WO2012172141A1 - Dispositivo para el seguimiento remoto de masas de agua y procedimiento de gestión y operación remotas y simultáneas de un conjunto de dichos dispositivos - Google Patents

Dispositivo para el seguimiento remoto de masas de agua y procedimiento de gestión y operación remotas y simultáneas de un conjunto de dichos dispositivos Download PDF

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Raúl GARCÍA CRUZ
Francisco Javier GUTIÉRREZ ROYO
Gabriel NAVARRO ALMENDROS
Javier Tomás RUIZ SEGURA
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    • G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems

Definitions

  • the present invention refers to a remote water mass tracking device by means of a GPS positioning device equipped with a telecommunications modem and an electronic control board, which Hereinafter it will be referred to as a "GPS locator”, enclosed inside a floating and sealed container, which hereafter will be referred to as a "float”, as well as the procedure for the simultaneous management and operation of a set of one or more of such devices.
  • GPS locator a GPS positioning device equipped with a telecommunications modem and an electronic control board
  • float a floating and sealed container
  • the invention falls within the field of the monitoring of spills, such as hydrocarbons or pollutants, the rapid marking of water bodies for the monitoring of the remains of a shipwreck during the marine rescue work, the monitoring of harmful swarms of marine organisms, the Lagrangian characterization of currents and the location of anchorages.
  • these devices are used to characterize the Lagrangian dynamics of a given body of water. This is useful for generating data banks to feed and / or validate computational fluid dynamics models (Salman et al. 2006), to perform the calibration / validation of HF radar stations for the measurement of surface currents (Ohlmann et al. 2006) and to monitor spills at sea (Goodman et al. 1995), among other applications.
  • the main requirements are that the device is able to faithfully follow the movement of the water parcel in which it is immersed and that it can send its position regularly to a remote server.
  • there are numerous references in the literature that allow us to understand how the design and construction of these devices should be addressed to guarantee these requirements Choereskin et al. 1989, Kirwan et al. 1975 and 1978, Niiler et al. 1987 and 1995, Ohlman et al. 2005, Sybrandy et al. 2009
  • these devices should be validated and / or calibrated in the field (Gasser et al. 2001, Geyer et al. 1989).
  • the present invention consists of a remote monitoring device for water bodies, such as the one described in the "Object of the invention” section, whose float presents a series of novelties and technical advantages with respect to the state of the art, as well as in a remote and simultaneous management and operation procedure of a set of at least one of those devices.
  • - a lower cylinder whose purpose is to accommodate at its lower end the heaviest elements, mainly the energy accumulators, so that the center of mass of the buoy is below the waterline and as separated as possible from it; optionally, it incorporates at its lower end a perforated appendix for anchoring accessories.
  • the excess buoyancy induced by the empty space of this cylinder is compensated with the concavities described in the second space - a second cavity, essentially inverted trunk-conical, to provide the buoy with greater stability against off-vertical displacements compared to other geometries (spherical, cylindrical and ellipsoidal).
  • the third space already on the waterline, consists essentially of another trunk-conical platform, with a larger diameter greater than or equal to the larger diameter of the second space.
  • the fourth space is mainly dedicated to housing the GPS and communications signal reception antennas. Its size should be as small as possible, compatible with the size of the antennas, to prevent the friction with the wind from degrading the monitoring of the water parcel by the tracking device. Finally, the tightness of the float is achieved by means of a plug and a gasket.
  • the center of gravity of the whole assembly moves further away from the waterline than in any of the existing models and, therefore, the stability of the design is improved against off-vertical displacements induced by wind and / or the swell and; as a counterpart, the empty space that is introduced provides additional buoyancy to the set, but this is compensated through the second technical improvement described in the following paragraph.
  • the amount of energy accumulation elements that can be added to the device and, therefore, the autonomy thereof is also increased.
  • the space to accommodate batteries is increased, so that the autonomy of the buoy is increased in case of not using any power generation element.
  • the space that gives buoyancy to the set which has an essentially inverted trunk-conical geometry, incorporates concavities that reduce the volume of water dislodged by this space and whose dimensions allow compensating the excess buoyancy introduced by the mentioned empty space in the previous paragraph; in this way, a second technical advantage is introduced, which is the greatest versatility available to choose the dimensions of the trunk-cone (height, ratio of major and minor diameters) to reach a compromise between buoyancy of the whole set and stability for off-vertical displacements.
  • the concavities introduced in the lower trunk-conical space allow to compensate a possible excess of buoyancy and extend the versatility when fixing the geometry of said space
  • THIRD the upper cavity is designed to house the communications and GPS antennas, separating them as much as possible from the waterline, as well as to introduce all electronic elements inside the float. This greater separation of the waterline from the antennas and the fact that they are inside a watertight cavity minimizes their deterioration, increases the capture of GPS and communications signals, and, finally, as the design of the rest of the float maximizes the verticality recovery capacity, the synchronization losses of the GPS locator with the global positioning satellite network and the occasional losses of the telecommunications channel are reduced.
  • the antennas are more separated from the waterline than in other designs, the number of erroneous position data is reduced due to lack of synchronization with the GPS satellite network; Likewise, the interruption of communications is reduced due to changes in the orientation of the communications antenna and their deterioration because they are not exposed to the weather.
  • FOURTH new mechanical elements are added to the design to facilitate the anchoring of accessories and that the operator can adapt their use to different applications with more versatility.
  • THIRD the basic information units that exchange the different elements involved
  • FIFTH the flow of basic information units between the different elements in order to achieve a framework for efficient management and operation of applications that use the type of devices presented in this report.
  • the elements involved in the procedures are: one or more of those devices, the hierarchy of priorities (Pl to P3) of the information units, the basic information units (Ul to U8) with the assignment of their priorities (Pl to P3).
  • the procedure details the flow of said information units between the different elements involved.
  • - water mass monitoring devices each containing a GPS locator, understood as defined in the "Object of the invention”section;
  • remote management and operation center consisting of at least one general purpose computer equipment communicated with all these devices and implementing a system of reallocation of priorities;
  • the basic information units that are exchanged in this procedure are the following:
  • the procedure identifies special basic information units, generated in the monitoring devices and called events, that respond to the detection of changes in their operation status and that may affect their operation and / or imply a significant change in their operation and / or the information they generate. They are the only units of information that, optionally, can be forwarded to the additional set of operators and / or supervisors. According to their priority, they are divided into two groups:
  • the Ul type information units are generated in the remote management and operation center on request (U1 P ) of the local operator and are directed to one of the tracking devices.
  • the response (U1 R ) or lack of response by said device is interpreted by the remote management and operation center as an accessible or non-accessible device respectively, reflecting this fact in the user interface for local operator knowledge.
  • These information units require a communications channel that can implement the conditions established by the priority of type Pl.
  • the U2 type information units are generated in the remote management and operation center at the request of the local operator and are directed to one of the tracking devices. These information units require a communications channel that can implement the conditions established by the priority of type Pl or P2
  • the U3 type information units are generated in the tracking devices and sent to the remote operation and operation center for storage and knowledge by the local operator. These information units require a communications channel that can implement the conditions established by the P2 priority
  • the U4 type information units are generated at regular intervals in the monitoring devices and are sent, also at regular intervals, but not necessarily with the same cadence, to the remote management and operation center for storage and knowledge by the local operator .
  • These information units require a communications channel that can implement the conditions established by the priority of type P2 or P3.
  • Information units type U5 are generated in the remote management and operation center at the request of the local user. These information units require a communications channel that can implement the conditions established by the priority of type P2 or P3.
  • the information units type U6 are generated in the monitoring devices and are directed to the remote management and operation center for storage and knowledge by the local operator. These information units require a communications channel that can implement the same conditions as those of the channel for the U5 information units.
  • the U7 type information units are generated in the monitoring devices and are directed to the remote management and operation center for storage and knowledge by the local operator. These information units require a communications channel that can implement the conditions established by the priority of type Pl or P2.
  • the remote management and operation center can be configured to redistribute these information units to the additional set of operators and / or supervisors. This redistribution may imply, by the remote management and operation center, a change in the level of priority of the information (which in the procedure has been described as a "system of reallocation of priorities"), turning these units into similar ones. , as for the information they carry, with lower priority than the original.
