ITTO20100170A1 - Sistema per la sorveglianza di un'area all'interno della quale transitano persone - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
“SISTEMA PER LA SORVEGLIANZA DI UN'AREA ALL'INTERNO DELLA QUALE TRANSITANO PERSONEâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad un sistema per la sorveglianza:
· di un’area in cui transitano persone o merci
· del perimetro esterno di un’area predefinita
· di zone sensibili per la sicurezza di un’area interna difficilmente accessibili, quali ad es. i condotti di aspirazione e condizionamento dell’aria.
E’ sentita l’esigenza di sorvegliare aree affollate (ad esempio terminali aeroportuali o portuali, stazioni ferroviarie, grandi magazzini, centri commerciali, impianti industriali, etc.) all’interno delle quali transitano persone per rilevare tempestivamente la presenza di agenti tossici nell’aria contenuta in tale area. In questi casi à ̈ richiesto un sensore di primo allarme che abbia la massima probabilità di detezione della sostanza.
Tali agenti tossici possono essere rilasciati nell’aria in seguito a guasti (ad esempio guasti in un impianto industriale) oppure eventi dolosi quali atti terroristici.
Per soddisfare l’esigenza di sorveglianza sopra detta vengono attualmente utilizzati reti di sensori di punto (ad esempio sensori chimici o sensori ottici) atti a rilevare la presenza di agenti tossici in zone circoscritte dell’area soggetta a sorveglianza.
Generalmente queste soluzioni presentano alcuni limiti: - l’uso di sensori di punto comporta complessità e costi elevati poiché devono essere utilizzati un gran numero di parti interconnesse tra di loro;
- la maggior parte dei sensori di punto utilizzati non garantisce un monitoraggio continuo (es. interagiscono con l’ambiente, e necessitano di passare da una modalità di campionamento a una di pulizia)
- i sensori di punto di tipo ottico possono garantire operatività continua, sensibilità e selettività , ma per fornire tutte queste prestazioni contemporaneamente risultano troppo costosi per poter essere utilizzati in grande numero.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un sistema per sorveglianza del tipo sopra detto che sia efficace ad alta sensibilità e selettività , realizzi una sorveglianza continua nel tempo, abbia un tempo di risposta limitato e presenti un basso costo di realizzazione e di installazione.
Il precedente scopo à ̈ raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa à ̈ relativa ad un sistema per la sorveglianza di una area delimitata all’interno della quale transitano persone, caratterizzato dal fatto di comprendere: almeno una fibra ottica cava configurata per estendersi attraverso detta area; la detta fibra ottica cava essendo provvista per tutta la sua lunghezza di una pluralità di fori che mettono in comunicazione un canale interno della fibra con l’esterno della fibra stessa, in alternativa, la detta fibra ottica cava essendo collegata ad una estremità con un tubicino capillare; il detto tubicino capillare essendo affiancato alla detta fibra ottica cava per tutta la sua lunghezza; il detto tubicino capillare essendo provvisto per tutta la sua lunghezza di una pluralità di fori che mettano in comunicazione un canale interno del tubicino capillare con l’esterno del tubicino capillare stesso,tali fori avranno una distribuzione lungo la fibra ottica o lungo il detto tubicino capillare che dipende dalla applicazione e potranno essere infittiti in alcuni punti come le porte o i †̃gate’ aeroportuali/doganali laddove le persone o le merci sono obbligate a passare, o laddove si voglia aumentare la probabilità di detezione; mezzi convogliatori atti a realizzare un flusso d’aria forzato lungo detto canale interno; mezzi generatori di un segnale ottico configurati per inviare detto segnale ottico ad una prima estremità della detta fibra ottica cava; mezzi sensori atti a rilevare il segnale ottico presente ad una estremità della detta fibra ottica cava; detto segnale ottico che abbia percorso l’intera lunghezza della fibra stessa; mezzi di accoppiamento ottico atti a guidare un segnale ottico dalla sorgente laser ad una estremità della fibra ottica cava e da una estremità della fibra ottica cava ai sensori; mezzi di connessione atti a convogliare il segnale ottico ed il flusso di aria in ingresso e in uscita della fibra ottica cava;
mezzi di elaborazione atti a esaminare lo spettro del segnale ottico rilevato dai detti mezzi sensori al fine di rilevare la presenza di agenti tossici presenti nell’area ed aspirati all’interno del detto canale.
