IT202100012086A1 - Sistema di rilevazione di posizione relativa di oggetti rispetto al sistema stesso - Google Patents
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Description
Descrizione dell?invenzione industriale avente per titolo:
?Sistema di rilevazione di posizione relativa di oggetti rispetto al sistema stesso?.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo di applicazione dell?invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un sistema e metodo per la rilevazione di posizione e distanza di oggetti rispetto al sistema stesso. Sugli oggetti vengono montati dei beacon che vengono identificati sia in direzione che in distanza dal sistema stesso.
Uno degli utilizzi del sistema ? il controllo della sicurezza identificando l'effettiva presenza e corretto posizionamento dei Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) che vengono indossati da un operatore.
Descrizione dell?arte nota
Esistono vari brevetti su sistemi per l'identificazione di presenza di beacon. Nessun brevetto trovato identificare posizione e distanza dei beacon rispetto al sistema in esame. In particolare la posizione e distanza diventano fondamentali per la verifica del corretto posizionamento dei dispositivi di protezione individuali. Gli unici brevetti a livello mondiale che presentano per? aspetti correlati a quanto oggetto della presente domanda sono quelli di seguito menzionati ed esaminati. Il brevetto ?Self-check for personal protective equipment? n. US10515532B2 focalizza l?attenzione sulla presenza dei DPI, ma non il loro posizionamento rispetto al corpo della persona. Il brevetto della presente domanda, invece, permette sia l'identificazione che la posizione dei DPI utilizzando un sistema con pi? ricevitori schermati fra loro e orientati in direzioni opposte. Dalla valutazione delle potenze di ricezione dei vari ricevitori per ogni DPI, il sistema inferisce il corretto o meno posizionamento del DPI. Se la persona, per esempio, porta il casco in mano e non correttamente in testa, il sistema lo verifica e pu? agire di conseguenza.
Il brevetto ?METHODS AND APPARATUS FOR SECURING A TRACKING BEACON TO PERSONAL PROTECTION EQUIPMENT? n. WO2017087558A1 focalizza l?attenzione su come montare i beacon sui DPI. Il brevetto della presente domanda, indipendentemente dal come posizionare i beacon sui DPI, si riferisce in particolar modo all'identificazione, alla posizione ed alla distanza dei beacon rispetto al sistema.
Il brevetto "SYSTEMS AND METHODS FOR MONITORING USE OF PERSONAL PROTECTIVE EQUIPMENT" n.WO2016118690A1 focalizza l?attenzione su di un sistema che attraverso dei trasmettitori wireless ed un applicazioni su mobile per la rilevazione della presenza dei dispositivi DPI. Il brevetto della presente domanda, si riferisce invece in particolar modo all'identificazione, alla posizione ed alla distanza dei beacon rispetto al sistema. Non ? necessario un'applicazione mobile per l'utilizzo del sistema. L'elettronica di controllo potrebbe essere equipaggiata con una wifi, una scheda GSM o altro per trasmettere le misure ad un sistema centralizzato che pu? attivare delle procedure specifiche in caso di posizionamento non corretto dei DPI o per certificare la correttezza del posizionamento degli stessi.
Sommario dell?invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un sistema e metodo per la rilevazione di posizione e distanza di oggetti rispetto al sistema stesso. Sugli oggetti vengono montati dei beacon che vengono identificati sia in direzione che in distanza dal sistema.
Uno degli utilizzi del sistema ? il controllo della sicurezza identificando l'effettiva presenza e corretto posizionamento dei Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) che vengono indossati da un operatore.
Il sistema ? costituito da una scheda elettronica che comprende:
? due o pi? ricevitori Bluetooth Low Energy (BLE) o altra tecnologia wireless schermati fra loro in modo da ricevere i segnali esterni principalmente da direzioni specifiche ed attenuati nelle altre direzioni
? un sistema per la rilevazione della rotazione rispetto all'asse verticale della scheda elettronica, come ad esempio un giroscopio o un accelerometro a tre assi che permetta di verificare la posizione attuale del sistema. L'accelerometro pu? anche evidenziare eventualmente cadute o altre situazioni pericolose.
? un altimetro, opzionale, per verificare se la persona che indossa il sistema ? su di una scala, su un ponteggio o altra superficie sollevata dal suolo.
? un GPS, opzionale, per la localizzazione della persona.
? un panic-button, opzionale, pulsante per evidenziare situazioni di pericolo e che richiedano intervento immediato di squadre di soccorso.
Gli oggetti di cui si debba rilevare la posizione relativa dovranno comprendere dei beacon che trasmettano in Bluetooth o altro sistema di trasmissione wireless, e che siano identificabili in maniera univoca.
Il sistema elettronico di controllo, costituito da un microcontrollore o altro processore, ricever? contemporaneamente dai ricevitori le informazioni dei beacon e il livello di potenza del loro segnale.