  • the U8 type information units are generated in the monitoring devices and are directed to the remote management and operation center for storage and knowledge by the local user. These information units require a communications channel that can implement the conditions established by the priorities of type P2 or P3.
  • the remote management and operation center can be configured to redistribute these information units to the additional set of operators and / or supervisors.
  • the remote water mass monitoring device comprises at least one GPS modem, a GPS antenna, a telecommunications modem, a telecommunications antenna, energy storage modules and a buoy management module, all of them enclosed. in a waterproof float. It also includes:
  • a lower cylinder open at its upper edge, to accommodate the energy storage modules. Its purpose is to accommodate at its lower end the heaviest elements, mainly the energy accumulators, so that the center of mass of the buoy is below the waterline and as separated as possible from it; optionally, it incorporates at its lower end a perforated appendix for anchoring accessories.
  • the excess buoyancy induced by the empty space of this cylinder is compensated with the concavities described in the first trunk-conical body;
  • This body is to provide the buoy with greater stability against off-vertical displacements compared to other geometries (spherical, cylindrical and ellipsoidal).
  • the possible excess of buoyancy introduced by the empty space in the upper part of the first space and of this second one is compensated by the incorporation of concavities around the outer surface of this cavity that reduce the amount of water displaced by the float when submerged in a fluid
  • most of the electronic elements of the buoy can be housed, although some of them, the heaviest ones, can also go immediately above the energy accumulation elements;
  • a cylindrical element with its upper end domed and joined by its lower end to the smaller diameter end of the second trunk-conical shape, where the GPS reception antenna and the telecommunications antenna are housed.
  • This element is mainly dedicated to housing the GPS and communications signal reception antennas. Its size should be as small as possible, compatible with the size of the antennas, to prevent the friction with the wind from degrading the monitoring of the water parcel by the tracking device. Finally, the tightness of the float is achieved by means of a plug and a gasket.
  • the GPS modem, the telecommunications modem and the buoy management module are housed in a space between the antennas and the energy storage modules.
  • the larger diameter ends of the first and second truncated cone bodies are joined by the interposition of a cylindrical body.
  • the larger diameter end of the second conical trunk body comprises being of greater diameter than the larger diameter end of the first conical trunk body joining both ends by an annular body.
  • the cylindrical element comprises at least one plug and at least one rubber gasket to ensure the buoy float tightness.
  • the device has a hole in the upper face of the second trunk-conical body in correspondence with each of the at least 3 concavities of the first trunk-conical body, for anchoring accessories.
  • it has a perforated appendix on the lower face of the lower cylinder for anchoring accessories.
  • the walls of the cylindrical element are at least 50% longer than the larger diameter of the bulged part to move the antennas away from the buoyant waterline.
  • the outer face of the second conical trunk body comprises integrating solar cells connected to the energy storage modules.
  • the remote and simultaneous management and operation procedure of a set of water mass tracking devices comprises at least making use of a tracking device, a remote management and operation center, which in turn comprises at least a computer equipment with Internet access and wireless media, information storage media, a user interface for at least one local operator and at least one electronic device for sending and receiving notifications from at least one remote operator, a hierarchy of priorities and a set of basic information units that have a priority level assigned within the priority hierarchy.
  • the hierarchy of priorities comprises a maximum of three levels that are:
  • Priority level P2 related to an information exchanged whose reception must be guaranteed, allowing a previously defined period of time between sending and receiving it;
  • priority level P3 relative to the information exchanged whose reception is selected between a reception known by the sender and a reception not known by the sender.
  • the process comprises the following phases,
  • the process comprises the following phases:
  • the process comprises the following phases:
  • the parameters requested by the management and remote operation center are selected from variables generated by the GPS modem, an internal temperature of the tracking device, a power level of the device and a combination thereof.
  • the method comprises periodically sending from at least one tracking device parameters registered by the device, with a priority level selected between a priority level P2 and a priority level P3, to the management center and remote operation
  • the parameters sent periodically by the at least one device are selected from some variables generated by the GPS modem, an indoor temperature of the tracking device, a power level of the device and a combination thereof.
  • the process comprises the following phases:
  • the device configuration change request comprises being a request selected from:
  • the process comprises the following phases:
  • the device configuration change request comprises being a request selected from: a request to change the configuration of a record rate of some variables generated by the GPS modem;
  • the method comprises generating critical events in the at least one Tracking device and send them, with a priority level Pl, to the remote management and operation center.
  • the method comprises generating a critical event when a circumstance selected from:
  • the power level of the device is below a minimum power threshold
  • the internal temperature of the device is above a maximum temperature threshold
  • the device leaves a geographical region previously delimited by the local user
  • the device enters a geographical region previously delimited by the local operator; Y,
  • the method comprises generating critical events in the at least one tracking device and sending them, with a priority level P2, to the remote operation and management center.
  • a critical event is generated when a circumstance selected from:
  • the power level of the device is below a minimum power threshold
  • the internal temperature of the device is above a maximum temperature threshold
  • the device leaves a geographical region previously delimited by the local operator; the device enters a geographical region previously delimited by the local user; Y,
  • non-critical events are generated in the at least one tracking device and send them, with a priority level P2, to the remote management and operation center.
  • a noncritical event is generated when a circumstance selected from:
  • the supply voltage of the device becomes between the average and minimum voltage thresholds.
  • non-critical events are generated in the at least one tracking device and send them, with a priority level P3, to the remote management and operation center.
  • a noncritical event is generated when a circumstance selected from:
  • the method comprises reassigning the priority level of Pl to P2 to critical events and forwarding critical events from the remote operation and management center to the electronic devices of the remote operators.
  • the method comprises reallocating the priority level from P2 to P3 to the Critical events and forward critical events from the remote operation and management center to the electronic devices of remote operators.
  • the method comprises reallocating the priority level from P2 to P3 to non-critical events and forwarding non-critical events from the remote operation and management center to the electronic devices of the remote operators.
  • the method comprises forwarding the critical events from the remote operation and management center to the electronic devices of the remote operators.
  • the method comprises forwarding non-critical events from the remote operation and management center to the electronic devices of the remote operators.
  • Figure 1 Shows an elevation view (a), plan (b) and profile (c) of the float of a water mass tracking device with four concavities.
  • Figure 2. Example of realization of a remote monitoring device for water bodies, with a float with three concavities and autonomous battery power.
  • FIG. 3 Example of carrying out the remote management and operation procedure, where the elements involved and the concretion of the communication channels chosen to implement the priority levels of the invention are shown.
  • Figure 4.- Shows an explanation of the flow of the basic information units of the remote management and operation procedure described in Figure 3.
  • Figure 1 shows a sketch of the proposed geometry for the float of a buoy with four concavities. In her the following spaces are distinguished:
  • the hollow lower cylinder (1) whose purpose is to house the heaviest elements, mainly the batteries of the feeding stage (11), so that the center of gravity of the buoy moves away from the waterline ( 5) .
  • a perforated appendix is incorporated at its lower end for anchoring accessories (10)
  • the third space (3) is a platform, also trunk-conical, of a larger diameter greater than or equal to the larger diameter of the second space (2).
  • the fourth space (4) which houses the GPS and communications signal reception antennas (13), is opened to introduce the elements (11), (12) and (13) into the float.
  • the tightness of the float is achieved by means of a plug (8) and a rubber seal (9).
  • Figure 2 presents a concrete example of the realization of a remote monitoring device for water bodies, in this case, with a float with three concavities and autonomous battery power.
  • a and b On the left side of this figure (a and b), the arrangement of the elements that constitute the tracking device is presented:
  • This space houses a battery bank (22), in this particular example, of 6 elements connected in parallel each of which consists of 3x3 1.5-volt alkaline batteries of type AA connected in series (13.5 volts total)
  • figure 2.d shows the upper cylindrical space (27) of 90 mm in diameter, 30 mm high with an opening at its upper end of 75 mm equipped with a thread (28) and a settlement for a rubber seal (29) annular or O-ring 4 mm thick and 4 mm wide
  • the float ends, at its upper end, with a hollow plug (30) provided with a thread, cylindrical geometry terminated at its upper end by means of a spherical cap, 150 mm high and 90 mm in diameter.
  • the plug cavity houses the commercial GPS locator (21), with the integrated antennas.
  • FIGS 3 and 4 show an embodiment of the remote management and operation procedure.