L’invenzione sarà ora illustrata con particolare riferimento alle figure allegate che ne rappresentano una preferita forma di realizzazione non limitativa in cui : - la figura 1 illustra, in modo schematico, un sistema per la sorveglianza di un’area all’interno della quale transitano persone realizzato secondo i dettami della presente invenzione; e
- la figura 2 illustra una variante al sistema di figura 1.
Nella figura 1 à ̈ indicato con (1), nel suo complesso, un sistema per la sorveglianza di un’area delimitata (2) all’interno della quale transitano persone (3).
L’area (2) può essere convenientemente un terminale aeroportuale o portuale, una stazione ferroviaria, un centro commerciale, un grande magazzino, un impianto industriale e comprende almeno un vano (4) delimitato da pareti (5) (illustrate schematicamente) e provvisto di ingressi (6) ed uscite (7).
Il sistema (1) comprende almeno una fibra ottica cava (10) (di tipo commerciale) configurata per estendersi attraverso l’area (2). La fibra ottica cava (10), preferibilmente con sezione circolare, definisce un canale interno (11), la fibra ottica cava, o il detto tubicino capillare collegato ad una estremità della fibra ed affiancato ad essa, sono provvisti per tutta la loro lunghezza di una pluralità di fori radiali (12) spaziati tra di loro ed atti a mettere in comunicazione il canale interno (11) con l’esterno della fibra (10). I fori radiali (12) sono realizzati convenientemente con tecnologie di tipo noto, tipicamente tramite foratura laser.
Un esempio di fibra ottica cava à ̈ descritto nella domanda di brevetto PCT WO 01/94915.
La fibra ottica (10) può essere adagiata a terra, fissata alle pareti (5) oppure al soffitto dell’area (2), adattandosi così alla forma del vano (4). Tipicamente la fibra ottica (10) può essere disposta in una condotta di ventilazione (non illustrata) dell’area (2). La lunghezza della fibra può essere variata da pochi metri fino ad alcune decine di metri, anche accoppiando diversi spezzoni di fibra ottica cava.
Preferibilmente la trasmittanza della fibra 1(0) deve garantire perdite di segnale minori di 1 dB/m su tutto l’intervallo spettrale di lavoro (3 a 15 micron).
Le perdite dovute a piegamenti della fibra dovrebbero essere inferiori a 1 db/giro per curve a 90° con raggio di curvatura maggiore di 10 cm. La fibra distesa consente una sensibilità maggiore del sensore, rispetto ad altre soluzioni, grazie ad una minore perdita ottica.
Una prima estremità (10a) della fibra ottica (10) à ̈ associata ad un primo connettore (15) atto a consentire l’alimentazione di un flusso d’aria all’interno di una fibra cava tramite una micro-pompa (16) di tipo noto e a consentire il passaggio del segnale ottico entrante nella prima estremità della fibra.
Una seconda estremità (10b) della fibra ottica (10) à ̈ associata ad un secondo connettore (17) atto a consentire l’ingresso o l’uscita della aria convogliata nel canale interno (11) dalla micro pompa (16) e a consentire il passaggio del segnale uscente dalla seconda estremità della fibra.
Viene così realizzato un flusso d’aria prelevata all’esterno della fibra ottica cava lungo il canale interno (11) dalla prima estremità (10a) alla seconda estremità (10b) o viceversa. Inoltre viene abilitata la trasmissione del segnale ottico dalla sorgente (20) al sensore (24) attraverso l’interno della fibra ottica cava. La micro-pompa (16) à ̈ configurata per far passare l’aria all’interno della fibra 10 abbastanza rapidamente e con velocità uniforme minimizzando il rumore indotto dal flusso d’aria all’interno della fibra. La fibra ottica cava (10), e/o il tubicino capillare, possono essere provvisti di un condotto che li contiene; detto condotto essendo in grado di filtrare il particolato, o di contenere il passaggio di possibili interferenti verso l’interno della fibra ottica cava.
Il sistema (1) comprende un dispositivo (20) generatore di un segnale ottico atto ad alimentare il segnale prodotto alla prima estremità (10a) della fibra ottica cava (10). Ad esempio il dispositivo generatore (20) comprende una sorgente laser a quale genera un segnale ottico a lunghezza d’onda regolabile che à ̈ guidato mediante due specchi (22a), (22b) ed un beam splitter (23) interposto tra gli specchi al primo connettore (15).
