IT202100001328A1 - Sistema elettronino di nodi sincroni per il monitoraggio delle condizioni di benessere e strutturale di edifici - Google Patents

Description

?APPARATO ELETTRONICO DI NODI SINCRONI PER IL MONITORAGGIO DELLE CONDIZIONI DI BENESSERE E

STRUTTURALE DI EDIFICI?

DESCRIZIONE

Il presente trovato consiste in un apparato elettronico mirato al monitoraggio di strutture ed edifici soggetti a fenomeni di disfacimento, e che dunque costituiscono i principali indiziati da tenere sotto costante osservazione. Sempre pi? spesso si sente di crolli e cedimenti di costruzioni sottoposte a controlli di scarsa qualit? e poco efficaci, e che, nel migliore dei casi, vanno a causare perdite solo dal punto di vista economico (e.g. Ponti, Civili Abitazioni, Edifici pubblici ?). E? dunque necessaria un?opera di sensing e monitoraggio continuo e costante, al fine di prevenire e ridurre al minimo i danni che eventi del genere possono andare a causare.

L?importanza del monitoraggio strutturale ? data dal fatto che il controllo strumentale periodico della struttura ? uno strumento per la conservazione e per la riduzione degli interventi, a vantaggio della conservazione degli edifici. Difatti il monitoraggio continuo della struttura permette di valutare l?effettiva entit? del danno consentendo di pianificare un adeguato programma di manutenzione qualora fosse necessario.

L?operazione di monitoraggio che effettua l?apparato proposto ? effettuata mediante sistemi di cui i sensori elettronici, gli accelerometri, costituiscono l?elemento cardine. Grazie a tali dispositivi si ? in grado di percepire fino alle pi? piccole oscillazioni e vibrazioni, e di conseguenza si ? in grado di intervenire in caso di comportamenti anomali da parte della struttura. Il processo di monitoraggio prevede la misura di alcune grandezze nel tempo, in continuo o con un intervallo di tempo prestabilito, attraverso una serie di sensori posti in posizioni strategiche sulla struttura che possano poi fornire le informazioni necessarie alla valutazione del comportamento strutturale.

Partendo dai concetti sopra esposti, e con particolare riferimento alla Fig.1, il sistema proposto ha una scheda di controllo (100) che comunica con un numero n di nodi (101) con n da 1 a 1000. I nodi sono posizionati in vari punti della struttura e sono assicurati alla stessa per tramite di appositi ancoraggi. Il generico nodo n ? costituito come in Figura 2. E? presente un sistema a microcontrollore (200), un sistema accelerometrico triassiale (201) elementi piezoelettrici (202), opportunamente eccitati a una data frequenza (dell?ordine dei kHz) dal microcontrollore di gestione (200), un sensore metallico (203) che si estende esternamente al nodo e raggiunge un qualunque punto della struttura o dell?infrastruttura, un sistema di power supply (204) che pu? operare con 110Vac, 220Vac, 12VDC e 5VDC di ingresso.

Il microcontrollore (200) sar? opportunamente connesso ad una rete dati (205) (WiFi, GSM, Bluetooth, LoRa) per permettere la trasmissione dei dati elaborati ad un server remoto.

L?apparato per monitoraggio strutturale oggetto dell?invenzione ? in sintesi quindi composto da una parte destinata all?acquisizione dati e al salvataggio di essi su dispositivi di memoria opportunamente scelti, dall?altra parte ? invece composto da un sistema di temporizzazione del primo mediante un sistema di temporizzazione (102) che sincronizza tutti i nodi. Sar? quest?ultimo infatti a definire i periodi temporali in cui il sistema di acquisizione e salvataggio dati sar? attivo, e, di conseguenza, anche quando sar? disattivato.

I due apparati svolgeranno dunque compiti radicalmente diversi.

Il sistema finale sar? invece composto da n nodi governati da un unico sistema di controllo, che fornir? a tutti gli n sistemi di acquisizione lo stesso segnale di sincronismo, inviato tramite standard di comunicazione RS-485.

Il funzionamento del sistema finale ? il seguente: il sistema di acquisizione e salvataggio dati si trova inizialmente in una condizione di riposo, pronto ad acquisire i dati; non appena il sistema di controllo genera il segnale di clock, il sistema di acquisizione entra in funzione. L?accelerometro inizia a fornire dati che vengono opportunamente salvati in una memoria locale; quando il segnale di sincronia si interrompe, i dati salvati su memoria vengono trasferiti sul server remoto.

Claims (3)

?APPARATO ELETTRONICO DI NODI SINCRONI PER IL MONITORAGGIO DELLE CONDIZIONI DI BENESSERE E STRUTTURALE DI EDIFICI? RIVENDICAZIONI

1. Apparato integrato per il monitoraggio strutturale di sistemi, strutture ed infrastrutture comprendente:

- Un sistema a microcontrollore collegato ad un numero di nodi da 1 a 500 temporizzati da un sistema di temporizzazione con errore di temporizzazione inferiore ad 1us.

- Sensori e/o Trasduttori di tipo piezoelettrico, da 1 a 500, ancorati alla struttura da monitorare eccitati da un microcontrollore ad una frequenza compresa tra 100 e 1000 Hz.

- Sensori accelerometrici presenti nello stesso nodo in cui ? presente il trasduttore in numero da 1 a 500.

- Sensore di umidita composto da un ramo principale lungo 1mt collegato al microcontrollore e tre lati secondari di lunghezza 10cm, 50cm e 60cm collegati a tre differenti ingressi del microcontrollore. Le dimensioni dei rami, sia il principale che i tre secondari, oltre alla lunghezza specificata, sono di 1cm di larghezza e 1mm di spessore.

2. Apparato, secondo la rivendicazione precedente in cui il sistema di temporizzazione ? composto da un real-time clock che contemporaneamente avvia l?acquisizione dati d tutti i sensori

3. Apparato secondo le rivendicazioni precedenti in cui i dati raccolti sono inviati ad un server remoto.