  • This computer (51) has a telephone modem (55) (GSM) to implement exchanges of priority information Pl and P2, and has an Internet connection to implement exchanges of priority information P3 and P2 simultaneous to P2 that we implement with the telephone modem.
  • GSM telephone modem
  • P2 Internet connection to implement exchanges of priority information P3 and P2 simultaneous to P2 that we implement with the telephone modem.
  • the computer is also responsible for making the broadcast of the notification of events to the additional group of remote operators / supervisors via SMS (P2).
  • GSM communications (priorities Pl and P2) between the devices and the operation center are carried out through the base station (41) and the telephone service provider (42).
  • Figure 4 shows a detail of the flow of the basic information units for performing the remote management and operation procedure described in Figure 3.
  • the information units U3, U4, U6, U7 and U8 have their origin in the water mass tracking devices (40).
  • the response (U1 R ) or absence thereof to the request (U1 P ) associated with the information unit Ul also originates there. All these information units are received by the remote management and operation center (50), which is managed by an operator (52).
  • the operation center (50) is the origin, among others, of the information units Ul, U2 and U5, which have as their destination any of the water mass tracking devices (40). Additionally, the center of operation is also the origin of the information units U7 and U8 (events) arriving from the tracking devices (40), which can be redeployed to a new destination, in this case, the additional set of operators and supervisors (54).
  • the information unit U7 broadcast by the remote management and operation center (50) contains the same information as the original unit U7 with priority Pl, but the priority of said information unit is reassigned to a lower priority level P2, in the operation center that implements a system of reallocation of priorities (53).
  • the devices (40) and the operation center (50) can exchange information units of the type Ul, U2 and U7, through the P2 channel the units U2, U3, U4, U5, U6 , U7 and U8, and through channel P3 the units U4, U5, U5, U7 and U8.
  • Channel P2 is also used to broadcast the events U7 (P2) and U8 from the operation center (50) to the additional set of operators (54).
  • Figure 4 shows a physical embodiment of the procedure that, schematically, has been described for Figure 3.

Abstract

Dispositivo de seguimiento remoto de masas de agua mediante un dispositivo de posicionamiento GPS dotado de un módem de telecomunicaciones y una placa de control electrónico, lo que de aquí en adelante ser denominado "localizador GPS", encerrado en el interior de un recipiente flotante y estanco, lo que de aquí en adelante se denominar flotador, as como al procedimiento de gestión y operación simultanea de un conjunto de uno o varios de dichos dispositivos.

Description

DISPOSITIVO PARA EL SEGUIMIENTO REMOTO DE MASAS DE AGUA Y PROCEDIMIENTO DE GESTIÓN Y OPERACIÓN REMOTAS Y SIMULTÁNEAS
DE UN CONJUNTO DE DICHOS DISPOSITIVOS
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo de seguimiento remoto de masas de agua mediante un dispositivo de posicionamiento GPS dotado de un módem de telecomunicaciones y una placa de control electrónico, lo que de aquí en adelante será denominado "localizador GPS", encerrado en el interior de un recipiente flotante y estanco, lo que de aquí en adelante se denominará "flotador", asi como al procedimiento de gestión y operación simultánea de un conjunto de uno o varios de dichos dispositivos.
Asi, la invención se enmarca dentro del campo del seguimiento de vertidos, como pueden ser hidrocarburos o contaminantes, del marcado rápido de masas de agua para el seguimiento de los restos de un naufragio durante las labores de rescate marítimo, del seguimiento de enjambres nocivos de organismos marinos, de la caracterización lagrangiana de corrientes y de la localización de fondeos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Entre los productos que existen actualmente en el mercado para realizar el seguimiento de masas de agua superficiales por medio de localizadores GPS se encuentran: boya MD02 de la empresa Albatros Marine Technologies, boya modelos SVP y Microstar de la empresa Pacific Gyre, boyas de la serie SVP de la empresa Metocean, boya TRBUOY de la empresa Marexi, boya MLi de la empresa Marine Instruments, boya ClearSat-1 de la empresa Clearwater y boya ArgoDrifter de la empresa Technocean. También existen o han existido modelos no comerciales (Austin et al., 2004; Gutiérrez et al. 2009) que han sido construidos para uso propio, sin propósitos comerciales.
Principalmente, estos dispositivos se utilizan para caracterizar la dinámica lagrangiana de una determinada masa de agua. Esto es útil para generar bancos de datos para alimentar y/o validar modelos de dinámica de fluidos computacional (Salman et al. 2006), para realizar la calibración/validación de estaciones de radar HF para la medida de corrientes superficiales (Ohlmann et al. 2006) y para realizar el seguimiento de vertidos en el mar (Goodman et al. 1995), entre otras aplicaciones.
También existen dispositivos flotantes con propósitos diferentes, pero cuya geometría se puede considerar el estado de la técnica más próximo en relación a la invención que se presenta en esta memoria. Es el caso de los flotadores de las luces de salvamento.
En cuanto al diseño, los principales requisitos son que el dispositivo sea capaz de seguir fielmente el movimiento de la parcela de agua en que se encuentra inmerso y que pueda enviar su posición regularmente a un servidor remoto. A este respecto, existen numerosas referencias en la literatura que permiten entender cómo debe abordarse el diseño y construcción de estos dispositivos para garantizar estos requisitos (Chereskin et al. 1989, Kirwan et al. 1975 y 1978, Niiler et al. 1987 y 1995, Ohlman et al. 2005, Sybrandy et al. 2009) y cómo estos dispositivos deben validarse y/o calibrarse en campo (Gasser et al. 2001, Geyer et al. 1989) .
En cuanto a la gestión y operación remotas de dichos dispositivos, el único documento conocido en el estado de la técnica para gestionar y operar este tipo de dispositivo es el manual de usuario en inglés, más completo que el español, de la boya MD02, donde no se encuentra ningún elemento que ponga en entredicho la novedad del procedimiento que en esta memoria se describe.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención consiste en un dispositivo de seguimiento remoto de masas de agua, como el descrito en la sección "Objeto de la invención", cuyo flotador presenta una serie de novedades y ventajas técnicas con respecto al estado de la técnica actual, asi como en un procedimiento de gestión y operación remotas y simultáneas de un conjunto de al menos uno de esos dispositivos.
En relación a la geometría para el flotador de los dispositivos de seguimiento de las masas de agua, en ella se distinguen los siguientes espacios o cavidades, descritas ordenadamente de abajo hacia arriba:
- un cilindro inferior cuya finalidad es la de alojar en su extremo inferior los elementos más pesados, principalmente los acumuladores de energía, para que el centro de masas de la boya quede por debajo de la línea de flotación y lo más separado posible de ésta; opcionalmente, incorpora en su extremo inferior un apéndice perforado para el anclaje de accesorios. El exceso de flotabilidad inducido por el espacio vacío de este cilindro se compensa con las concavidades que se describen en el segundo espacio - una segunda cavidad, esencialmente tronco-cónica invertida, para dotar a la boya de mayor estabilidad frente a desplazamientos fuera de la vertical comparado con otras geometrías (esférica, cilindrica y elipsoidal) . El posible exceso de flotabilidad introducido por el espacio vacío en la parte superior del primer espacio y de éste segundo se compensa con la incorporación de concavidades alrededor de la superficie exterior de esta cavidad que reducen la cantidad de agua desplazada por el flotador al ser sumergido en un fluido. En este espacio, pueden ir alojados la mayoría de los elementos electrónicos de la boya, aunque algunos de ellos, los más pesados, también pueden ir inmediatamente por encima de los elementos de acumulación de energía
- el tercer espacio, ya sobre la línea de flotación, consta esencialmente de otra plataforma tronco-cónica, de diámetro mayor superior o igual al diámetro mayor del segundo espacio. Opcionalmente, puede existir un espacio cilindrico entre los espacios segundo y tercero cuyo diámetro es igual al diámetro mayor del tronco-cono des espacio dos. Esta parte de la geometría dificulta que la boya se hunda en caso de fuerte oleaje, actuando de freno frente a oscilaciones y/o esfuerzos verticales. También puede servir de soporte para alojar elementos de captación de energía ambiental, en caso de optar por este tipo de alimentación autónoma. Por cada una de las concavidades del espacio segundo, existe, al menos, una perforación estanca en el flotador, que atraviesa los espacios segundo y tercero, para facilitar el anclaje de accesorios
el cuarto espacio se dedica, principalmente, a albergar la antenas de recepción de la señal GPS y la de comunicaciones. Su tamaño debe ser lo más pequeño posible, compatible con el tamaño de las antenas, para evitar que el rozamiento con el viento degrade el seguimiento de la parcela de agua por parte del dispositivo de seguimiento. Finalmente, la estanqueidad del flotador se logra por medio de un tapón y una junta.
