RO125639B1 - Echipament pentru avertizarea depăşirii unor praguri critice de alunecare a versanţilor - Google Patents

Description

Invenția se referă la un echipament pentru avertizarea depășirii unor praguri critice de alunecare a versanților, programate anterior, ținându-se cont de distrugerile ce le pot provoca; momentul ruperii diferitelor straturi este avertizat prin semnale de alarmă sonore de mare intensitate. Nu sunt cunoscute sisteme de avertizare cu semnale sonore a momentelor periculoase de alunecare, în schimb sunt cunoscute metode de observare a evoluției fenomenelor, ținându-se cont de intensitatea precipitațiilor și de nivelul piezometric (nivelul apelor subterane). Se mai cunosc pentru urmărirea evoluției unor deplasări în construcții hidrotehnice niște traductoare inductive, ele având dezavantajul unor precizii scăzute și al unor consumuri mari de energie electrică. Aceste metode de observație au dezavantajul de a nu avertiza în timp optim publicul, în special, pentru evitarea unor distrugeri catastrofale și pierderi de vieți omenești.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui echipament îmbunătățit, montat in situ, în vederea avertizării asupra unor deplasări ale versanților, momente care sunt transmise prin radio la stația dispecer, existând posibilitatea ca local să se declanșeze un semnal acustic de mare intensitate, avertizând publicul de iminența unei catastrofe.

Echipamentul, de avertizare a depășirii unor praguri critice de alunecare a unor versanți, conform invenției, este alcătuit dintr-o stație de bază prevăzută cu traductori (minimum 3), montați pe direcții azimutale diferite, unde sunt preconizate planuri de alunecare, traductori ale căror semnale sunt prelucrate electronic de un microcontroler MC, liniarizate și cu programarea unor praguri critice de lunecare, semnale care pot fi transmise prin radio periodic la o stație dispecer, iar în cazul apariției unei accelerații de alunecare instantanee, să declanșeze un semnal acustic de mare intensitate, avertizând publicul de iminența unui pericol, luându-se măsuri de părăsire imediată a zonei.

Se cunoaște din stadiul tehnicii documentul DE 102004027976 A1 (Meisel Thomas, 2006), care prezintă un sistem de avertizare referitor la alunecări de teren sau avalanșe. Sistemul cuprinde o plasă de protecție, plasată în locul unde se așteaptă o alunecare de teren sau o avalanșă și susținută cu doi piloni metalici. Capetele superioare ale plasei sunt legate la două cabluri ancorate prin resorturi la pământ. Pe cabluri sunt plasați doi senzori, sensibili la deplasările create prin întinderea resorturilor. Fiecare senzor cuprinde un generator magneto-dinamic, care alimentează un transmițător, prevăzut cu antenă. Când o greutate apasă plasa de protecție, resorturile se întind, deplasând cablurile. în dreptul carcasei senzorilor, pe cabluri, sunt prevăzute niște tije cu profil zimțat. în mișcare, ele antrenează câte un pinion care se rotește antrenând rotoarele generatoarelor electrice și creând tensiune pe bornele transmițătoarelor. Pe toată durata cât sunt alimentate, transmițătoarele emit semnale radio către o stație centrală.

într-o altă variantă, pe cablu este plasat un profil de grosime descrescătoare în direcția plasei de protecție. Când resortul este acționat, cablul se mișcă odată cu profilul care antrenează capătul unui element piezoelectric, deformându-l și generând astfel o tensiune electrică la bornele generatorului.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- dispune de un echipament electronic de înaltă tehnologie capabil să proceseze și să interpreteze semnalele specifice fenomenului de alunecare;

- echipamentul poate să dea informații asupra unor direcții de alunecare, stabilindu-se cu precizie profilul de alunecare;

- transmite prin radio, periodic la intervale stabilite, la stația dispecer, date exacte asupra stadiului fenomenului supravegheat, distanța de transmisie (bătaia dispozitivului de transmisie) fiind adaptabilă;

RO 125639 Β1

- echipamentul este dotat cu mijloace antifraudă atât pentru echipamentul principal 1 propriu-zis (stația de bază), cât și pentru pilonii de control ce sunt în contact direct cu senzorii.3

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1, 2,

3, 4 și 5, care reprezintă:5

- fig. 1, vedere de sus a echipamentului instalat în teren;

- fig. 2, secțiune trasversală prin traductor de presiune capacitiv;7

- fig. 3, secțiune trasversală prin senzorul de presiune capacitiv (stadiul tehnicii);

- fig. 4, schema electrică bloc de funcționare a echipamentului;9

- fig. 5, reprezentare grafică a semnalelor generate de senzorii de presiune capacitivi.

