ES2972325T3 - Dispositivo para monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico de vida útil limitada que comprende una unidad de visualización de datos - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico de vida útil limitada que comprende una unidad de visualización de datos

La presente divulgación se refiere al campo técnico de los sistemas de monitorización, y se refiere en particular a un dispositivo para monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico de vida útil limitada que comprende una unidad de visualización de datos.

Se definen como sistemas críticos aquellos sistemas que, en caso de un fallo de funcionamiento, pueden provocar graves consecuencias, tales como:

- muerte o riesgos graves para las personas;

- pérdida o daño grave de medios y material;

- graves daños medioambientales.

Por ejemplo, en el caso de que el sistema crítico esté representado por un arma, tal sistema puede definirse como crítico, ya que un mal funcionamiento del mismo puede poner en peligro una misión militar y, por tanto, la vida de las personas relacionadas con ella.

Se sabe que hay una serie de factores externos que degradan el rendimiento de un sistema o un dispositivo, alterando así su estado de funcionamiento, aunque no se use. Tal degradación se denomina envejecimiento. Los factores mencionados anteriormente, que pueden actuar individualmente o en combinación entre sí, están representados, por ejemplo, por la temperatura de almacenamiento, la humedad, las vibraciones o los golpes mecánicos.

Los sistemas críticos, precisamente en vista de las consecuencias relacionadas con un posible mal funcionamiento de los mismos, son sistemas de vida útil limitada, ya que tienen una duración de vida útil dentro de la cual la degradación permanece dentro de límites aceptados.

Basándose en consideraciones estadísticas, es posible estimar de forma predictiva el estado de funcionamiento y la duración de vida útil de un sistema crítico, por ejemplo, con el fin de programar el reemplazo de los sistemas al final de su duración de vida útil y/o evitar el uso de sistemas más allá de su duración de vida útil. Resulta evidente que el enfoque estadístico mencionado anteriormente no es óptimo, en primer lugar, porque requiere la provisión de márgenes amplios y adecuados para garantizar los requisitos de seguridad, en segundo lugar, porque no puede tener en cuenta las circunstancias particularmente excepcionales a las que un sistema crítico puede estar sometido. Además, el enfoque estadístico mencionado anteriormente requiere que se lleven a cabo procedimientos de prueba largos y costosos.

Se hace referencia al documento WO US 2005/134461 A1 que da a conocer un dispositivo en la figura 15 (véase la etiqueta electrónica 141) para monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico limitado, comprendiendo además el dispositivo una pantalla biestable (véase §76). Los documentos US 2005/248455 A1, US 2003/078741 A1 y US 2007/001862 A1 se refieren a dispositivos que usan la ley de Arrhenius.

El objeto de la presente divulgación es proporcionar un dispositivo que permita monitorizar en tiempo real el estado de funcionamiento de un sistema crítico de vida útil limitada y que permita visualizar localmente datos o información en relación con el estado de funcionamiento mencionado anteriormente del sistema crítico.

Tal objeto se logra mediante un dispositivo de monitorización tal como se define generalmente en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas y ventajosas del dispositivo mencionado anteriormente se definen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

La invención se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada de una realización particular, facilitada a modo de ejemplo y, por tanto, no limitativa en absoluto, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 muestra un diagrama de bloques a modo de ejemplo de un sistema de monitorización que comprende un dispositivo de monitorización destinado a monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico; y - la figura 2 muestra un diagrama de bloques a modo de ejemplo del dispositivo de monitorización de la figura 1. En las figuras, los elementos similares o iguales se indicarán con los mismos números de referencia.

En la figura 1, se muestra esquemáticamente una realización no limitativa de un sistema 1 para monitorizar en tiempo real el estado de funcionamiento de un sistema crítico 2.

En el ejemplo particular ilustrado, sin introducir por ello ninguna limitación, el sistema de monitorización 1 está destinado a monitorizar el estado de funcionamiento de una pluralidad de sistemas críticos 2, que representan, por ejemplo, municiones 2 dentro de un almacén de aprovisionamiento. En el ejemplo ilustrado, cada una de dichas municiones 2 se aloja en un contenedor 3 correspondiente. Según una realización, los contenedores 3 mencionados anteriormente son contenedores presurizados, de modo que la presión en ellos puede mantenerse por encima de la presión atmosférica.