En relación al dispositivo, la propuesta de la presente invención proporciona las siguientes mejoras técnicas fundamentales con respecto a estos dispositivos:
PRIMERA, se alejan sustancialmente de la línea de flotación los elementos que almacenan y proporcionan energia al localizador GPS, generalmente los elementos más pesados, de las cavidades que proporcionan la flotabilidad al conjunto, alargando la cavidad que los encierra. De esta manera, el centro de gravedad de todo el conjunto se aleja más de la linea de flotación que en cualquiera de los modelos existentes y, por ello, se mejora la estabilidad del diseño frente a desplazamientos fuera de la vertical inducidos por el viento y/o el oleaje y; como contrapartida, el espacio vacio que se introduce aporta flotabilidad adicional al conjunto, pero esta es compensada a través de la segunda mejora técnica que se describe en el siguiente párrafo. Al aumentarse el tamaño de esta cavidad, también se aumenta la cantidad de elementos de acumulación de energía que pueden añadirse al dispositivo y, por ende, la autonomía del mismo. Así, se aumenta el espacio para alojar baterías, por lo que se aumenta la autonomía de la boya en caso de no utilizar ningún elemento de generación eléctrica .
SEGUNDA, al espacio que da flotabilidad al conjunto, que tiene una geometría esencialmente tronco-cónica invertida, se le incorporan unas concavidades que reducen el volumen de agua desalojado por este espacio y cuyas dimensiones permiten compensar el exceso de flotabilidad introducido por el espacio vacío mencionado en el párrafo anterior; de esta manera, se introduce una segunda ventaja técnica que es la mayor versatilidad de que se dispone para elegir las dimensiones del tronco-cono (altura, relación de diámetros mayor y menor) para llegar a un compromiso entre flotabilidad de todo el conjunto y estabilidad para desplazamientos fuera de la vertical. Las concavidades introducidas en el espacio tronco-cónico inferior, permiten compensar un posible exceso de flotabilidad y amplían la versatilidad a la hora de fijar la geometría de dicho espacio
TERCERA: la cavidad superior está pensada para alojar las antenas de comunicaciones y GPS, separándolas lo más posible de la línea de flotación, así como para introducir todos los elementos electrónicos en el interior del flotador. Esta separación mayor de la línea de flotación de las antenas y el hecho de que estén dentro de una cavidad estanca minimiza el deterioro de las mismas, aumenta la captación de las señales GPS y de comunicaciones, y, por último, como el diseño del resto del flotador maximiza la capacidad de recuperación de la verticalidad, se reducen las pérdidas de sincronización del localizador GPS con la red de satélites de posicionamiento global y las pérdidas ocasionales del canal de telecomunicaciones. En conclusión, al estar las antenas más separadas de la línea de flotación que en otros diseños, se reduce el número de datos de posición erróneos por falta de sincronización con la red de satélites GPS; así mismo se reduce la interrupción de las comunicaciones por cambios en la orientación de la antena de comunicaciones y el deterioro de las mismas por no estar expuestas a la intemperie.
CUARTA, se añaden nuevos elementos mecánicos al diseño para facilitar el anclaje de accesorios y que el operario pueda adaptar su uso a las diferentes aplicaciones con más versatilidad .
La descripción del procedimiento de gestión y operación remota que se realiza en la presente propuesta incluye :
PRIMERO, los elementos involucrados en una aplicación típica de seguimiento de masas de agua con un conjunto de al menos un dispositivo de los descritos en la invención anterior; SEGUNDO, una jerarquía de prioridades para el intercambio de unidades de información entre aquellos elementos ;
TERCERO, las unidades de información básica que se intercambian los diferentes elementos involucrados;
CUARTO : la asignación de niveles de prioridad a dichas unidades de información básica
QUINTO, el flujo de las unidades de información básica entre los diferentes elementos con el fin de conseguir un marco para una gestión y operación eficientes de las aplicaciones que utilizan el tipo de dispositivos que se presentan en esta memoria.
En relación al procedimiento de gestión y operación remotas y simultáneas de los dispositivos de seguimiento de masas de agua descritos en los apartados anteriores, los elementos involucrados en el procedimientos son: uno o varios de esos dispositivos, la jerarquía de prioridades (Pl a P3) de las unidades de información, las unidades de información básica (Ul a U8) con la asignación de sus prioridades (Pl a P3) . Así mismo, el procedimiento detalla el flujo de dichas unidades de información entre los diferentes elementos involucrados.
Entre los elementos involucrados en una aplicación genérica que utilice el tipo de dispositivos descritos en la anterior sección de esta "Descripción de la invención" están :
- dispositivos de seguimiento de la masa de agua conteniendo cada uno un localizador GPS, entendido tal y como se define en la sección "Objeto de la invención"; - centro de gestión y operación remotas, constituido por al menos un equipo informático de propósito general comunicado con todos esos dispositivos y que implementa un sistema de reasignación de prioridades; - operario local del centro de gestión y operación remotas
- conjunto adicional de operarios y/o supervisores remotos que disponen de algún dispositivo electrónico para recibir información del centro de gestión y operación remotas .
La jerarquía de prioridades de la información intercambiada entre dichos elementos contempla los siguientes tres niveles de prioridad:
- Pl : información que debe ser intercambiada entre dos de algunos de los elementos descritos anteriormente, cuya recepción debe ser garantizada en tiempo real.
- P2 : información transmitida entre dos de algunos de los elementos descritos anteriormente, cuya recepción deber ser garantizada aunque se permita un lapso de tiempo entre el envío y la recepción de la misma.
- P3 : información transmitida por uno de los elementos anteriores, en el que la recepción por parte de otro de dichos elementos puede no estar garantizada, pero de cuya recepción o no, el emisor debe tener constancia para poder decidir volver a enviarla o no con posterioridad .
Las unidades de información básica que se intercambian en el presente procedimientos son las siguientes:
Ul . - si un dispositivo está accesible o no por parte del centro de operación
U2. - petición del conjunto de parámetros registrado por alguno de los dispositivos de seguimiento
U3. - respuesta a una petición de tipo U2, conteniendo el conjunto de parámetros registrado por el dispositivo en cuestión
U4. - conjunto de parámetros registrados por los dispositivos de seguimiento que se envían de manera periódica al centro de gestión y operación remotas, conforme a una cadencia previamente establecida por el operario local de dicho centro
U5. - peticiones de cambio de configuración de los dispositivos de seguimiento
U6.- confirmación o no de un cambio de configuración por parte de los dispositivos
El procedimiento identifica unas unidades de información básica especiales, generadas en los dispositivos de seguimiento y denominadas eventos, que responden a la detección de cambios de estado en su funcionamiento y que pueden afectar a la operatividad de los mismos y/o suponer un cambio importante en el funcionamiento de los mismos y/o en la información que generan. Son las únicas unidades de información que, opcionalmente, pueden ser reenviadas al conjunto adicional de operarios y/o supervisores. Atendiendo a su prioridad se dividen en dos grupos:
U7. - eventos críticos generados en los dispositivos de seguimiento, que informan de cambios de estado o de funcionamiento de gran relevancia para la gestión y operación de los dispositivos que los han generado
U8. - otros eventos generados en los dispositivos de seguimiento, que informan de cambios en su estado o de su funcionamiento que es importante que sean conocidos por el operario local para realizar una operación y gestión eficiente del procedimiento
La asignación de prioridades se realiza atendiendo a la siguiente tabla:
Unidad de Descripción breve Nivel de información prioridad básica
Ul Accesibilidad de Pl dispositivos por parte del
centro de gestión
U2 Petición "ad hoc" de Pl o P2 parámetros a dispositivo
U3 Respuesta a U2 P2
U4 Envío periódico de P2 o P3 parámetros
U5 Peticiones cambio P2 o P3 configuración
U6 Confirmación cambio misma que U5 configuración
U7 Eventos críticos Pl o P2
U8 Otros eventos P2 o P3
Como se ha mencionado anteriormente, la descripción del flujo de las unidades de información básica también forma parte de la descripción del procedimiento que se presenta en esta invención.
