IT202100010064A1 - Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante - Google Patents
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Description
Descrizione dell?invenzione avente per titolo:
?SISTEMA DI MONITORAGGIO AMBIENTALE PER POMPE DI CARBURANTE?
Descrizione
Campo della tecnica
L?invenzione si riferisce all?ambito del monitoraggio di pompe per il carburante poste in stazioni fisse e/o mobili e del monitoraggio ambientale. Ancora pi? specificatamente la presente invenzione ? volta ad ottimizzare l?impiego delle pompe per il carburante monitorandone le condizioni di funzionamento per fini di manutenzione predittiva e prevenzione e monitorando l?impatto ambientale derivante dall?utilizzo delle stesse.
Arte nota
In qualsiasi tipo di attivit? basata sull?impiego di macchinari si rende indispensabile l?implementazione di piani manutentivi regolari al fine di mantenere le risorse tecniche in perfetto stato di funzionamento. Guasti e rotture dovute a trascuratezza, generano fermi di emergenza con riparazioni costose fino alla sostituzione di interi macchinari, incidendo seriamente sui costi generali. Negli ultimi anni, si ? assistito alla nascita di innovative metodologie manutentive che, non senza destare stupore e incredulit? tra gli utilizzatori, vanno a sostituirsi alle tradizionali tecniche di manutenzione reattiva che per molti anni hanno costituito lo standard nella manutenzione industriale.
Ad oggi il funzionamento della manutenzione predittiva si basa sull?installazione di sensori in grado di trasmettere un flusso di dati direttamente dalle apparecchiature ad una unit? centrale di elaborazione. Combinando e mettendo in relazione i risultati di diverse tecniche di ispezione ? possibile sviluppare una metodologia sinergica molto pi? completa di quella basata su diversi metodi di ispezione non integrati.
La misura dei livelli di vibrazioni generate da qualsiasi apparecchiatura permette di individuare deviazioni rispetto ai valori standard di normale funzionamento. Valori di frequenza e ampiezza fuori range indicano la presenza di un?anomalia su un dispositivo che porter? ad un guasto ed al conseguente fermo improvviso per manutenzione.
Un esempio ? l?oggetto della domanda di brevetto US8660875B2 di L?invenzione si riferisce ad un metodo e un sistema per la manutenzione correttiva e predittiva automatizzata. Una notifica di fallimento associata a un dispositivo viene inviata. I dati relativi alla manutenzione includono uno o pi? eventi di manutenzione per uno stesso dispositivo. Un piano ottimale viene generato unendo le notifiche di fallimento e i dati di manutenzione.
Un altro esempio ? l?oggetto della domanda di brevetto US7895047B2 di
L?invenzione si riferisce ad un sistema computerizzato per la realizzazione di manutenzione predittiva su un dispositivo includente un database per le configurazioni attuali e desiderate. Il processore determina se la configurazione attuale coincide con quella desiderata o se siano necessarie migliorie al sistema. Un esempio relativo all?impiego della tecnologia LoRa ? l?oggetto della domanda di brevetto CN207099118U di L?invenzione riguarda un apparato di monitoraggio dei sistemi fognari ed in particolare un dispositivo di smaltimento delle acque reflue con sistema di monitoraggio LoRa per ottenere i dati delle acque reflue ed inviarli ad un?unit? di acquisizione dati tramite comunicazione LAN.
Scopo della presente invenzione ? quello di proporre un innovativo sistema di monitoraggio congiuntamente dei macchinari ed ambientale sfruttante la tecnologia di comunicazione LoRa che lavora su frequenze non critiche e con bassissime emissioni elettromagnetiche. Vengono presentati, inoltre, nuovi dispositivi in grado di autoalimentarsi tramite singoli pannelli solari integrati nel sistema di alimentazione. Ancora pi? vantaggiosamente, i dati registrati dai diversi componenti sono raccolti in un dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale che ne garantisce la completa tracciabilit? e fruibilit? attraverso un apposito portale Web e/o applicazione.
Descrizione dell?invenzione
Secondo la presente invenzione viene realizzato un sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante che combina gli aspetti favorevoli della meccatronica, quali l?interazione tra elettronica, meccanica ed informatica e quelli della nota tecnologia di comunicazione LoRa fornendo una soluzione vantaggiosamente economica e sicura.