Los contenedores 3 comprenden un cuerpo de contención al que están asociados, y más concretamente acoplados mecánicamente, dispositivos de monitorización 10 correspondientes. Según una realización, cada dispositivo de monitorización 10 comprende un cuerpo de dispositivo 19 aplicado a una de las paredes del cuerpo de contención del contenedor 3 respectivo. Por ejemplo, el cuerpo de dispositivo 19 se aplica al contenedor 3 para obstruir una abertura especial obtenida en una pared del cuerpo de contención del contenedor 3. El dispositivo de monitorización 10 está dotado de una unidad de visualización de datos local 20, dicho de otro modo, una pantalla 20, que es visible desde el exterior del cuerpo de dispositivo 19. En el ejemplo particular ilustrado, el sistema de monitorización 1 comprende un terminal móvil de recogida de datos 4, por ejemplo, un dispositivo portátil dotado de una pantalla 5 y una antena 6, adaptado para consultar de manera remota los dispositivos de monitorización 10 asociados a las municiones 2 correspondientes y/o adaptado para recibir datos transmitidos de manera autónoma por los dispositivos de monitorización 10. Alternativamente, o además, puede proporcionarse al menos una estación móvil de recogida fija 8, por ejemplo dotada de una antena 7, que está adaptada para consultar de manera remota los dispositivos de monitorización 10 y/o que está adaptada para recibir datos transmitidos de manera autónoma por los dispositivos de monitorización. 10.

Según una realización, el dispositivo móvil de recogida de datos 4 y/o la estación móvil de recogida fija 8 están configurados para transmitir a un servidor móvil 9 la información adquirida de los dispositivos de monitorización 10, por ejemplo, para transmitir tal información a una base de datos de gestión logística remota.

Según una realización, el terminal móvil de recogida de datos 4 y/o la estación móvil de recogida fija 8 son dispositivos lectores de RFID (dispositivos de identificación por radiofrecuencia) o dispositivos similares. En realizaciones alternativas, el terminal móvil de recogida de datos 4 y/o la estación móvil de recogida fija 8 comprenden interfaces de radio de diferentes tipos, por ejemplo: ZigBee o Wi-Fi (por ejemplo, según la norma IEEE 802.11) o del tipo transductor inteligente (por ejemplo, según la norma IEEE 1451).

Con respecto a los posibles sistemas críticos 2 que van a monitorizarse, será evidente que estos sistemas pueden incluir dispositivos mecánicos, electrónicos, electromecánicos, comprendiendo también opcionalmente productos químicos tales como, por ejemplo, explosivos, propulsores, etc.

En la figura 2, se muestra un diagrama de bloques funcional de una realización de un dispositivo 10 para monitorizar el estado de funcionamiento del sistema crítico de vida útil limitada 2 asociado.

El dispositivo de monitorización 10 comprende al menos un sensor de medición S1-S6 adaptado para medir una magnitud adaptada para afectar al estado de funcionamiento del sistema crítico 2, emitiendo una señal eléctrica que porta información en relación con tal magnitud. Según una realización, el sensor de medición S1-S6 mencionado anteriormente es un sensor de temperatura. Según una realización, el sensor de medición S1-S6 mencionado anteriormente es un sensor de humedad. Según una realización adicional, el sensor de medición S1-S6 mencionado anteriormente es un sensor de vibración y/o choque mecánico. Según una realización adicional, el sensor de medición S1-S6 mencionado anteriormente es un sensor de presión. Según una realización, el dispositivo de monitorización 10 comprende una pluralidad de sensores de medición S1-S6 de diferentes tipos, por ejemplo, dos o más de los siguientes sensores; un sensor de temperatura S1, un sensor de humedad S2, un sensor de vibración S3, por ejemplo, un sensor de aceleración S4, un sensor de choque S5, un sensor de presión S6. En lo sucesivo en la presente divulgación, se hará referencia, sin introducir por ello ninguna limitación, al caso en el que el dispositivo de monitorización comprende una pluralidad de sensores de medición S1-S6.

El dispositivo de monitorización 10 comprende, además, al menos una unidad de procesamiento 13, que está conectada operativamente a los sensores de medición S1-S6 y adaptada para recibir y muestrear las señales eléctricas proporcionadas por los sensores S1-S6 para proporcionar datos digitales relacionados con las magnitudes medidas por los sensores de medición S1-S6. Por ejemplo, la unidad de procesamiento 13 mencionada anteriormente comprende un microcontrolador, y más preferiblemente un microcontrolador de bajo consumo.