Las unidades de información tipo Ul se generan en el centro de gestión y operación remotas a petición (U1P) del operario local y van dirigidas a alguno de los dispositivos de seguimiento. La respuesta (U1R) o ausencia de respuesta por parte del mencionado dispositivo se interpreta por el centro de gestión y operación remotas como dispositivo accesible o no respectivamente, reflejando este hecho en el interface de usuario para conocimiento del operario local. Estas unidades de información requieren un canal de comunicaciones que pueda implementar las condiciones establecidas por la prioridad de tipo Pl .
Las unidades de información tipo U2 se generan en el centro de gestión y operación remotas a petición del operario local y van dirigidas a alguno de los dispositivos de seguimiento. Estas unidades de información requieren un canal de comunicaciones que pueda implementar las condiciones establecidas por la prioridad de tipo Pl o P2
Las unidades de información tipo U3 se generan en los dispositivos de seguimiento y se envían al centro de operación y operación remotas para su almacenamiento y conocimiento por parte del operario local. Estas unidades de información requieren un canal de comunicaciones que pueda implementar las condiciones establecidas por la prioridad de tipo P2
Las unidades de información tipo U4 se generan a intervalos regulares en los dispositivos de seguimiento y se envían, también a intervalos regulares, pero no necesariamente con la misma cadencia, al centro de gestión y operación remotas para su almacenamiento y conocimiento por parte del operario local. Estas unidades de información requieren un canal de comunicaciones que pueda implementar las condiciones establecidas por la prioridad de tipo P2 o P3.
Las unidades de información tipo U5 se generan en el centro de gestión y operación remotas a petición del usuario local. Estas unidades de información requieren un canal de comunicaciones que pueda implementar las condiciones establecidas por la prioridad de tipo P2 o P3.
Las unidades de información tipo U6 se generan en los dispositivos de seguimiento y se dirigen al centro de gestión y operación remotas para su almacenamiento y conocimiento por parte del operario local. Estas unidades de información requieren un canal de comunicaciones que pueda implementar las mismas condiciones que las del canal para las unidades de información U5.
Las unidades de información tipo U7, de tipo evento crítico, se generan en los dispositivos de seguimiento y se dirigen al centro de gestión y operación remotas para su almacenamiento y conocimiento por parte del operario local. Estas unidades de información requieren un canal de comunicaciones que pueda implementar las condiciones establecidas por la prioridad de tipo Pl o P2. Opcionalmente, el centro de gestión y operación remotas puede ser configurado para redistribuir estas unidades de información al conjunto adicional de operarios y/o supervisores. Esta redistribución puede implicar, por parte del centro de gestión y operación remotas, un cambio en el nivel de prioridad de la información (lo que en el procedimiento se ha descrito como "sistema de reasignación de prioridades") , convirtiendo estas unidades en otras similares, en cuanto a la información que transportan, con prioridad inferior a la original.
Las unidades de información tipo U8, también de tipo evento aunque no critico, se generan en los dispositivos de seguimiento y se dirigen al centro de gestión y operación remotas para su almacenamiento y conocimiento por parte del usuario local. Estas unidades de información requieren un canal de comunicaciones que pueda implementar las condiciones establecidas por las prioridades de tipo P2 o P3. Opcionalmente, el centro de gestión y operación remotas puede ser configurado para redistribuir estas unidades de información al conjunto adicional de operarios y/o supervisores.
Asi el dispositivo de seguimiento remoto de masas de agua, comprende al menos un módem GPS, una antena GPS, un módem de telecomunicaciones, una antena de telecomunicaciones, unos módulos de almacenamiento de energía y un módulo de gestión de la boya, todos ellos encerrados en un flotador estanco. Además comprende:
• un cilindro inferior abierto en su borde superior, para alojar los módulos de almacenamiento de energía. Su finalidad es la de alojar en su extremo inferior los elementos más pesados, principalmente los acumuladores de energía, para que el centro de masas de la boya quede por debajo de la línea de flotación y lo más separado posible de ésta; opcionalmente, incorpora en su extremo inferior un apéndice perforado para el anclaje de accesorios. El exceso de flotabilidad inducido por el espacio vacío de este cilindro se compensa con las concavidades que se describen en el primer cuerpo tronco-cónico;
un primer cuerpo tronco-cónico con el extremo de menor diámetro unido al borde superior del cilindro inferior, que comprende al menos tres concavidades en su cara externa. Este cuerpo es para dotar a la boya de mayor estabilidad frente a desplazamientos fuera de la vertical comparado con otras geometrías (esférica, cilindrica y elipsoidal) . El posible exceso de flotabilidad introducido por el espacio vacío en la parte superior del primer espacio y de éste segundo se compensa con la incorporación de concavidades alrededor de la superficie exterior de esta cavidad que reducen la cantidad de agua desplazada por el flotador al ser sumergido en un fluido. En este espacio, pueden ir alojados la mayoría de los elementos electrónicos de la boya, aunque algunos de ellos, los más pesados, también pueden ir inmediatamente por encima de los elementos de acumulación de energía;
un segundo cuerpo tronco-cónico con el extremo de mayor diámetro unido al extremo de mayor diámetro del primer cuerpo tronco-cónico. Esta parte de la geometría dificulta que la boya se hunda en caso de fuerte oleaje, actuando de freno frente a oscilaciones y/o esfuerzos verticales. También puede servir de soporte para alojar elementos de captación energía ambiental, en caso de optar por este tipo de de alimentación autónoma. Por cada una de las concavidades del espacio segundo, existe, al menos, una perforación estanca en el flotador, que atraviesa los espacios el primer y segundo cuerpo tronco-cónico, para facilitar el anclaje de accesorios
• un disco para unir el extremo de mayor diámetro de la primera forma tronco-cónica con el extremo libre de la porción cilindrica ; y,
• un elemento cilindrico con su extremo superior abombado y unido por su extremo inferior al extremo de menor diámetro de la segunda forma tronco-cónica, donde se aloja la antena de recepción GPS y la antena de telecomunicaciones. Este elemento se dedica principalmente, a albergar la antenas de recepción de la señal GPS y la de comunicaciones. Su tamaño debe ser lo más pequeño posible, compatible con el tamaño de las antenas, para evitar que el rozamiento con el viento degrade el seguimiento de la parcela de agua por parte del dispositivo de seguimiento. Finalmente, la estanqueidad del flotador se logra por medio de un tapón y una junta.
Además, están alojados el módem GPS, el módem de telecomunicaciones y el módulo de gestión de la boya en un espacio existente entre las antenas y los módulos de almacenamiento de energía.
En una realización preferente de la invención, los extremos de mayor diámetro del primer y segundo cuerpo troncocónico se unen mediante la interposición de un cuerpo cilindrico . En otra realización preferente de la invención, el extremo de mayor diámetro del segundo cuerpo tronco-cónico comprende ser de mayor diámetro que el extremo de mayor diámetro del primer cuerpo tronco-cónico uniéndose ambos extremos mediante un cuerpo anular.
En otra realización preferente de la invención, el elemento cilindrico comprende al menos un tapón y al menos una junta de goma para asegurar la estanqueidad del flotador de boya.
En otra realización preferente de la invención, el dispositivo tiene un orificio en la cara superior del segundo cuerpo tronco-cónico en correspondencia con cada una de las al menos 3 concavidades del primer cuerpo tronco-cónico, para el anclaje de accesorios.
En otra realización preferente de la invención, tiene un apéndice perforado en la cara inferior del cilindro inferior para el anclaje de accesorios.
En otra realización preferente de la invención, las paredes del elemento cilindrico son al menos un 50% más largas que el diámetro mayor de la parte abombada para alejar las antenas de la linea de flotación de la boya.
En otra realización preferente de la invención, la cara externa del segundo cuerpo tronco-cónico comprende integrar células solares conectadas a los módulos de almacenamiento de energía.
