado se desprenden inmediatamente de la descripción de las realizaciones descritas anteriormente del sensor de seguridad Si y del sistema de seguridad anti-intrusión 1 relacionado.
A partir de lo anterior se desprende que el sensor de seguridad Si del tipo descrito anteriormente permite alcanzar plenamente los objetos fijados en cuanto a la superación de los inconvenientes de la técnica anterior. Pruebas experimentales sobre el terreno han permitido demostrar que los sistemas de seguridad que incluyen los sensores de seguridad Si descritos anteriormente tienen una sorprendente capacidad para detectar intrusiones y/o eventos medioambientales y son particularmente sensibles a la hora de detectar y señalar eventos de intrusión incluso en presencia de eventos medioambientales particularmente hostiles, al tiempo que consiguen distinguir y notificar diversos tipos de eventos de intrusión de una manera particularmente eficaz. Además, es posible obtener ventajosamente uno o varios flujos procesados de muestras digitales Dj(sp,sa) configurando adecuadamente uno o varios coeficientes de ponderación, en los que la configuración de los coeficientes de ponderación permite optimizar el rendimiento del sensor de seguridad Si en función de las características de la estructura a la que se aplica, por ejemplo, distinguiendo entre: valla de red poco tensada, valla de red muy tensada, muro de mampostería, valla con barrotes, compuerta, etc. La configuración se realiza para ponderar más o menos las señales proporcionadas por el sensor piezoeléctrico 13 y por el sensor acelerométrico 14 en función de las características mecánicas de la estructura a la que se aplican los sensores de seguridad Si. Al configurar el sistema de seguridad, un instalador puede realizar convenientemente una selección, mediante un programa capaz de interactuar con los sensores de seguridad Si, por ejemplo mediante la unidad de control C_U, para establecer los coeficientes de ponderación seleccionando simplemente el tipo de estructura. En la práctica de la invención, es posible proporcionar una tabla de consulta que, para una o más estructuras y para uno o más eventos medioambientales o eventos de intrusión, determine el valor de los coeficientes de ponderación correspondientes utilizados para calcular los flujos procesados de muestras digitales Dj(sp,sa). Esto también puede llevarse a cabo convenientemente por un centro de control remoto conectado operativamente a la unidad de control común C_U.
Cabe señalar que, aunque se han descrito realizaciones de un sensor de seguridad Si perteneciente a un conjunto de sensores de seguridad conectados operativamente a una unidad de control común C_U, también son objeto de la presente invención realizaciones del sensor de seguridad Si en las que dicho sensor es un sensor autónomo, en las que dicho sensor de seguridad Si no está conectado operativamente a un conjunto de sensores y a una unidad de control común C_U, pero en las que dicho sensor de seguridad está, por ejemplo, adaptado y configurado para señalar localmente un evento medioambiental y/o de intrusión y/o para enviar una señal de dicho evento a un centro de control remoto.
Sin perjuicio del principio de la invención, las realizaciones y los detalles de fabricación pueden variar ampliamente con respecto a la descripción anterior divulgada a modo de ejemplo no limitativo, sin alejarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (6)
1. Sensor de seguridad (Si) para detectar eventos de intrusión y/o eventos medioambientales a lo largo de un perímetro, comprendiendo el sensor un cuerpo de recipiente (10) y un módulo de adquisición y procesamiento de señales (12) alojado en el cuerpo de recipiente (10), en el que el módulo de adquisición y procesamiento de señales (12) comprende:
- un transductor piezoeléctrico (13) adaptado y configurado para convertir un esfuerzo mecánico al que está sometido el transductor piezoeléctrico (13) en una primera señal eléctrica (Sp) ;
- un transductor acelerométrico (14), preferiblemente un transductor acelerométrico MEMS, adaptado y configurado para convertir una aceleración a la que está sometido el transductor acelerométrico (14) en una segunda señal eléctrica (sa);
- una unidad de procesamiento (15) conectada operativamente al transductor piezoeléctrico (13) y al transductor acelerométrico (14) para recibir la primera señal eléctrica (sp) y la segunda señal eléctrica (sa);
en el que la unidad de procesamiento (15) está adaptada y configurada para:
- procesar la primera señal eléctrica (sp) para obtener un primer flujo de muestras digitales D(sp) que tienen valores digitales correlacionados con una medición de amplitud de la primera señal eléctrica (Sp)
- procesar la segunda señal eléctrica (sa) para obtener un segundo flujo de muestras digitales D(sa) que tienen valores digitales correlacionados con una medición de amplitud de la segunda señal eléctrica (sa); - procesar el primer flujo de muestras digitales D(sp) y el segundo flujo de muestras digitales D(sa) para obtener de ellos al menos un flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa), en el que cada muestra digital del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa) tiene un valor digital obtenido según una muestra digital respectiva del primer flujo de muestras digitales D(sp) y una muestra digital respectiva del segundo flujo de muestras digitales D(sa) mediante una función de cálculo F que aplica un coeficiente de ponderación a al menos una de la muestra digital respectiva del primer flujo de muestras digitales D(sp) y la muestra digital respectiva del segundo flujo de muestras digitales D(sa);
- detectar un evento de intrusión y/o un evento medioambiental según el análisis del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa).