El dispositivo de monitorización 10 comprende además al menos una memoria 15 adaptada para almacenar los datos digitales muestreados por la unidad de procesamiento 13 y/o datos digitales obtenidos por la unidad de procesamiento 13 procesando dichos datos digitales muestreados. En el ejemplo no limitativo ilustrado en la figura 2, la memoria 15 mencionada anteriormente se representa como externa a la unidad de procesamiento 13. En una realización variante, tal memoria 15 podría ser interna a la unidad de procesamiento 13, o podrían proporcionarse múltiples unidades de memoria, por ejemplo, una unidad de memoria interna y una unidad de memoria externa.

El dispositivo de monitorización 10 comprende un sistema de fuente de alimentación 18 de la unidad de procesamiento 13. Tal sistema de fuente de alimentación 18 también puede estar destinado a alimentar directa o indirectamente (en el ejemplo ilustrado, mediante la unidad de procesamiento 13) los sensores de medición S1-S6, en el caso de que tales sensores S1-S6 requieran, para el funcionamiento de los mismos, una fuente de alimentación. Según una realización, el sistema de fuente de alimentación 18 mencionado anteriormente comprende una batería. Según una realización adicional, el sistema de fuente de alimentación 18 mencionado anteriormente comprende un dispositivo de recogida de energía, interno o externo con respecto a la unidad de procesamiento 13, por ejemplo, adaptado para transformar las vibraciones mecánicas en potencia eléctrica. Según una realización adicional, el sistema de fuente de alimentación 18 mencionado anteriormente comprende un dispositivo adaptado para convertir una radiación electromagnética de radiofrecuencia en potencia eléctrica, aprovechando la técnica denominada transmisión de potencia inalámbrica (WPT).

El dispositivo de monitorización 10 comprende una interfaz de comunicación inalámbrica 16 para la transmisión por radio de los datos digitales almacenados. Según una realización, la interfaz de comunicación inalámbrica 16 comprende un transpondedor RFID activo o pasivo 16 adaptado para recibir una petición de un dispositivo RFID de consulta externo, por ejemplo, del terminal móvil de recogida de datos 4 y/o la estación móvil de recogida fija 8, y para proporcionar como respuesta los datos digitales almacenados. En realizaciones alternativas, el terminal móvil de recogida de datos 4 y/o la estación móvil de recogida fija 8 comprenden interfaces de radio de un tipo diferente, por ejemplo: ZigBee o Wi-Fi (por ejemplo, según la norma IEEE 802,11) o del tipo transductor inteligente (por ejemplo, según la norma IEEE 1451). En estas realizaciones, es posible proporcionar los dispositivos de monitorización 10 para transmitir de manera autónoma los datos almacenados al terminal móvil de recogida de datos 4 y/o la estación móvil de recogida fija 8. En esta realización, es posible además proporcionar los dispositivos de monitorización 10 para conectarse en su conjunto como una red de sensores, representando funcionalmente nodos de una red de sensores. En tal caso, los nodos 10 mencionados anteriormente pueden formar una o más redes que están adaptadas para reconfigurarse de manera autónoma. Es posible hacer que los nodos 10 puedan comunicarse entre sí de manera autónoma, intercambiando información y “hablando” entre sí. Por ejemplo, en el caso de un sistema de monitorización 1 grande, basta con que un nodo 10 puede pasar su información a otro nodo, de modo que este último pueda transmitirla, directamente o a través de otros nodos, a un punto de recepción, ilustrado por ejemplo por el dispositivo móvil 4 y/o la estación móvil de recogida de datos fija 8.

En lo sucesivo se hará referencia por motivos de simplicidad, sin introducir por ello ninguna limitación, al caso en que la interfaz de comunicación inalámbrica de los dispositivos de monitorización 10 sea o comprenda un transpondedor RFID activo o pasivo 16.

Según una realización preferida, el transpondedor RFID 16 mencionado anteriormente comprende una antena PIFA (antena en forma de F invertida plana) 19, por ejemplo, realizada como una microbanda sobre un sustrato 11 que, por ejemplo, representa una placa de circuito impreso en la que se montan los diversos componentes electrónicos del dispositivo de monitorización 10.