Echipamentul pentru avertizarea depășirii unor praguri critice de alunecare a 11 versanților, conform invenției, conține o stație de bază 1 (fig. 1), ce este montată de o parte a unei zone de rupere a unor straturi 2, iar de cealaltă parte a zonei sunt montați pilonii de 13 control 3. De obicei, stația de bază 1 este bine prinsă în teren, într-o zonă stabilă a terenului, și poziționată pe direcția N-S a zonei, având dispuși, de exemplu, pe trei direcții azimutale, 15 trei piloni de control 3, care sunt în legătură, prin intermediul unor cabluri de tracțiune 4, cu niște dispozitive tensometrice 5. în momentul în care zona studiată începe să alunece, pilonii 17 de control 3 execută forțe de tracțiune asupra dispozitivelor tensometrice 5, obținându-se semnale s1, s2 și s3 (fig. 5) proporționale cu aceste deplasări; în condițiile creșterii accele- 19 rației de alunecare, va crește și forța de tracțiune, ceea ce duce la apariția unui semnal maxim, corespunzător unei deplasări maxime, ceea ce va duce la declanșarea unui semnal 21 acustic și la transmiterea unui semnal SOS către dispecerat; pentru a se înlătura fenomenele de smulgere voită sau accidentală atât a stației de bază, cât și a pilonilor de control, sunt 23 prevăzuți piloni dotați cu sisteme de geometrie variabilă în teren, în sine cunoscute.

Echipamentul mai conține unul sau mai multe dispozitive tensometrice 5, formate 25 dintr-un cilindru metalic 6 (fig. 2), în interiorul căruia este montat un senzor de presiune capacitiv 7, prevăzut cu un orificiu central 8, prin care trece un cablu subțire 9 al cărui capăt 27 este prins de o armătură metalică de referință 10, care sub acțiunea unei forțe de tracțiune, acționează asupra senzorului. Firul subțire 9 trece prin centrul unei rondele metalice 11, 29 fixată prin niște opritori 12 și niște șuruburi 13 în cilindrul metalic 6, rondelă care sprijină senzorul, blocându-i deplasarea în interiorul cilindrului. Pentru a mări elongația deplasării, 31 firul 9 este prins prin intermediul unui disc 14 ce este în legătură cu un resort elastic 15; capătul celălalt al resortului este prins de o tijă 16, care este deplasată în interiorul unei mufe 33 17 și terminat la capăt cu o cremalieră 18 de care se prinde cablul de tracțiune al pilonului de control. 35

Senzorul capacitiv de presiune (RO 122977) este alcătuit dintr-o sferă din cauciuc 19 (fig. 3) sau dintr-un alt material elastic, ce este montată într-o cavitate a rondelei metalice 37 11, în sferă sunt inserate trei armături metalice sub formă de disc, una fiind o armătură de referință 20, iar alte două armături sunt poziționate la distanțe egale față de armătura de 39 referință, o armătură superioară 21 este poziționată deasupra, iar o altă armătură inferioară 22 este poziționată sub armătura de referință, formându-se astfel două capacități plane c1 41 și c2, cele trei armături sunt conectate cu niște fire 23, 24, 25 la un convertor capacitate-număr 26, în sine cunoscut, ce este alimentat de la un acumulator AC, armătura 43 de referință 20 fiind conectată la masa acumulatorului AC, un fir de tensionare 9 este lipit de armătura de referință 20, transferul de date dintre convertorul capacitate număr și 45 microcontrolerul MC se face printr-o magistrală serială I2C, în sine cunoscută;

RO 125639 Β1

Când forța longitudinală de tracțiune ce acționează asupra firului de tensionare 9 este nulă, valorile capacităților c1 și c2 sunt egale, diferența dintre acestea este zero, iar convertorul capacitate-număr 26 va genera un semnal digital de valoare 0x8000 (reprezentare pentru valoarea zero, în hexazecimal, pe 16 biți). Când asupra firului de tensionare se exercită o forță longitudinală de tracțiune, armătura de referință 20 va exercita o forță de deformare asupra sferei 19 și se va apropia de armătura inferioară, făcând ca valoarea capacității c2 să crească; sub influența forței de deformare, prin intrarea forțată a sferei 19 în cavitatea rondelei metalice 11, armătura superioară 21 se va îndepărta de armătura de referință, ducând la micșorarea valorii capacității c1. Diferența dintre cele două capacități c2-c1 va fi mai mare decât zero, iar această valoare este dependentă de forța de tracțiune ce se exercită asupra firului de tensionare 9.