Detto sistema di monitoraggio viene utilizzato per ottimizzare l?impiego delle pompe per il carburante in ambiente aeroportuale controllandone le condizioni di funzionamento per fini di manutenzione e per il rilevamento della presenza di carburante nelle acque di dilavamento all?uscita degli impianti di depurazione e/o all?ingresso degli impianti stessi per verificarne carico ed efficacia. Detto sistema di monitoraggio ? connesso ad un portale Web e/o tramite applicazione ed ? in grado di utilizzare un sistema di notifiche/mail in modo tale da permettere, in tempo reale, all?acquirente di acquisire informazioni sullo stato di funzionamento delle pompe per il carburante e delle condizioni di inquinamento ambientale legate alla propria attivit?.
Nello specifico il sistema di monitoraggio comprende un?unit? centrale di acquisizione ed elaborazione dei dati e di due tipologie di dispositivi destinati rispettivamente alle pompe per il carburante ed ai pozzetti degli impianti di depurazione. Entrambe le tipologie di dispositivi comprendono un modulo di alimentazione e trasmissione dati di tipo LoRa e da almeno un sensore di vibrazione esterno collegato al modulo stesso tramite cavo.
Detta tecnologia LoRa (Long Range) consiste in una modulazione a spettro espanso derivata dalla tecnologia di chirp spread spectrum (CSS) ed ? la prima implementazione a basso costo dello spettro di diffusione di chirp per uso commerciale. Questo consente ai sensori di trasmettere i dati al microcontrollore che poi li comunica all?unit? centrale di acquisizione ed elaborazione dei dati in modalit? wireless a radiofrequenza Long Range.
Per i dispositivi destinati alle pompe per il carburante i sensori di vibrazione possono essere accelerometri come i traduttori MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), dischi piezoelettrici, o di altra natura.
Detto modulo di alimentazione e trasmissione comprende batteria, alimentata da un pannello solare, e con un ingresso per un supporto di ricarica. Il modulo ? provvisto anche di lampadina led che segnala l?eventuale stato di bassa carica della batteria. Un ulteriore sistema di avviso di bassa carica della batteria viene fornito tramite un trasmettitore wireless che, collegatosi al sistema di comunicazione degli operatori in loco, pu? fornire apposita segnalazione acustica. Detto modulo di alimentazione e trasmissione dati viene attivato tramite un comando manuale di attivazione se posto su una pompa mobile. Detto comando manuale di attivazione ? collegato ad un sistema definito accoppiamento di comando manuale di forma circolare o quadrangolare, che consente la pressione contemporanea di detto comando manuale di attivazione e di un pulsante pre-esistente su detta pompa mobile.
L?involucro esterno del modulo di alimentazione e trasmissione dei dati ? impermeabile e resistente a fuoco, cos? come i cavi di collegamento.
Per quanto riguarda la centralina di controllo ambientale destinata al monitoraggio degli impianti di depurazione, il modulo di alimentazione e trasmissione dati ? collegato verticalmente ad un secondo modulo flottante.
Detto modulo flottante galleggia sulla superficie dell?acqua grazie alla presenza di almeno un galleggiante e contiene almeno un sensore di conducibilit? dell?acqua, e almeno un sensore di rilevamento atmosferico, in grado di determinare la presenza di inquinanti rispettivamente nell?acqua e nell?aria. Un sistema di ricircolo interno dell?aria fa poi in modo di esporre adeguatamente all?aria il sensore di rilevamento atmosferico. Il collegamento tra i due moduli ? di natura meccanica, ed il collegamento dei sensori al microprocessore avviene tramite un cavo di connessione di materiale solido, flessibile ed impermeabile. In detta centralina di controllo ambientale il modulo viene fissato in testa al pozzetto di ispezione. Al fine di mantenerlo stabile e di renderlo facilmente rimovibile, in caso di necessit?, viene montato su un sistema di fissaggio realizzato con un manubrio telescopico espandibile per potersi adattare alle diverse tipologie di pozzetto.
I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora pi? chiari grazie alle figure annesse e alla relativa descrizione dettagliata.