Poich? i ricevitori sono schermati fra loro e ricevono i segnali principalmente da direzioni diverse, dal livello del segnale ? possibile rilevare una valutazione della distanza relativa del beacon, mentre dal confronto fra i livelli di segnale dei vari ricevitori ? possibile inferire la direzione del beacon stesso rispetto alla scheda elettronica di controllo.
Un uso tipico del sistema descritto ? quello di valutare il posizionamento corretto di sistemi di protezione individuale (DPI) mentre la persona si appresta ad effettuare un lavoro indossando il sistema del presente brevetto per esempio alla cintura.
I singoli DPI possono avere dei sistemi di attivazione dei beacon che permettono l'evidenza della corretta vestibilit? degli stessi, per esempio il beacon sul casco si potrebbe attivare solamente quando il sottogola del casco ? chiuso correttamente, o il beacon delle scarpe quando sono correttamente chiuse.
Il sistema ? realizzabile con componenti commerciali di facile reperibilit? e di basso costo. L?invenzione ? industrializzabile.
Breve descrizione delle figure
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni.
In figura 1 e? mostrato il sistema costituito da una scheda a microcontrollore ? che acquisisce le misure, provvede all'elaborazione e si connette all'esterno attraverso WiFi, Bluetooth, GSM o altro sistema di trasmissione dati. Il sistema mostrato in figura 1 comprende quattro ricevitori per beacon ? isolati fra loro da pareti metalliche ? collegate alla massa del sistema. I quattro ricevitori funzionano contemporaneamente, e, attraverso una comparazione dei livelli rilevati dai quattro ricevitori per ogni beacon, ? possibile rilevare la posizione relativa del singolo beacon rispetto al sistema.
Nella scheda a microcontrollore ? potrebbe essere presente anche un giroscopio o un accelerometro a tre assi per verificare la posizione assoluta del sistema. Questo permette di compensare eventuali rotazioni dovute al non corretto posizionamento del sistema sull'operatore che la indossa e per rendere la misura di direzione e distanza indipendente dal posizionamento della scheda elettronica. In caso il sistema sia montato su di una cintura, tale sensore potrebbe non essere necessario, visto che il posizionamento del sistema ? fissato.
In figura i ricevitori sono direzionati lungo un piano, ma potrebbero avere qualsiasi direzione, l'importante ? che i ricevitori puntino verso direzioni diverse.
In figura 2 ? mostrato il sistema con la scheda a microcontrollore ? in configurazione con tre ricevitori ? con le relative schermature ? fra i ricevitori. In figura 3 sono mostrate le schermature inferiore ? e superiore ? che isolano i ricevitori nelle rispettive direzioni, mentre con ? ? indicata la presenza di un eventuale panic-button, pulsante per evidenziare situazioni di pericolo e che permette la richiesta immediata di intervento.
In figura 4 ? mostrato un operatore che indossi il sistema ? alla cintura e che abbia con se alcuni DPI ? con relativo beacon montato.
Il sistema ? rileva la presenza dei singoli DPI utilizzando l'identificativo del beacon e ne certifica la corretta indossabilit?.
In figura 5 ? mostrato il sistema con le misure relative rilevate. Il sistema rilever? la distanza e la direzione delle due scarpe ? e ?, del casco ?, e dei due guanti ? e ?. La direzione viene inferita considerando percentualmente le potenze dei segnali ricevuti dai ricevitori per ogni singolo beacon.
In figura 6 ? mostrato il sistema montato su di un operatore su di una scala.
Il sistema pu? comprendere anche i seguenti sensori, non necessari e la cui posizione non ? indicata nelle figure precedenti non essendo significativa per il corretto funzionamento del sistema e che potrebbero essere direttamente integrati nella scheda a microcontrollore:
- un altimetro, per verificare se la persona ? su di una scala o su un ponteggio e che in questa figura ? mostrata come misura ?
- un GPS per la localizzazione della persona.
In figura 7 ? mostrato un esempio di come il sistema rileva posizione relativa e distanza dei beacon.
Il metodo ragiona su due step:
Si valutano i valori di potenza relativa ricevuta dai singoli ricevitori. Nell'esempio mostrato i valori potrebbero essere i seguenti:
E' possibile in un primo step, da queste percentuali, identificare la direzione dei beacon.
Successivamente, prendendo le potenze ricevute dai singoli beacon rispetto ai
ricevitori pi? alti ? possibile identificare la distanza dei beacon stessi.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un sistema e metodo per la rilevazione di posizione e distanza di oggetti rispetto al sistema stesso. Sugli oggetti vengono montati dei beacon che vengono identificati sia in direzione che in distanza dal sistema.
Uno degli utilizzi del sistema ? il controllo della sicurezza identificando l'effettiva presenza e corretto posizionamento dei Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) che vengono indossati da un operatore.
Il sistema si basa sui seguenti componenti:
1. Due o pi? ricevitori wireless per beacon ?
Tali ricevitori provvedono all'identificazione dei beacon in prossimit?, insieme alla potenza di ricezione del segnale per ogni beacon rilevato. I ricevitori sono posizionati in maniera da poter rilevare la posizione relativa dei beacon rilevati da direzioni diverse. In caso di due rilevatori, questi saranno posizionati a 180? l'uno rispetto all'altro, in caso di tre rilevatori a 120? l'uno rispetto all'altro, in caso di quattro rilevatori a 90? l'uno rispetto all'altro e cosi via.