Schema bloc de funcționare a dispozitivului conține, în exemplul de realizare, trei senzori capacitivi de presiune P1, P2, P3, conectați la un modul de comunicare serial MI2C (fig. 4), transferul de date dintre traductori și blocul MI2C fiind făcut prin protocolul I2C. Semnalele sunt stocate pentru o perioadă scurtă într-o memorie RAM, de unde sunt preluate și liniarizate de un bloc BLC, care are la ieșire trei semnale s1, s2 și s3 (fig. 5) corespunzătoare celor trei senzori și sunt direct proporționale cu valoarea deplasării terenului, identificându-se și direcția pe care această valoare este maximă. Blocul de programare a pragurilor critice BPPC compară nivelurile semnalelor primite de la blocul BLC, s1, s2 și s3 cu valorile prestabilite de deplasare programate și considerate periculoase, reprezentate printr-un nivel de prag ref și ia decizia de a trimite sau nu un semnal acustic local de avertizare. Citirea și compararea semnalelor se face la intervale de timp prestabilite de către utilizator, aceste intervale putând fi de ordinul orelor, zilelor sau săptămânilor. întreaga informație este transmisă prin radio spre o stație dispecer prin blocul transiever radio TR, transmiterea informației se poate face ori de câte ori o solicită utilizatorul și în mod obligatoriu la apariția unui eveniment SOS de depășire a nivelului de prag ref. Nivelurile de deplasare pot fi citite local prin blocul AD, întreg sistemul fiind alimentat de la un acumulator AC. în cazul depășirii unor niveluri critice de alunecare, va fi emis un semnal acustic local prin blocul BA.

Claims (3)

1. Echipament pentru avertizarea depășirii unor praguri critice de alunecare a 3 versanților, realizat în scopul avertizării unor praguri critice de alunecare a unor versanți, caracterizat prin aceea că acesta conține o stație de bază (1) montată vertical în sol, într-o 5 zonă stabilă a terenului ce trebuie supravegheat, de o parte a unei zone de rupere (2), iar de cealaltă parte a zonei de rupere (2) se montează în teren vertical niște piloni de control 7 (3), ce sunt în legătură, prin intermediul unor fire de tracțiune (4), cu niște dispozitive tensometrice (5) ce sunt dispuse azimutal, de exemplu după trei direcții, considerate că ar deveni 9 direcții de alunecare.

2. Echipament conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în componența 11 dispozitivului tensometric (5), intră un cilindru metalic (6) în care este poziționat un senzor capacitiv de presiune (7), prevăzut cu un orificiu central (8), care permite trecerea unui fir de 13 tracțiune (9), partea inferioară a dispozitivului tensometric sprijinindu-se pe o rondelă (11) fixată în cilindru prin niște șuruburi (13), un capăt al firului (9) fiind prins de un disc (14), iar 15 de același disc este prins un arc (15) al cărui capăt inferior este prins la rândul său de o tijă (16) ce se deplasează într-o mufă (17), fiind acționată prin intermediul unei cremaliere de un 17 fir de tracțiune, pentru emiterea semnalelor de observație.

3. Echipament conform revendicărilor 1 și 2, a cărui schemă electrică de funcționare 19 conține trei senzori capacitivi de presiune conectați printr-un modul (MI2C) la o memorie RAM, semnalele de la ieșirea acesteia fiind liniarizate printr-un bloc (BLC), urmând să fie 21 comparate cu valorile pragurilor critice programate conform unor distanțe de alunecare considerate periculoase, valori care sunt stocate într-un bloc (BPPC), urmând să fie lansat 23 semnal acustic de avertizare locală și de transfer pe cale radio a rezultatelor la dispeceratul de supraveghere, datele obținute putând fi afișate local printr-un bloc (AD), întregul 25 echipament fiind alimentat de un acumulator electric de utilizare îndelungată, blocurile (MI2C, RAM, BLC, BPPC) fiind implementate într-un microcontroler (MC). 27