El transpondedor RFID 16 puede ser un componente externo a la unidad de procesamiento 13 y conectado operativamente a esta última a través de conexiones eléctricas adecuadas, o puede ser un módulo proporcionado dentro de la unidad de procesamiento 13, excepto por la antena 19, que en cualquier caso sería externa. En la primera de las realizaciones mencionadas anteriormente, la memoria 15 podría ser una memoria, por ejemplo una EPROM, interna al transpondedor RFID 16. En la otra de las realizaciones mencionadas anteriormente, dicha memoria 15 puede ser una memoria externa la que accede la unidad de procesamiento 13 cuando el transpondedor RFID dentro de la unidad de procesamiento 13 recibe una solicitud de un dispositivo de consulta externo fijo o móvil 4, 8. En tal caso, y en el caso de que el transpondedor RFID sea de tipo pasivo, la unidad de procesamiento 13 se energiza, por ejemplo, para llevar a cabo la lectura mencionada anteriormente desde el mismo transpondedor RFID pasivo interno. Por el contrario, en las operaciones de muestreo y/o procesamiento de los datos digitales, la unidad de procesamiento 13 es alimentada por el sistema de fuente de alimentación 18. Por esta razón, en la realización mencionada anteriormente, el funcionamiento del dispositivo 10 puede denominarse semipasivo, es decir, está activo durante la adquisición y el procesamiento de datos, y es pasivo cuando se leen tales datos como respuesta a una consulta realizada por un dispositivo externo 4, 8. Debido al motivo mencionado anteriormente, se han ilustrado dos diodos en la figura 2 entre el transpondedor RFID 16 y la unidad de procesamiento 13, y entre el sistema de fuente de alimentación 18 y la unidad de procesamiento 13, con el objetivo de señalar que en presencia de un enlace RFID, el transpondedor 16 puede alimentar a la unidad de procesamiento 13, mientras que en ausencia de tal enlace, para la adquisición y el almacenamiento de las muestras, la unidad de procesamiento 13 habitualmente se alimenta por el sistema de fuente de alimentación 18.

Según una realización, la unidad de procesamiento 13 está programada para conmutar entre dos estados de consumo de potencia posibles, en los que uno de dichos estados es un estado que tiene un consumo relativamente limitado en comparación con el otro, por ejemplo, el denominado estado de desconexión. En tal realización, la unidad de procesamiento 13 es tal como para permanecer normal y principalmente en el estado de consumo relativamente limitado para conmutar al otro estado en intervalos de tiempo preestablecidos para muestrear las señales eléctricas proporcionadas por los sensores S1-S6. Por ejemplo, tal muestreo se produce cada media hora, o cada hora. Por tanto, en este ejemplo es evidente que la unidad de procesamiento 13 permanece principalmente en el estado de consumo de energía relativamente limitado.

Según una realización, el dispositivo de monitorización 10 comprende un sensor de movimiento pasivo S5 conectado operativamente a la unidad de procesamiento 13. Según una realización, tal sensor de movimiento pasivo S5 es un sensor de masa inercial conectado a dos clavijas de la unidad de procesamiento 13, en que una masa móvil después de una manipulación del dispositivo de monitorización 10 es tal como para determinar una interrupción entre las clavijas de la unidad de procesamiento 13 con el fin de determinar una reactivación de tal unidad de procesamiento 13 desde un estado de desconexión.

La unidad de procesamiento 13 es tal como para conmutar desde el estado de consumo relativamente limitado hasta el otro estado cuando el sensor de movimiento pasivo S5 detecta un movimiento que tiene una amplitud que supera un umbral preestablecido. En la realización mencionada anteriormente, es posible proporcionar que entre los sensores de medición S1-S6 esté comprendido un sensor de vibración y/o un sensor de choque mecánico, que está adaptado para emitir una señal eléctrica y en el que, después de dicha conmutación, la unidad de procesamiento 13 es tal como para muestrear la señal eléctrica proporcionada por el sensor de vibración y/o de choque mencionados anteriormente y almacenar datos digitales relacionados con los valores de vibración y/o choque si estos últimos superan, por ejemplo, umbrales preestablecidos. De esta manera, ventajosamente, las mediciones de choque o vibración se activan en cada evento, evitando adquirir mediciones periódicas inútiles cuando el sistema crítico no está sufriendo vibraciones y/o choques.

El sensor de medición S1-S6 comprende un sensor de temperatura. En este caso, la unidad de procesamiento 13 está configurada y programada para calcular el tiempo de almacenamiento equivalente del sistema crítico 2 a una temperatura de referencia dada, por ejemplo, a 25 °C. Esta medición permite comprender cuánto ha envejecido el sistema crítico 2 en comparación con un almacenamiento en condiciones ideales; por tanto, proporciona una medición que es útil para conocer el estado de funcionamiento del sistema, y por tanto también la vida útil residual del sistema.