2. Schermatura fra i ricevitori
Fra i ricevitori sono posizionate delle barrette ? che isolano il segnale concentrando l'area di ricezione ad uno specifico angolo. Tali barrette sono collegate alla massa della scheda per aumentare l'effetto di schermatura per i segnali provenienti da altre direzioni rispetto alla principale.
3. Schermatura inferiore ? e superiore ?
Per concentrare la ricezione sul piano della scheda a microcontrollore, si prevedono due schermature inferiori e superiori che isolino la scheda da ricezioni da direzioni non desiderate.
4. Scheda a microcontrollore ?
Scheda che provvede al controllo dei ricevitori beacon ed all'acquisizione dei vari sensori. Inoltre provvede alla comunicazione con l'esterno, ricevendo i vari codici dei beacon previsti da misurare, delle misure acquisite dai vari sensori, della coerenza del posizionamento dei beacon utilizzando le potenze ricevute dai singoli ricevitori per ogni beacon inferendo posizione relativa del beacon e distanza.
5. Sensori
I sensori previsti sono opzionali e possono essere direttamente montati sulla scheda a microcontrollore o essere collegati esterni alla stessa e comprendono:
a. un altimetro, per verificare se la scheda ? indossata da una persona che si trova su di una scala o su un ponteggio e che in questa figura ? mostrata come misura ?
b. un GPS per la localizzazione della scheda.
c. un misuratore di temperatura o altri sensori ambientali per la situazione esterna
d. altri sensori opzionali che potrebbero essere utili per il monitoraggio della situazione dell'operatore, fra cui anche eventuali misure biometriche, cardiologiche, ecc.
e. eventuali sistemi di segnalazione acustica e/o visiva per gli allarmi 6. Sistema per indossare il sistema
Si prevedono degli accessori che permettano di indossare il sistema, come ad esempio una cintura, o un laccio per montarlo al collo della persona. La cintura ha il vantaggio che semplifica la valutazione della posizione relativa dei beacon rispetto all'operatore, essendo fissa rispetto all'asse principale del corpo dell'operatore.
7. Panic Button
Si pu? prevedere un pulsante montato sul sistema che possa essere premuto facilmente dall'operatore se rileva una situazione di pericolo imminente, come un incendio, un incidente a qualche suo collega, o un malore dello stesso operatore.
La presente invenzione ? stata descritta ed illustrata in una preferita forma realizzativa, ma ? evidente che il tecnico esperto del settore potr? apportarvi modifiche e/o sostituzioni tecnicamente equivalenti senza peraltro esulare dall?ambito di tutela della presente privativa industriale.
Ogni parte del sistema ? realizzata con componenti commerciali di facile reperibilit? e di basso costo.
Quindi, l?invenzione nella sua globalit? ? realizzabile industrialmente.
Claims (8)
1. Sistema elettronico (1) per la rilevazione di posizione e distanza di oggetti (8) rispetto al sistema stesso comprendente una scheda elettronica di elaborazione e di sistemi di trasmissione wireless posizionati sugli oggetti da rilevare caratterizzato dalla presenza sulla scheda elettronica di due o pi? rilevatori wireless (2) isolati fra loro da schermature (3) ed orientati per ricevere i segnali esterni principalmente da direzioni secondo angoli opposti.
2. Sistema secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un giroscopio o un accelerometro a tre assi
3. Sistema secondo le riv. da 1 a 2 caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre delle schermature inferiori (4) e superiori (5) sul sistema
4. Sistema secondo le riv. da 1 a 3 caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un panic-button (6)
5. Sistema secondo le riv. da 1 a 4 caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un altimetro (14)
6. Sistema secondo le riv. da 1 a 5 caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre altri sensori direttamente nella scheda elettronica o collegati ad essa all'esterno
7. Sistema secondo le riv. da 1 a 6 caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un sistema wireless di trasmissione delle informazioni e dei dati da e per il sistema
8. Metodo per la rilevazione di posizione e distanza di oggetti basato sulle seguenti fasi:
a. Ricezione da parte di rivelatori wireless (2), schermati (3) per ricevere i segnali esterni principalmente da direzioni opposte, di segnali provenienti da oggetti esterni equipaggiati con sistemi di trasmissione wireless b. Analisi delle potenze ricevute dai singoli ricevitori per ogni singolo sistema di trasmissione wireless
c. Valutazione della direzione di ogni sistema di trasmissione wireless a partire dal modulo della potenza ricevuta dai singoli ricevitori considerando l'orientamento di ogni singolo ricevitore
d. Valutazione della distanza per ogni sistema di trasmissione wireless a partire dal modulo della potenza ricevuta dai singoli ricevitori considerando l'orientamento di ogni singolo ricevitore
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