Il sistema (1) comprende inoltre un sensore (24) (di tipo noto) atto a rivelare il segnale ottico presente alla seconda estremità (10b) della fibra (10). Tale segnale viene inviato al sensore (24) mediante una coppia di specchi (25a), (25b) che dirigono verso il sensore (24) il segnale ottico che fuoriesce dal secondo connettore (17). Il sensore (24) e la fibra ottica cava (10) operano preferibilmente nella regione dello spettro elettromagnetico di radiazione che va da 3 a 15 micron, (MID-IR), dove la maggior parte dei TIC (composti tossici industriali) e CWA (agenti chimici per uso bellico) hanno le bande di assorbimento caratteristiche più intense (le cosiddette fingerprints). Il sensore (24) (di tipo noto) à ̈ scelto con tempi di risposta veloci.
Il sistema (1) comprende inoltre una unità di elaborazione (30) che riceve il segnale di misura generato dal sensore (24) e un eventuale segnale di riferimento generato dal sensore (21) per elaborare lo spettro ottico del segnale ricevuto dal sensore (24).
L’unità di elaborazione (30) à ̈ inoltre atta ad esaminare lo spettro del segnale ottico (mediante algoritmi noti di spettroscopia infrarossa) al fine di rilevare la presenza di forme caratteristiche dello spettro che sono rappresentative di agenti tossici presenti nell’area (2) ed aspirati all’interno del canale (11).
In questo, modo in caso di liberazione di agente tossico (gas o vapori) all’interno dell’area (2) tale agente viene aspirato attraverso i fori della fibra ottica cava o del tubicino capillare affiancato ad essa (12) all’interno del canale (11) della fibra ottica (10) dove vengono modificate le condizioni di trasmissione della luce. Conseguentemente, lo spettro del segnale ricevuto assume una forma caratteristica che indica la presenza di agenti tossici. L’unità elettronica (30) può quindi inviare una segnalazione di allarme su una linea (32) dedicata al fine di attivare le procedure per l’evacuazione dell’area (2) e della sua messa in sicurezza.
Da quanto sopra detto risultano chiari i vantaggi del sistema (1), ed in particolare:
- rispetto ai sensori di punto il sistema (1) permette una sostanziale riduzione del numero di parti e quindi dei costi, pur fornendo una copertura equivalente o addirittura superiore;
- rispetto alla maggior parte dei sistemi noti, il sistema (1) garantisce un monitoraggio continuo, ed una buona sensibilità e selettività , implementando una ampia copertura spettrale;
- rispetto ai sensori ottici di punto, il sistema (1) à ̈ in principio più sensibile, grazie al cammino ottico lungo realizzato dalla fibra ottica e grazie alla maggiore efficienza ottica di trasmissione del segnale della fibra ottica cava stesa, rispetto a sensori di punto che utilizzino la medesima fibra ottica cava, ma arrotolata, come descritto nella domanda di brevetto WO2008061949A1
Si valuta che il sistema (1) possa raggiungere sensibilità dell’ordine di pochi ppm senza utilizzare sorgenti particolarmente intense o ottiche complesse, fino a pochi ppb qualora si utilizzassero sorgenti laser; e
- infine, procedure di allineamento e calibrazione del sistema (1) sono più semplici rispetto ad un sistema che utilizza più sensori di punto.
Nella figura 2 sono illustrate una pluralità di fibre ottiche cave che si estendono nell’area (2) secondo una struttura a griglia.
Con maggior dettaglio, sono previsti:
- un primo de-multiplexer (40) interposto tra il dispositivo generatore (20) e le prime estremità (10a) di prime fibre 10’ per alimentare in sequenza il segnale ottico nelle prime fibre;
- un primo multiplexer ottico (44) che alimenta i segnali ottici presenti alle seconde estremità (10b) delle prime fibre (10’) ad un primo sensore (24); una possibile implementazione del multiplexer ottico à ̈ costituito da un sistema di switch ottici in guida d’onda
- un secondo de-multiplexer (42) interposto tra un secondo dispositivo generatore (20) e le prime estremità (10a) di seconde fibre (10’’) per alimentare in sequenza il segnale ottico nelle seconde fibre (10’’);
- il circuito di fibre ottiche cave sarà equipaggiato con micropompe, una per ciascuna fibra, o per ciascun gruppo di fibre alimentate dalla stessa sorgente laser, per regolare il flusso dell’aria all’interno delle fibre ottiche cave. Una possibile ma non esclusiva implementazione consiste in un sistema di pompe ed elettrovalvole che selezionano il flusso da un sottoassieme delle fibre ottiche, per velocizzare l’analisi dell’analita e/o per aumentare la concentrazione dell’analita gassoso, e restringere la regione di campionamento
- un secondo multiplexer ottico 45 (di tipo noto) che alimenta i segnali ottici presenti alle seconde estremità (10b) delle seconde fibre 10’’ ad un secondo sensore (24).