2. Sensor de seguridad (Si) según la reivindicación 1, en el que la función de cálculo F es una suma ponderada mediante dicho al menos un coeficiente de ponderación.
3. Sensor de seguridad (Si) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho al menos un flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa) comprende un primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa) y un segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa) y en el que la unidad de procesamiento (15) está configurada para:
a) procesar el primer flujo de muestras digitales D(sp) y el segundo flujo de muestras digitales D(sa) para obtener el primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa);
b) procesar el primer flujo de muestras digitales D(sp) y el segundo flujo de muestras digitales D(sa) para obtener el segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa), que difiere del primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa) por el coeficiente de ponderación aplicado en dicha función de cálculo F; c) detectar un primer tipo de evento de intrusión y/o evento medioambiental según el análisis del primer flujo procesado de muestras digitales D<1>(sp,sa);
d) detectar un segundo tipo de evento de intrusión y/o evento medioambiental según el análisis del segundo flujo procesado de muestras digitales D<2>(sp,sa).
4. Sensor de seguridad (Si) según la reivindicación 3, en el que la etapa de procesamiento a) y la etapa de procesamiento b) se realizan en paralelo entre sí.
5. Sensor de seguridad (Si) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho evento medioambiental es un evento meteorológico.
6. Sensor de seguridad (Si) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el transductor acelerométrico (14) comprende un acelerómetro triaxial y en el que:
- la segunda señal eléctrica (sa) proporciona datos correlacionados con aceleraciones a lo largo de tres ejes;
- los valores del segundo flujo de muestras digitales D(sa) se obtienen calculando un módulo de aceleración resultante de los datos correlacionados con las aceleraciones a lo largo de tres ejes, preferiblemente un valor RMS de las aceleraciones a lo largo de tres ejes.
Sensor de seguridad (Si) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cuerpo de recipiente (10) comprende una pared exterior que tiene al menos una parte de pared aleteada y/o dentada (20).
Sistema de seguridad de detección de intrusión (1) que comprende:
- al menos un conjunto (L_A, R_A) que comprende una pluralidad de sensores de seguridad (Si) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores;
- una unidad de control común (C_U);
en el que cada sensor de seguridad (Si) del conjunto comprende además una interfaz de comunicación bidireccional (16) que conecta operativamente dichos sensores con la unidad de control común (C_U), y en el que la unidad de control común (C_U) está adaptada y configurada para:
- determinar si se está produciendo un evento medioambiental;
- enviar un mensaje de difusión a todos los sensores (Si) del conjunto (L_A, R_A) para variar dicho al menos un coeficiente de ponderación y/o un parámetro de detección, como por ejemplo un umbral de detección, utilizado por la unidad de procesamiento (15) para detectar un evento de intrusión y/o medioambiental en curso según el análisis del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa).
Sistema de seguridad de detección de intrusión (1) según la reivindicación 8, en el que tras la detección de un evento medioambiental en curso, los sensores de seguridad (Si) son tales que envían un mensaje a la unidad de control común (C_U) y en el que la unidad de control común (C_U) está adaptada y configurada para determinar que un evento medioambiental está en curso contando el número de sensores de seguridad (Si) que detectaron el evento medioambiental y comparando dicho número con un número umbral.
Método para detectar un evento de intrusión y/o un evento medioambiental a lo largo de un perímetro mediante al menos un sensor de seguridad (Si) que comprende un transductor piezoeléctrico (13), un transductor acelerométrico (14), preferiblemente un transductor acelerométrico MEMS, una unidad de procesamiento (15) conectada operativamente al transductor piezoeléctrico (13) y al transductor acelerométrico (14), en el que el método comprende las etapas de:
- convertir un esfuerzo mecánico al que está sometido el transductor piezoeléctrico (13) en una primera señal eléctrica (Sp);
- convertir una aceleración a la que está sometido el transductor acelerométrico (14) en una segunda señal eléctrica (sa);
- dotar a la unidad de procesamiento (15) de la primera señal eléctrica (sp) y la segunda señal eléctrica (Sa);
- procesar la primera señal eléctrica (sp) para obtener un primer flujo de muestras digitales D(sp) que tienen valores digitales correlacionados con una medición de amplitud de la primera señal eléctrica (sp); - procesar la segunda señal eléctrica (sa) para obtener un segundo flujo de muestras digitales D(sa) que tienen valores digitales correlacionados con una medición de amplitud de la segunda señal eléctrica (sa); - procesar el primer flujo de muestras digitales (sp) y el segundo flujo de muestras digitales D(sa) para obtener de ellos al menos un flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa), en el que cada muestra digital del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa) tiene un valor digital obtenido según una muestra digital respectiva del primer flujo de muestras digitales D(sp) y una muestra digital respectiva del segundo flujo de muestras digitales D(sa) mediante una función de cálculo F que aplica un coeficiente de ponderación a al menos una de la muestra digital respectiva del primer flujo de muestras digitales D(sp) y la muestra digital respectiva del segundo flujo de muestras digitales D(sa);
- detectar un evento de intrusión y/o un evento medioambiental en curso según el análisis del flujo procesado de muestras digitales Dj(sp,sa).
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