Por otro lado, el procedimiento de gestión y operación remota y simultánea de un conjunto de dispositivos de seguimiento de masas de agua comprende al menos hacer uso de un dispositivo de seguimiento, un centro de gestión y operación remoto, que a su vez comprende al menos un equipo informático con acceso a Internet y medios de comunicación inalámbricas, medios de almacenamiento de la información, una interfaz de usuario para al menos un operario local y al menos un dispositivo electrónico de envío y recepción de notificaciones de al menos un operario remoto, una jerarquía de prioridades y un conjunto de unidades de información básica que tienen asignadas un nivel de prioridad dentro de la jerarquía de prioridades.
En otra realización de la invención, la jerarquía de prioridades comprende un máximo de tres niveles que son:
• nivel de prioridad Pl, relativo a una información que debe ser intercambiada en tiempo real;
· nivel de prioridad P2, relativo a una información intercambiada cuya recepción debe estar garantizada, permitiéndose un lapso de tiempo previamente definido entre el envío y la recepción de la misma; y,
• nivel de prioridad P3, relativo a la información intercambiada cuya recepción, está seleccionada entre una recepción conocida por el emisor y una recepción no conocida por el emisor.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende las siguientes fases,
· enviar de una petición de accesibilidad, con un nivel de prioridad Pl desde el centro de gestión y operación remoto hasta al menos un dispositivo de seguimiento para determinar si está accesible; y,
• enviar una respuesta con un nivel de prioridad Pl desde el dispositivo de seguimiento confirmando la accesibilidad del dispositivo de seguimiento.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende las siguientes fases:
• enviar desde el centro de gestión y operación remoto una petición de parámetros, con un nivel de prioridad Pl, a al menos un dispositivo de seguimiento; y, • enviar una respuesta a la petición de parámetros, con un nivel de prioridad P2, por parte de el al menos un dispositivo que ha recibido la anterior petición al centro de gestión y operación remoto, conteniendo los valores de los parámetros solicitados .
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende las siguientes fases:
• enviar desde el centro de gestión y operación remoto una petición de parámetros, con un nivel de prioridad P2, a al menos un dispositivo de seguimiento; y,
• enviar una respuesta a dicha petición, con un nivel de prioridad P2, por parte del al menos un dispositivo que ha recibido la anterior petición al centro de gestión y operación remoto, conteniendo los valores de los parámetros solicitados.
En otra realización de la invención, los parámetros solicitados por el centro de gestión y operación remoto están seleccionados entre unas variables generadas por el módem GPS, una temperatura interior del dispositivo de seguimiento, un nivel de alimentación del dispositivo y una combinación de los mismos.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende enviar periódicamente desde al menos un dispositivo de seguimiento unos parámetros registrados por el dispositivo, con un nivel de prioridad seleccionado entre un nivel de prioridad P2 y un nivel de prioridad P3, al centro de gestión y operación remoto.
En otra realización de la invención, los parámetros enviados periódicamente por el al menos un dispositivo están seleccionados entre unas variables generadas por el módem GPS, una temperatura interior del dispositivo de seguimiento, un nivel de alimentación del dispositivo y una combinación de los mismos.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende las siguientes fases:
• enviar desde el centro de gestión y operación remoto una petición de cambio de la configuración del dispositivo, con un nivel de prioridad P2, a al menos un dispositivo de seguimiento;
• enviar una confirmación de cambio de configuración por parte del al menos un dispositivo que ha recibido la anterior petición al centro de gestión, con un nivel de prioridad P2. En otra realización de la invención, la petición de cambio de configuración del dispositivo comprende ser una petición seleccionada entre:
una petición de cambio de configuración de una cadencia de registro de unas variables generadas por el modem GPS;
una petición de cambio de configuración de una cadencia de registro de la temperatura interna del dispositivo ;
una petición de cambio de configuración de una cadencia del envío de los parámetros enviados periódicamente por el al menos un dispositivo al centro de gestión y operación remoto;
una petición de cambio de configuración de un umbral mínimo de alimentación del dispositivo;
- una petición de cambio de configuración de un umbral medio de alimentación del dispositivo; una petición de cambio de configuración de un umbral máximo de temperatura del interior del dispositivo ;
una petición de cambio de configuración de un umbral medio de temperatura del interior del dispositivo ;
una petición de cambio de configuración de un umbral máximo de velocidad del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un contorno cerrado para delimitar una zona geográfica de interés cuando el dispositivo sale de la zona geográfica;
una petición de cambio de configuración de un contorno cerrado para delimitar una zona geográfica de interés cuando el dispositivo entra en la zona geográfica; y,
una combinación de los anteriores.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende las siguientes fases:
• enviar desde el centro de gestión y operación remoto una petición de cambio de configuración del dispositivo, con un nivel de prioridad P3, a al menos un dispositivo de seguimiento;
· enviar una confirmación de cambio de configuración por parte del al menos un dispositivo que ha recibido la anterior petición al centro de gestión, con un nivel de prioridad P3.
En otra realización de la invención, la petición de cambio de configuración del dispositivo comprende ser una petición seleccionada entre: una petición de cambio de configuración de una cadencia de registro de unas variables generadas por el modem GPS;
una petición de cambio de configuración de una cadencia de registro de la temperatura interna del flotador
una petición de cambio de configuración de una cadencia del envío de los parámetros enviados periódicamente por el al menos un dispositivo al centro de gestión y gestión remoto;
una petición de cambio de configuración de un umbral mínimo de alimentación del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un umbral medio de alimentación del dispositivo;
- una petición de cambio de configuración de un umbral máximo de temperatura del interior del dispositivo ;
una petición de cambio de configuración de un umbral medio de temperatura del interior del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un umbral máximo de velocidad del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un contorno cerrado para delimitar una zona geográfica de interés cuando el dispositivo sale de la zona geográfica;
una petición de cambio de configuración de un contorno cerrado para delimitar una zona geográfica de interés cuando el dispositivo entra en la zona geográfica; y,
una combinación de los anteriores.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende generar eventos críticos en el al menos un dispositivo de seguimiento y enviarlos, con un nivel de prioridad Pl, al centro de gestión y operación remoto.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende generar un evento critico cuando se produce una circunstancia seleccionada entre:
el nivel de alimentación del dispositivo está por debajo de un umbral de alimentación mínimo;
la temperatura interna del dispositivo está por encima de un umbral de temperatura máximo;
- la velocidad del dispositivo está por encima de un umbral de velocidad máxima;
el dispositivo sale de una región geográfica previamente delimitada por el usuario local;
el dispositivo se adentra de una región geográfica previamente delimitada por el operario local; y,
una combinación de los anteriores.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende generar eventos críticos en el al menos un dispositivo de seguimiento y enviarlos, con un nivel de prioridad P2, al centro de gestión y operación remoto.
En otra realización de la invención, se genera un evento crítico cuando se produce una circunstancia seleccionada entre:
- el nivel de alimentación del dispositivo está por debajo de un umbral de alimentación mínimo;
la temperatura interna del dispositivo está por encima de un umbral de temperatura máximo;
la velocidad del dispositivo está por encima de un umbral de velocidad máxima;
el dispositivo sale de una región geográfica previamente delimitada por el operario local; el dispositivo se adentra de una región geográfica previamente delimitada por el usuario local; y,
una combinación de los anteriores.
En otra realización de la invención, se generan eventos no críticos en el al menos un dispositivo de seguimiento y enviarlos, con un nivel de prioridad P2, al centro de gestión y operación remoto.
En otra realización de la invención, se genera un evento no crítico cuando se produce una circunstancia seleccionada entre:
- la temperatura interna del dispositivo pasa a estar entre los umbrales de temperatura medio y máximo; y,
- el voltaje de alimentación del dispositivo pasa a estar entre los umbrales de voltaje medio y mínimo.
En otra realización de la invención, se generan eventos no críticos en el al menos un dispositivo de seguimiento y enviarlos, con un nivel de prioridad P3, al centro de gestión y operación remoto.
En otra realización de la invención, se genera un evento no crítico cuando se produce una circunstancia seleccionada entre:
- la temperatura interna del flotador pasa a estar entre los umbrales de temperatura medio y máximo; y,
- el voltaje de alimentación del dispositivo pasa a estar entre los umbrales de voltaje medio y mínimo. En otra realización de la invención, el procedimiento comprende reasignar el nivel de prioridad de Pl a P2 a los eventos críticos y reenviar los eventos críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende reasignar el nivel de prioridad de P2 a P3 a los eventos críticos y reenviar los eventos críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende reasignar el nivel de prioridad de P2 a P3 a los eventos no críticos y reenviar los eventos no críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende reenviar los eventos críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos.