Descrizione delle figure
L?invenzione verr? qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l?ausilio delle figure annesse, nelle quali:
- FIGURA 1 mostra una pianta schematica del sistema monitoraggio 100 con la rappresentazione dei componenti principali;
- FIGURA 2 illustra il modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 secondo una forma di realizzazione;
- FIGURA 3 mostra il sensore per le pompe 300 ed il relativo accoppiamento al comando manuale 304 secondo una delle forme di realizzazione della presente invenzione;
- FIGURA 4 mostra la centralina di controllo ambientale 400 ed il relativo sistema di fissaggio 408 secondo una delle forme di realizzazione della presente invenzione.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
La presente invenzione verr? ora illustrata a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo o vincolante, ricorrendo alle figure le quali illustrano alcune realizzazioni relativamente al presente concetto inventivo.
Con riferimento alla FIG. 1 ? mostrata una pianta schematica del sistema monitoraggio 100 sfruttante la tecnologia LoRa secondo la presente invenzione. In FIG.1 come nella descrizione che segue, ? illustrata la forma di realizzazione della presente invenzione ad oggi ritenuta la migliore.
Detto sistema di monitoraggio 100 ? formato da un dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale 101; da un ripetitore di segnale 102; un apposito portale Web e/o applicazione 103; un sensore per le pompe 300 montato su ciascuna pompa fissa 105 o pompa mobile 106 di carburante; una centralina di controllo ambientale 400 montata sul pozzetto di ispezione 107 all?ingresso e/o all?uscita degli impianti di depurazione delle acque di dilavamento.
Il sensore per le pompe 300 insieme alla centralina di controllo ambientale 400 comunica via wireless su radiofrequenza LoRa con i ripetitori di segnale 102 quando non possono comunicare direttamente con il dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale 101. I ripetitori di segnale 102, comunicano con il dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale 101 che rende le misurazioni disponibili per la consultazione e che pu? vantaggiosamente condividere lo stato di funzionamento dei dispositivi, quali le pompe di carburante e le registrazioni relative al monitoraggio ambientale, privatamente all?acquirente, attraverso la connessione con un apposito portale Web e/o applicazione 103.
In FIG. 1 viene rappresentato un operatore in loco 104, preposto alla movimentazione di una pompa mobile, dotato di cuffie antirumore con altoparlante, che comunicano con il sensore per le pompe 300 in caso di batteria scarica.
Con riferimento alla FIG. 2 ? mostrato il modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 secondo una forma di realizzazione. Il modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 sar? descritto facendo riferimento alla FIG. 1. Il modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 comprende una batteria 205 collegata ad un pannello solare di alimentazione 206 e ad un supporto per ricarica 210 da impiegare in caso di batteria scarica. Detta batteria 205 ? anche collegata ad un led luminoso 208 che ne segnala il livello di carica cos? come ad un trasmettitore di segnale acustico 209 in grado di trasmettere via wireless un segnale sonoro alle cuffie dell?operatore in loco 104. Il modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 comprende anche un microcontrollore LoRa 201 per la trasmissione dei dati. Detto microcontrollore LoRa 201 comprende un processore 203 degli ingressi ADC 202 ed un ingresso memoria esterna 204.
Le informazioni che giungono al microcontrollore LoRa 201 attraverso gli ingressi ADC 202 ed una volta elaborate dal processore 203, possono essere trasmesse direttamente al dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale 101, se ? presente una buona disponibilit? di campo, in caso contrario le informazioni vengono temporaneamente conservate in una memoria esterna inserita nell?ingresso memoria esterna 204.
Con riferimento alla FIG. 3 ? mostrato il sensore per le pompe 300 ed il relativo accoppiamento al comando manuale 304 secondo una delle forme di realizzazione della presente invenzione. Il sensore per le pompe 300 sar? descritto facendo riferimento alle FIGG. 1 e 2.