La unidad de procesamiento 13 está configurada y programada para calcular el tiempo de almacenamiento equivalente del sistema crítico 2 a una temperatura de referencia según la ley de Arrhenius. Basándose en tal ley, es posible calcular un factor de aceleración AF como:

A F = e x p [ ( - E aA/ k ) * ( ( l / T i n t ) - ( l / T ref ) ) ] ( 1 . 1 )en la que:

EaA = es la energía de activación en J/mol (valores que pueden programarse y que se almacenan en la memoria) del proceso de degradación;

Tref = temperatura de referencia en °K (por ejemplo, de 293,15 °K para 20 °C, o 298,15 °K para 25 °C);

Tint= es la temperatura actual dentro del sistema crítico 2 en °K;

k = es la constante universal de los gases (8,314472 J/mol/°K). Ventajosamente, la temperatura Tint puede ser una temperatura estimada basándose en una medición de temperatura externa.

El tiempo de almacenamiento equivalente T25 (en la hipótesis no limitativa de que la temperatura de referencia sea 25 °C) se obtiene integrando el factor de aceleración AF a lo largo del tiempo.

Dado que la unidad de procesamiento 13 es tal como para funcionar en el dominio discreto de datos muestreados, la unidad de procesamiento 13 puede programarse y configurarse para calcular la integral mencionada anteriormente en cada etapa, es decir, después de la adquisición de cada muestra, según una fórmula recursiva basándose en la cual el tiempo de almacenamiento equivalente T25 en la etapa actual “t” es igual a la suma del tiempo de almacenamiento equivalente en la etapa anterior “t-1”, y de una contribución adicional acumulada en el intervalo de tiempo transcurrido entre la etapa anterior “t-1” y la etapa actual “t” . Tal contribución viene dada por el producto del intervalo de muestreo (por ejemplo, 0,5 horas) por el factor de aceleración AFt calculado en la etapa t, es decir:

T25t=T25t-i+0.5 AF. (1.2)

En el caso de que la temperatura de referencia sea 25 °C, el factor de aceleración AF puede calcularse como exp(k*(Tc-25)/(Tc+273), en la que Tc representa una estimación de la temperatura interna T<int>obtenida a partir de las muestras de la temperatura externa medida por el sensor de temperatura.

En la fórmula (1.1) del factor de aceleración AF, la temperatura T<int>representa la temperatura real del sistema crítico 2. Dado que, en una realización no limitativa, puede suponerse que tal temperatura depende de una función de transferencia de primer orden de la temperatura muestreada Ts por la unidad de procesamiento 13, es posible mostrar que la temperatura Tc puede obtenerse como el producto escalar entre un vector Ts de muestras que tiene una longitud predeterminada almacenada en el vector de muestras Ts según una técnica de almacenamiento FIFO, en la que, en cada etapa, es decir, en cada muestreo, la última muestra adquirida se inserta al final, con un desplazamiento de las otras muestras en el vector Ts hacia el primer elemento del vector (cuya muestra se sobreescribe por tanto y abandona el vector), y un vector vet_e de números reales, que representan valores de incremento exponencial.

Con el fin de proporcionar un ejemplo, se supondrá que:

- t_sam representa el intervalo de muestreo;

- T1 represente la temperatura almacenada por el sensor y muestreada;

- la temperatura inicial dentro del sistema crítico 2 es, por motivos de simplicidad y sin introducir por ello ninguna limitación, de 0 °C.

A partir del instante inicial después de la primera etapa, es decir, después de un intervalo t_sam, la temperatura dentro del sistema crítico será Tl*(1-e-t-sam/T) en que<t>representa la constante de tiempo del sistema. En la siguiente etapa, después de un intervalo t_sam, se supondrá que T2 representa la temperatura almacenada por el sensor y muestreada. El intervalo de temperatura T2-T1 proporcionará una contribución (T2-T1) * ( l-e -t-sam/T), mientras que T1 proporcionará una contribución de T1*(1-e_2t-sam/T). Por tanto, en la siguiente etapa, la temperatura estimada dentro del sistema crítico será Tc= T3* ( l-e-t- sam/T) T2* (e<,>‘<-t sam/T 2t sam/T>) T 1 * ( e<-2t>-<sam/T />e<a>--3<3t>t-s<s>a<am/>/<T>T). Esto representa en términos matemáticos un producto escalar entre un vector Ts de temperaturas muestreadas [T3 T2 T1], es decir, un vector Ts de muestras de temperatura, y un vector de incremento exponencial. Por tanto, se ha observado que se obtienen excelentes resultados incluso si el vector Ts de temperaturas muestreadas es un vector de un número reducido de elementos, por ejemplo, de aproximadamente diez elementos. Este tipo de cálculo permite ahorrar tiempo de procesamiento y potencia disipada. Además, permite estimar la temperatura interna del sistema crítico 2 a partir de la externa, por ejemplo, a partir de la temperatura medida por el dispositivo de monitorización 10 en el contenedor 3 del sistema crítico 2, o generalmente en un punto externo con respecto al interior del sistema crítico 2.