En otra realización de la invención, el procedimiento comprende reenviar los eventos no críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1.- Muestra una vista en alzado (a), planta (b) y perfil (c) del flotador de un dispositivo de seguimiento de masas de agua con cuatro concavidades.
Figura 2.- Ejemplo de realización de un dispositivo de seguimiento remoto de masas de agua, con un flotador con tres concavidades y alimentación autónoma por baterías.
Figura 3.- Ejemplo de realización del procedimiento de gestión y operación remotas, donde se muestras los elementos involucrados y la concreción de los canales de comunicaciones elegidos para implementar los niveles de prioridad de la invención.
Figura 4.- Muestra una explicación del flujo de las unidades de información básica del procedimiento de gestión y operación remotas descrito en la figura 3.
DESCRIPCIÓN DE VARIOS EJEMPLOS DE REALIZACIÓN DE LA
INVENCIÓN Seguidamente se realizan, con carácter ilustrativo y no limitativo, una descripción de varios ejemplos de realización de la invención, haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras.
La figura 1 muestra un croquis de la geometría propuesta para el flotador de una boya con cuatro concavidades. En ella se distinguen los siguientes espacios :
- el cilindro inferior (1), hueco, cuya finalidad es la de alojar los elementos más pesados, principalmente las baterías de la etapa de alimentación (11), para que el centro de gravedad de la boya se aleje de la línea de flotación (5) . En este ejemplo, se incorpora un apéndice perforado en su extremo inferior para el anclaje de accesorios (10)
- un segundo espacio, esencialmente tronco-cónico (2) hueco, en este caso con cuatro concavidades cilindricas ( 6 ) , dispuestas de manera equidistante entre sí en torno al eje vertical del flotador que sirven para compensar el exceso de flotabilidad introducido por el espacio hueco del cilindro inferior y el resto de la cavidad tronco-cónica; donde pueden alojarse parte de los elementos electrónicos del localizador GPS (12) .
el tercer espacio (3), ya sobre la línea de flotación (5), es una plataforma, también tronco-cónica, de diámetro mayor superior o igual al diámetro mayor del segundo espacio (2) . Entre los espacios dos (2) y tres (3), existe una pequeña cavidad cilindrica (14) . Por cada una de las concavidades (6), existe, una perforación (7) estanca, que atraviesa los espacios 14 y 3, para facilitar el anclaje de accesorios (paracaídas, anclas de superficie, etc . ) - el cuarto espacio (4), que alberga la antenas de recepción de la señal GPS y la de comunicaciones (13), es abierto para poder introducir los elementos (11), (12) y (13) dentro del flotador. La estanqueidad del flotador se logra por medio de un tapón (8) y una junta de goma (9) .
La figura 2 presenta un ejemplo concreto de realización de un dispositivo de seguimiento remoto de masas de agua, en este caso, con un flotador con tres concavidades y alimentación autónoma por baterías. En la parte izquierda de esta figura (a y b) , se presenta la disposición de los elementos que constituyen el dispositivo de seguimiento:
- espacio cilindrico inferior hueco de 380 mm de longitud, 66 mm de diámetro exterior y 4 mm de espesor, terminado en su extremo inferior por un disco de 66 m de diámetro y 4 mm de espesor con un apéndice perforado para anclar accesorios. Este espacio alberga un banco de baterías (22), en este ejemplo en particular, de 6 elementos conectados en paralelo cada uno de los cuales está formado por 3x3 baterías alcalinas de 1,5 voltios de tipo AA conectados en serie (13,5 voltios en total)
- espacio tronco-cónico invertido intermedio (23) hueco de diámetro menor 66 mm, de diámetro superior 200 mm, de altura 120 mm, de espesor 4 mm, con tres concavidades
(24) cilindricas equiespaciadas alrededor del eje vertical del flotador de 47 mm de radio (c) , con una perforación (25) estanca cada una ellas de 6 mm de diámetro. Estas concavidades consiguen que, para esta realización de la invención, la línea de flotación quede a 10 mm por debajo del espacio cilindrico intermedio si el material utilizado tiene un peso específico de 0,9 gr/cm3. Este espacio aloja una etapa de conversión (26) del voltaje de alimentación de 13.5 voltios que da el banco de baterías al nivel de alimentación que precise el localizador GPS utilizado.
- Espacios cilindrico y tronco-cónico intermedios huecos de diámetro mayor 200 rom, diámetro inferior 90 mm, altura 12 mm y espesor 4 mm
- El detalle de la figura 2.d, muestra el espacio superior cilindrico (27) de 90 mm de diámetro, 30 mm de altura con una apertura en su extremo superior de 75 mm dotado de una rosca (28) y un asentamiento para una junta de goma (29) anular o tórica de 4 mm de espesor y 4 mm de anchura
- El flotador termina, en su extremo superior, con un tapón (30) hueco dotado de rosca, de geometría cilindrica terminado en su extremo superior por medio casquete esférico, de 150 mm de altura y diámetro de 90 mm. En este ejemplo de realización, la cavidad del tapón alberga el localizador GPS comercial (21), con las antenas integradas .
Las figuras 3 y 4 muestran una realización del procedimiento de gestión y operación remotas.
En cuanto a la figura 3, en primer lugar, se encuentran los dispositivos de seguimiento de masas de agua (40), del tipo descrito en la realización anterior con un localizador GPS conteniendo un módem de comunicaciones de telefonía móvil GSM/GPRS; el centro de gestión y operación remotas (50), y el usuario local (52) con acceso, a través del terminal (56), al computador (51) del centro de operación. Este ordenador (51), tiene un modem telefónico (55) (GSM) para implementar intercambios de información de prioridades Pl y P2, y tiene conexión a Internet para implementar intercambios de información de prioridad P3 y P2 simultáneo al P2 que implementamos con el modem telefónico. A través de éste módem, el computador también se encarga de hacer la redifusión de la notificación de eventos al grupo adicional de operarios/supervisores remotos a través de SMS (P2) . Otra manera de redifundir los eventos al grupo adicional de usuarios/supervisores remotos es a través de e-mail (P2) . Las comunicaciones GSM (prioridades Pl y P2) entre los dispositivos y el centro de operación se realizan a través de la estación base (41) y el proveedor de servicios de telefonía (42) .
Para completar la descripción, concretar las unidades de información básica y la asignación de niveles de prioridad en este ejemplo de realización:
Unidad de Descripción Nivel de información prioridad básica
Ul Accesibilidad de los dispositivos Pl por parte del centro de gestión
U2 Petición "ad hoc" de un conjunto P2 de parámetros a un dispositivo:
nivel de batería, temperatura del
interior de la carcasa, posición,
velocidad, rumbo, fecha, hora.
U3 Respuesta del dispositivo a U2 P2
U4 Envío periódico de los mismos P3 parámetros enumerados en la
petición U2
U5 Peticiones de cambio de P2 configuración: intervalo de
muestreo, intervalo de
establecimiento de las comunicaciones, umbrales
superiores e inferiores para la
generación de eventos (U7 y U8)
U6 Confirmación al cambio de P2 configuración U5
U7 Eventos críticos: nivel de batería P2 por debajo de un umbral mínimo,
temperatura del interior de la
carcasa superior a un umbral
máximo, velocidad del dispositivo
superior a un umbral máximo, el
dispositivo entra en una zona
geográfica prefijada, el
dispositivo sale de una zona
geográfica prefijada
U8 Otros eventos: nivel de batería P2 por debajo de un umbral medio y
superior al umbral mínimo,
temperatura del interior de la
carcasa por debajo del umbral
máximo y por encima de un umbral
medio
La manera de implementar los tres niveles de prioridad es a través de la elección de los siguientes canales de comunicación :
Pl -Usando GSM de la red de telefonía móvil, mediante una llamada de voz se garantiza el tiempo real en ambas direcciones de la comunicación.