Le prime e le seconde fibre ottiche cave 10’, 10’’ sono disposte secondo una struttura a griglia in cui le prime fibre 10’ intersecano le seconde fibre 10’’ in zone diverse A, B, C, ecc della area delimitata 2.
Qualora sia rilasciata una sostanza tossica in una zona A, B, C, ecc. dell’area (2) viene rilevato un allarme per almeno una prima fibra 10’ che passa per una determinata zona e per almeno una seconda fibra 10’’ che passa per la stessa zona. In questo modo, l’unità elettronica 30 può riconoscere le fibre 10’,10’’ interessate all’allarme e risalire alla zona di intersezione delle fibre 10’, 10’’ che con elevata probabilità corrisponde alla zona della area 2 in cui à ̈ stato posto l’attacco chimico.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1.- Sistema per la sorveglianza di una area delimitata (2) all’interno della quale transitano persone, caratterizzato dal fatto di comprendere: - almeno una fibra ottica cava (10) configurata per estendersi attraverso detta area (2); la detta fibra ottica cava (10) essendo provvista per tutta la sua lunghezza di una pluralità di fori (12) che mettono in comunicazione un canale interno (11) della fibra con l’esterno della fibra in alternativa, la detta fibra ottica cava essendo collegata ad un tubicino capillare affiancato alla fibra, provvisto per tutta la sua lunghezza di una pluralità di fori che mettono in comunicazione un canale interno del tubicino capillare e quindi un canale interno della fibra ottica cava con l’esterno della fibra stessa; -mezzi convogliatori (16) atti a realizzare un flusso d’aria forzato lungo detto canale interno (11) della fibra ottica cava; - sorgenti ottiche (20) configurate per alimentare detto segnale ottico ad una prima estremità (10a) della detta fibra ottica cava (10); - sensori ottici (24) atti a rilevare il segnale ottico presente ad una seconda estremità (10b) della fibra; - mezzi di accoppiamento ottico (22a) (22b) (23) (25a) (25b) atti a guidare un segnale ottico dalla sorgente laser ad una estremità della fibra ottica cava e da una estremità della fibra ottica cava ai sensori (21) (24). - interfacce di connessione (15) (17) atti a convogliare il segnale ottico ed il flusso di aria in ingresso e in uscita alle estremità della fibra ottica cava - sistema di acquisizione digitalizzazione e processamento del segnale (30) atti a esaminare lo spettro del segnale ottico rilevato dai detti mezzi sensori (24) al fine di rilevare la presenza di agenti tossici presenti nell’area ed aspirati all’interno del detto canale (11). 2.- Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui sono previste una pluralità di fibre ottiche cave (10’,10’’) che si estendono in detta area secondo una struttura a griglia. 3.- Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui sono previsti mezzi multiplexer o switch ottici(40,42) interposti tra le sorgenti ottiche (20) e le prime estremità (10a) delle dette fibre (10’,10’’) per alimentare in sequenza il detto segnale ottico in dette fibre; essendo inoltre previsti mezzi sommatori ottici (44, 45) che alimentano i segnali ottici presenti alle seconde estremità delle fibre (10’,10’’) ai detti sensori (24). 4.- Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui à ̈ prevista: - una prima pluralità di prime fibre ottiche cave (10’) che ricevono in sequenza alle loro prime estremità (10a) detto segnale ottico e presentano seconde estremità (10b) comunicanti con primi mezzi sensori (24); e - una seconda pluralità di seconde ottiche cave (10’’) che ricevono in sequenza alle loro prime estremità (10a) detto segnale ottico e presentano seconde estremità (10b) comunicanti con secondi mezzi sensori (24); dette prime e dette seconde fibre ottiche cave (10’,10’’) essendo disposte secondo una struttura a griglia in cui le prime fibre increscano le seconde fibre in zone diverse della detta area delimitata; essendo previsto un sistema di acquisizione digitalizzazione e processamento del segnale (30) per rilevare le coppie di prime fibre ottiche e di seconde fibre ottiche per cui à ̈ stata rilevata la presenza di un agente tossico e delimitare la zona della detta area in cui à ̈ presente detto agente tossico.
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