Por tanto, basándose en la descripción mencionada anteriormente, resultará evidente que con el fin de calcular el tiempo de almacenamiento equivalente, la unidad de procesamiento 13 está programada para:

- muestrear la señal proporcionada por el sensor de temperatura para obtener una muestra digital y almacenarla en un vector de muestras Ts que tiene una longitud limitada y preestablecida según una técnica de almacenamiento FIFO;

- en cada etapa de muestreo, calcular el producto escalar entre dicho vector de muestras Ts y un vector, por ejemplo, almacenado previamente en el dispositivo 10, de números reales, que representan valores de incremento exponencial.

De manera completamente similar, si se proporcionan tanto un sensor de temperatura como un sensor de humedad, es posible calcular el envejecimiento según el modelo de Eyring-Peck-Arrhenius (modelo combinado de temperatura-humedad).

De manera similar, si se proporciona un sensor de vibración, es posible calcular el envejecimiento según el modelo de potencia inversa.

Según realizaciones adicionales, el dispositivo de monitorización 10 puede monitorizar el envejecimiento y, por tanto, el estado de funcionamiento del sistema crítico 2, mediante modelos adicionales tales como, por ejemplo:

- umbrales de control (OS - fuera de especificación): se registra si se superan los umbrales preestablecidos de temperatura, humedad, vibración, choque y presión;

- encendido/apagado: se registra el número de ciclos de encendido/apagado;

- horas de funcionamiento: se registran las horas de funcionamiento del sistema relacionado.

Según una realización adicional, la unidad de memoria 13 es tal como para almacenar en la memoria 15 al menos un vector de datos que representa un histograma y la unidad de procesamiento 13 que compara dichos datos digitales con umbrales es tal como para almacenar los datos digitales en elementos específicos de dicho vector con el fin de proporcionar dicho histograma. Cabe señalar que, en el caso de que tal histograma sea un histograma de temperatura, será adecuado para almacenar la T<c>en tal histograma, por ejemplo, en cada etapa, es decir, la temperatura interna estimada del sistema crítico 2 de la manera descrita anteriormente.

Con referencia al esquema de la figura 2, la unidad de visualización de datos 20 del dispositivo de monitorización 10 está conectado operativamente a la unidad de procesamiento 13, y está adaptado para visualizar localmente datos en relación con el estado de funcionamiento del sistema crítico 2 y/o generalmente datos en relación con las magnitudes medidas por los sensores de medición S1-S6.

La unidad de visualización de datos 20 comprende particularmente una pantalla biestable 20, preferiblemente una pantalla colestérica. Una pantalla biestable es una pantalla que requiere un consumo de potencia sólo al realizar una actualización de la imagen y/o los datos que van a visualizarse en ella, es decir, básicamente sólo durante la operación de escritura. Después de tal operación, la imagen y/o los datos escritos en la pantalla 20 permanecen legibles durante un tiempo indeterminado, sin que la pantalla 20 requiera una fuente de alimentación.

Según una realización, la unidad de procesamiento 13 es tal como para actualizar, es decir, realizar una actualización de la pantalla biestable 20 esporádicamente y cuando se produce una condición preestablecida detectable por la unidad de procesamiento 13.

Por ejemplo, si se proporciona para visualizar un dato 21 en relación con una condición de “alarma” (por ejemplo, el texto “ALARMA”) y/o “normalidad” (por ejemplo, el texto “BUENO”) en la pantalla biestable 20, la unidad de procesamiento 13 es tal como para controlar una actualización del dato en la pantalla biestable 20 sólo después de una variación de dicha condición desde “normalidad” hasta “alarma”. Según una realización, el dato visualizado en relación con la condición de alarma especifica la medición que determinó la alarma, por ejemplo, se proporciona la visualización de dato “ALARMA T” si la temperatura detectada por el sensor supera un umbral preestablecido y/o se proporciona el dato “ALARMA h” si la humedad detectada por el detector supera un umbral preestablecido, etc. Según una realización, el dato visualizado en relación con la condición de alarma se visualiza incluso cuando cesan las condiciones que determinaron la alarma, hasta que se realiza un reinicio forzado, de manera local o remota, por parte de un operario.