Il sensore per le pompe 300 si compone di sensori di vibrazione 301 collegati tramite un cavo 302 impermeabile agli ingressi ADC 202 del modulo di alimentazione e trasmissione dati 200. Detti sensori di vibrazione 301 registrano le frequenze di vibrazione della pompa fissa 105 e/o della pompa mobile 106 ed attraverso il modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 sono in grado di trasmetterli al dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale 101 che, elaborandoli, ? in grado di eseguire una stima relativa al funzionamento corretto o meno dei macchinari, i dati vengono poi resi disponibili su portale Web e/o applicazione 103. Detto sensore per le pompe 300, quando montato su una pompa mobile 106, necessita di un comando manuale di attivazione 303 per avviare il campionamento. Al fine di semplificare le operazioni per l?operatore in loco 104 e di eseguire interventi non invasivi sulla pompa mobile 106, il comando manuale di attivazione 303 ? collegato ad un accoppiamento di comando manuale 304. Detto accoppiamento di comando manuale 304 ? un dispositivo esterno che, secondo una delle sue forme di realizzazione, comprende un telaio di supporto al pulsante 305 collegato al macchinario con apposito fissaggio 306. Detto comando manuale di attivazione 304 ? a sua volta connesso ad un sensore di rilevamento/pressione 307 che ne segnala l?avvenuta pressione. Detto accoppiamento di comando manuale 304 ? posto al di sopra del pulsante pre-esistente 308 sulla pompa mobile 106, in modo da poter attivare il macchinario ed il sensore per le pompe 300 con un unico gesto.
Con riferimento alla FIG. 4 ? mostrata la centralina di controllo ambientale 400 ed il relativo sistema di fissaggio 408 secondo una delle forme di realizzazione della presente invenzione. La centralina di controllo ambientale 400 sar? descritta facendo riferimento alle FIGG. 1 e 2.
Detta centralina di controllo ambientale 400 comprende un modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 disposto sulla porzione superiore del pozzetto di ispezione 107 grazie ad un sistema di fissaggio 408. Detto sistema di fissaggio 408, in una delle sue forme di realizzazione, comprende quattro manubri 409 di un quarto di circonferenza collegati ad un telaio telescopico 410 in grado di poter essere regolato in loco per adattarsi al meglio alla geometria del pozzetto di ispezione 107. Detto sistema di fissaggio 408 ? collegato tramite supporti meccanici 411 ad un modulo flottante 402. Detto modulo flottante 402 di materiale trasparente, impermeabile, resistente e chimicamente inerte, contiene al suo interno dei sensori di rilevamento atmosferico 403, un sensore di conducibilit? dell?acqua 404, un sistema di ricircolo dell?aria 405, ed ? collegato tramite un telaio di fissaggio 406 ad un galleggiante 407.
Il modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 ? collegato tramite un cavo di connessione 401 solido, flessibile ed impermeabile, a sensori di rilevamento atmosferico 403 e ad almeno un sensore di conducibilit? dell?acqua 404. Detti sensori di rilevamento atmosferico 403 vengono posti al centro del sistema di ricircolo dell?aria 405 per poter essere sempre esposti all?aria proveniente dall?interno del pozzetto di ispezione 107, vicino alla superficie dell?acqua, mentre il sensore di conducibilit? dell?acqua 404, pi? in basso, ? a contatto con le acque all?interno del pozzetto di ispezione 107.
I dati registrati dai sensori di rilevamento atmosferico 403 e dal sensore di conducibilit? dell?acqua 404 vengono trasmessi attraverso gli ingressi ADC 202 al microcontrollore LoRa 201 del modulo di alimentazione e trasmissione dati 200 e vengono poi inviati, in modalit? wireless su radiofrequenza LoRa, al dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale 101 che li elabora e li rende disponibili sull?apposito portale Web e/o applicazione 103.
? infine chiaro che all?invenzione fin qui descritta possono essere apportate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall?ambito di tutela che ? fornito dalle rivendicazioni annesse.
Claims (8)
1. Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante (100), caratterizzato dal fatto di comprendere:
- almeno un dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale (101) atto a condividere i dati privatamente all?acquirente per la programmazione di interventi di manutenzione sui macchinari o di tutela ambientale, attraverso la connessione con un apposito portale Web e/o applicazione (103);
- almeno un modulo di alimentazione e trasmissione dati (200) atto a fornire corrente elettrica e ad inviare i dati via wireless su radiofrequenza LoRa ad almeno un dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale (101);
- almeno un sensore per le pompe (300) atto a monitorare le vibrazioni della pompa fissa (105) o della pompa mobile (106) e ad inviarli tramite detto modulo di alimentazione e trasmissione dati (200) a detto dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale (101);
- almeno una centralina di controllo ambientale (400) atta a monitorare le condizioni di inquinamento delle acque di dilavamento all?interno del pozzetto di ispezione (107) e ad inviarli tramite detto modulo di alimentazione e trasmissione dati (200) a detto dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale (101).
2. Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante (100), secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un ripetitore di segnale (102) atto a garantire buona copertura wireless su radiofrequenza LoRa tra il sensore per le pompe (300) o la centralina di controllo ambientale (400) con dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale (101).
3. Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante (100), secondo la precedente rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto portale Web e/o applicazione (103) utilizza un sistema di notifiche/mail in modo tale da permettere, in tempo reale, all?acquirente di acquisire informazioni sullo stato di funzionamento delle pompe per il carburante, e delle condizioni di inquinamento ambientale legate alla propria attivit?.
4. Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante (100) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto modulo di alimentazione e trasmissione (200) comprende:
- almeno un microcontrollore LoRa (201) atto ad elaborare tramite processore (203) i dati in input dall?ingresso ADC (202) e ad inviarli a detto dispositivo di acquisizione ed elaborazione dati centrale (101) o a scriverli temporaneamente sulla memoria esterna inserita nell?ingresso memoria esterna (204);
- almeno una batteria (205) atta ad alimentare detto microcontrollore LoRa (201);
- almeno un pannello solare di alimentazione (206) ed un supporto per ricarica (210) atti a fornire alimentazione elettrica a detta batteria (205); - almeno un led luminoso (208) atto a segnalare lo stato di bassa carica di detta batteria (205);
- almeno un trasmettitore di segnale acustico (209) atto ad inviare una segnalazione audio wireless in cuffia ad almeno un operatore in loco (104) relativa allo stato di bassa carica di detta batteria (205).
5. Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante (100), secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto sensore per le pompe (300) comprende:
- almeno un sensore di vibrazione (301) atto ad inviare le registrazioni delle misure effettuate tramite cavo (302) a detto modulo di alimentazione e trasmissione dati (200);
- comando manuale di attivazione (303) atto ad attivare l?inizio della registrazione con il sensore di vibrazione (301); detto comando manuale di attivazione (303) impiegato in forma congiunta con un accoppiamento di comando manuale (304) atto a consentire la pressione contemporanea di un pulsante pre-esistente (308) sulla pompa e di detto comando manuale di attivazione (303).
6. Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante (100), secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta centralina di controllo ambientale (400) comprende:
- almeno un sensore di conducibilit? dell?acqua (404) posto a contatto con l?acqua, atto a determinare la presenza di inquinanti nella stessa;
- almeno un sensore di rilevamento atmosferico (403) atto a determinare la presenza di inquinanti nell?aria all?interno del pozzetto di ispezione (107); - almeno un modulo flottante (402) atto ad alloggiare detto sensore di conducibilit? dell?acqua (404) e detto sensore di rilevamento atmosferico (403);
- almeno un sistema di ricircolo aria (405) atto ad arieggiare l?interno di detto modulo flottante (402) e di esporre adeguatamente detto sensore di rilevamento atmosferico (403) all?aria;
- almeno un galleggiante (407) atto a garantire a detto modulo flottante (402) di rimanere sul pelo variabile dell?acqua, e collegato a detto modulo flottante (402) per mezzo di un telaio di fissaggio (406);
- sistema di fissaggio (408) atto a consentire il bloccaggio di detto modulo di alimentazione e trasmissione dati (200) in testa a detto pozzetto di ispezione (107) e atto ad adattarsi alla forma dello stesso.
7. Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante (100), secondo la precedente rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto modulo flottante (402) ? composto da materiale trasparente, impermeabile, resistente agli urti e chimicamente inerte.
8. Sistema di monitoraggio ambientale per pompe di carburante (100), secondo la precedente rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta centralina di controllo ambientale (400) comprende almeno un cavo di connessione (401) atto a collegarla a detto modulo di alimentazione e trasmissione dati (200), e dal fatto che detto cavo di alimentazione ? solido, abbastanza flessibile abbastanza da evitare il sollevamento di detto modulo flottante (402), ed impermeabile.
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- 2021-04-21 IT IT102021000010064A patent/IT202100010064A1/it unknown
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