Según un ejemplo adicional, si se proporciona la visualización en la pantalla biestable 20 de un dato 22 en relación con una magnitud adquirida por el sensor S1-S6, tal como por ejemplo la temperatura, la unidad de procesamiento 13 es tal como para controlar una actualización de la pantalla biestable 20 sólo después de una variación de dicho dato visualizado 22 o de que dicha magnitud adquirida supere un valor umbral preestablecido.

La pantalla biestable 20 permite ventajosamente que un inspector u operador obtenga una indicación inmediata de las condiciones de un sistema crítico durante un funcionamiento normal del dispositivo de monitorización 10 sin que esto requiera un consumo de potencia significativo. Además, en el caso de un fallo del dispositivo de monitorización 10, por ejemplo, de la unidad de procesamiento 13, permite además ventajosamente tener una información sobre cuál era el estado y/o cuáles eran las condiciones de almacenamiento del sistema crítico antes del fallo, también, pero no sólo, para intentar rastrear la causa de ese fallo.

A partir de la descripción facilitada anteriormente, es posible comprender cómo un dispositivo de monitorización del tipo descrito anteriormente logra plenamente los objetivos preestablecidos. Las pruebas experimentales de campo demostraron que un dispositivo de monitorización del tipo descrito anteriormente permite llevar a cabo con una autonomía considerable una monitorización precisa y fiable del estado de funcionamiento de sistemas críticos de vida útil limitada.

Resultará evidente que, al dispositivo de monitorización descrito anteriormente, los expertos habituales en la técnica, con el fin de satisfacer necesidades específicas y contingentes, podrán realizar varias modificaciones y variaciones, encontrándose todas ellas de todos modos dentro del alcance de aplicación de la invención, tal como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Dispositivo (10) para monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico de vida útil limitada (2), que comprende:

   - al menos un sensor de medición (S1-S6) adaptado para medir una magnitud adaptada para afectar al estado de funcionamiento de dicho sistema crítico (2) emitiendo una señal que porta información en relación con tal magnitud;

   - al menos una unidad de procesamiento (13) conectada operativamente al sensor (S1-S6) y adaptada para recibir y muestrear dicha señal para proporcionar datos digitales en relación con tal magnitud; - al menos una memoria (15) adaptada para almacenar dichos datos digitales o datos digitales obtenidos a partir de la misma a través de dicha unidad de procesamiento (13);

   - un sistema de fuente de alimentación (18) del sensor de medición (S1-S4) y la unidad de procesamiento (13);

   - una interfaz de comunicación (16) adaptada para transmitir dichos datos digitales almacenados; en el que:

   - dicho dispositivo (10) comprende una unidad de visualización de datos (20) conectada operativamente a la unidad de procesamiento (13) y adaptada para visualizar localmente datos en relación con el estado de funcionamiento de dicho sistema crítico (2) y/o datos en relación con dicha magnitud;

   - el sensor de medición (S1-S6) comprende un sensor de temperatura, en el que los datos digitales comprenden datos relacionados con una temperatura de almacenamiento de dicho sistema crítico (2), y en el que la unidad de procesamiento (13) está programada para calcular un tiempo de almacenamiento equivalente a una temperatura de referencia;

   - la unidad de procesamiento (13) está programada para calcular el tiempo de almacenamiento equivalente a una temperatura de referencia calculando un factor de aceleración según la ley de Arrhenius;

   caracterizado porque:

   - la unidad de visualización de datos (20) comprende una pantalla biestable;

   - la unidad de procesamiento (13) está programada para controlar una actualización de la pantalla biestable (20) esporádicamente y cuando se produce una condición preestablecida detectable por la unidad de procesamiento (13);

   y porque, con el fin de calcular dicho tiempo de almacenamiento equivalente, la unidad de procesamiento (13) está programada para:

   - muestrear dicha señal para obtener una muestra digital y almacenarla en un vector de muestras que tiene una longitud predeterminada según una técnica de almacenamiento FIFO;

   - en cada muestreo, llevar a cabo el producto escalar entre dicho vector de muestras y un vector de números reales, que representan valores de incremento exponencial.

   Dispositivo (10) para monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico de vida útil limitada (2) según la reivindicación 1, en el que la pantalla biestable (20) está adaptada para visualizar un dato (21) en relación con un estado de “alarma” y/o “normalidad”, y en el que la unidad de procesamiento (13) es tal como para controlar una actualización de dicho dato en la pantalla biestable (20) sólo después de una variación de dicha condición desde “normalidad” hasta “alarma”.

   Dispositivo (10) para monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico de vida útil limitada (2) según las reivindicaciones 1 o 2, en el que la pantalla biestable (20) está adaptada para visualizar un dato (22) en relación con la magnitud medida por el sensor (S1-S6), y en el que la unidad de procesamiento (13) es tal como para controlar una actualización de la pantalla biestable (20) sólo después de una variación de dicho dato visualizado (22) o dicha magnitud medida que supera un valor umbral preestablecido.

   Dispositivo (10) para monitorizar el estado de funcionamiento de un sistema crítico de vida útil limitada (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la interfaz de comunicación comprende un transpondedor RFID pasivo (16) adaptado para recibir una petición mediante un dispositivo RFID de consulta externo (4, 8) y para proporcionar como respuesta dichos datos digitales al dispositivo de consulta (4, 8) accediendo a la memoria.

   5. Dispositivo de monitorización (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de procesamiento (13) está programada para conmutar entre dos estados de consumo de energía, en el que uno de dichos estados es un estado de consumo que tiene un consumo relativamente limitado en comparación con el otro, siendo la unidad de procesamiento (13) tal como para permanecer normal y principalmente en dicho estado de consumo relativamente limitado para conmutar al otro estado en intervalos de tiempo preestablecidos para muestrear dicha señal.

   6. Dispositivo de monitorización (10) según la reivindicación 5, que comprende un sensor de movimiento pasivo (S5) conectado operativamente a la unidad de procesamiento (13), en el que la unidad de procesamiento (13) es tal como para conmutar desde el estado de consumo relativamente limitado hasta el otro estado cuando el sensor de movimiento pasivo (S5) detecta un movimiento que tiene una amplitud que supera un umbral preestablecido.

   7. Dispositivo de monitorización (10) según la reivindicación 6, en el que dicho al menos un sensor de medición (S1-S6) comprende un sensor de vibración y/o choque mecánico adaptado para emitir una señal eléctrica, y en el que, después de dicha conmutación, la unidad de procesamiento (13) es tal como para muestrear dicha señal eléctrica proporcionada por el sensor de vibración y/o choque.

   8. Dispositivo de monitorización (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el factor de aceleración según la ley de Arrhenius se calcula según la fórmula siguiente:

   A F = e x p[ ( — E a A / k ) * ( ( l / T i n t ) — ( 1 / T r e f ) ) ]

   en la que:

   AF = factor de aceleración;

   E<aA>= energía de activación en J/mol de un proceso de degradación del sistema crítico (2);

   T<ref>= temperatura de referencia en °K;

   T<int>= temperatura actual dentro del sistema crítico (2) en °K;

   k = constante universal de los gases = 8,314472 J/mol/°K.

   9. Dispositivo de monitorización (10) según las reivindicaciones 6 o 7, en el que dicho sensor de movimiento pasivo (S5) es un sensor de masa inercial conectado a dos clavijas de la unidad de procesamiento (13), en que una masa móvil después de una manipulación del dispositivo de monitorización (10) es tal como para determinar una interrupción entre las clavijas de la unidad de procesamiento (13) con el fin de determinar una reactivación de tal unidad de procesamiento (13) desde un estado de desconexión. 10. Dispositivo de monitorización (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad de procesamiento (13) es tal como para almacenar en dicha memoria (15) al menos un vector de datos que representa un histograma, y en el que la unidad de procesamiento (13), mediante la comparación de dichos datos digitales con umbrales, es tal como para almacenar los datos digitales en elementos específicos de dicho vector con el fin de proporcionar dicho histograma utilizable por dicho dispositivo RFID de consulta externo (4, 8).

   11. Contenedor (3) para un sistema crítico (2) que comprende un cuerpo de contención adaptado para alojar un sistema crítico (2) en el mismo y caracterizado porque comprende al menos un dispositivo de monitorización (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está acoplado mecánicamente a dicho cuerpo de contención.

   12. Contenedor (3) según la reivindicación 11, en el que el contenedor (3) es un contenedor presurizado, de modo que la presión en el mismo se mantiene por encima de la presión atmosférica.

   13. Contenedor (3) según la reivindicación 11, en el que dicho sistema crítico (2) es una munición almacenada en dicho contenedor (3).