P2 - Usando GSM de la red de telefonía móvil, mediante el servicio de mensaje de texto (SMS) y también usando Internet, mediante el servicio de correo electrónico (e- mail), conteniendo la información de la unidad que corresponda
P3 - Usando GSM de la red de telefonía móvil, mediante el servicio de datos GPRS y también usando Internet estableciendo sockets TCP/IP entre el centro de operación y de los dispositivos
La figura 4 muestra un detalle del flujo de las unidades de información básica para la realización del procedimiento de gestión y operación remotas descrito en la figura 3.
Las unidades de información U3, U4, U6, U7 y U8 tienen su origen en los dispositivos de seguimiento (40) de masas de agua. También tiene su origen allí la respuesta (U1R) O ausencia de ella a la petición (U1P) asociada con la unidad de información Ul . Todas estas unidades de información son recibidas por el centro de gestión y operación remotas (50), el cual está gestionado por un operario ( 52 ) .
Así mismo, el centro de operación (50) es el origen, entre otras, de las unidades de información Ul, U2 y U5, las cuales tienen como destino alguno de los dispositivos de seguimiento de masas de agua (40) . Adicionalmente, el centro de operación también es el origen de las unidades de información U7 y U8 (eventos) llegadas de los dispositivos de seguimiento (40), que pueden ser redifundidas a un nuevo destino, en este caso, el conjunto adicional de operadores y supervisores (54) . La unidad de información U7 difundida por el centro de gestión y operación remotas (50) contiene la misma información que la unidad original U7 con prioridad Pl, pero la prioridad de dicha unidad de información se reasigna a un nivel de prioridad inferior P2, en el centro de operación que implementa un sistema de reasignación de prioridades (53) .
Todo el intercambio de información entre (40), (50) y (54) queda registrado en el computador (51) del centro de operación (50) .
De esta manera, por el canal Pl los dispositivos (40) y el centro de operación (50) se pueden intercambiar unidades de información del tipo Ul, U2 y U7, por el canal P2 las unidades U2, U3, U4, U5, U6, U7 y U8, y por el canal P3 las unidades U4 , U5, U5, U7 y U8. El canal P2 también se utiliza para realizar la redifusión de los eventos U7 (P2) y U8 desde el centro de operación (50) al conjunto adicional de operarios (54) .
La figura 4 muestra una realización física del procedimiento que, de manera esquemática, se ha descrito para la figura 3.

Claims

RE IVINDICACIONES
1. - Dispositivo de seguimiento remoto de masas de agua, que comprende al menos un módem GPS, una antena GPS, un módem de telecomunicaciones, una antena de telecomunicaciones, unos módulos de almacenamiento de energía y un módulo de gestión de la boya, todos ellos encerrados en un flotador estanco caracterizado porque al menos comprende:
• un cilindro inferior abierto en su borde superior, para alojar los módulos de almacenamiento de energía;
• un primer cuerpo tronco-cónico con el extremo de menor diámetro unido al borde superior del cilindro inferior, que comprende al menos tres concavidades en su cara externa;
• un segundo cuerpo tronco-cónico con el extremo de mayor diámetro unido al extremo de mayor diámetro del primer cuerpo tronco-cónico;
• un disco para unir el extremo de mayor diámetro de la primera forma tronco-cónica con el extremo libre de la porción cilindrica ; y,
• un elemento cilindrico con su extremo superior abombado y unido por su extremo inferior al extremo de menor diámetro de la segunda forma tronco-cónica, donde se aloja la antena de recepción GPS y la antena de telecomunicaciones;
estando alojados el módem GPS, el módem de telecomunicaciones y el módulo de gestión de la boya en un espacio existente entre las antenas y los módulos de almacenamiento de energía.
2. - Dispositivo de seguimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprenden unirse los extremos de mayor diámetro del primer y segundo cuerpo troncocónico mediante la interposición de un cuerpo cilindrico .
3.- Dispositivo de seguimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el extremo de mayor diámetro del segundo cuerpo tronco-cónico comprende ser de mayor diámetro que el extremo de mayor diámetro del primer cuerpo tronco-cónico uniéndose ambos extremos mediante un cuerpo anular.
4. - Dispositivo de seguimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento cilindrico comprende al menos un tapón y al menos una junta para asegurar la estanqueidad del flotador de boya.
5. - Dispositivo de seguimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un orificio en la cara superior del segundo cuerpo tronco- cónico en correspondencia con cada una de las al menos 3 concavidades del primer cuerpo tronco-cónico, para el anclaje de accesorios.
6. - Dispositivo de seguimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende tener un apéndice perforado en la cara inferior del cilindro inferior para el anclaje de accesorios.
7. - Dispositivo de seguimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque las paredes del elemento cilindrico son al menos un 50% más largas que el diámetro mayor de la parte abombada para alejar las antenas de la linea de flotación de la boya.
8. - Dispositivo de seguimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la cara externa del segundo cuerpo tronco-cónico comprende integrar elementos de captación en energía ambiental conectadas a los módulos de almacenamiento de energía.
9. - Procedimiento de gestión y operación remota y simultánea de un conjunto de dispositivos de seguimiento de masas de agua de los descritos en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende al menos un dispositivo de seguimiento, un centro de gestión y operación remoto, que a su vez comprende al menos un equipo informático con acceso a Internet y medios de comunicación inalámbricas, medios de almacenamiento de la información, una interfaz de usuario para al menos un operario local y al menos un dispositivo electrónico de envío y recepción de notificaciones de al menos un operario remoto, una jerarquía de prioridades y un conjunto de unidades de información básica que tienen asignadas un nivel de prioridad dentro de la jerarquía de prioridades.
10. - Procedimiento, según reivindicación 9, caracterizado porque la jerarquía de prioridades comprende un máximo de tres niveles que son:
• nivel de prioridad Pl, relativo a una información que debe ser intercambiada en tiempo real;
• nivel de prioridad P2, relativo a una información intercambiada cuya recepción debe estar garantizada, permitiéndose un lapso de tiempo previamente definido entre el envío y la recepción de la misma; y, • nivel de prioridad P3, relativo a la información intercambiada cuya recepción está seleccionada entre una información que es conocida por el emisor y una información que no es conocida por el emisor.
11. -Procedimiento, según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende las siguientes fases,
• enviar de una petición de accesibilidad, con un nivel de prioridad Pl desde el centro de gestión y operación remoto hasta al menos un dispositivo de seguimiento para determinar si está accesible; y,
• enviar una respuesta con un nivel de prioridad Pl desde el dispositivo de seguimiento confirmando la accesibilidad del dispositivo de seguimiento.
12. -Procedimiento, según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende las siguientes fases:
• enviar desde el centro de gestión y operación remoto una petición de parámetros, con un nivel de prioridad Pl, a al menos un dispositivo de seguimiento; y,
• enviar una respuesta a la petición de parámetros, con un nivel de prioridad P2, por parte de el al menos un dispositivo que ha recibido la anterior petición al centro de gestión y operación remoto, conteniendo los valores de los parámetros solicitados .
13. -Procedimiento, según la reivindicación caracterizado porque comprende las siguientes fases: • enviar desde el centro de gestión y operación remoto una petición de parámetros, con un nivel de prioridad P2, a al menos un dispositivo de seguimiento; y,
· enviar una respuesta a dicha petición, con un nivel de prioridad P2, por parte del al menos un dispositivo que ha recibido la anterior petición al centro de gestión y operación remoto, conteniendo los valores de los parámetros solicitados.
14. -Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado porque los parámetros solicitados por el centro de gestión operación remoto están seleccionados entre unas variables generadas por el módem GPS, una temperatura interior del dispositivo de seguimiento, un nivel de alimentación del dispositivo y una combinación de los mismos.
15. - Procedimiento, según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende enviar periódicamente desde al menos un dispositivo de seguimiento unos parámetros registrados por el dispositivo, con un nivel de prioridad seleccionado entre un nivel de prioridad P2 y un nivel de prioridad P3, al centro de gestión y operación remoto.
16 .-Procedimiento, según la reivindicación 15, caracterizado porque los parámetros enviados periódicamente por el al menos un dispositivo están seleccionados entre unas variables generadas por el módem GPS, una temperatura interior del dispositivo de seguimiento, un nivel de alimentación del dispositivo y una combinación de los mismos .
17.- Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende las siguientes fases:
• enviar desde el centro de gestión y operación remoto una petición de cambio de la configuración del dispositivo, con un nivel de prioridad P2, a al menos un dispositivo de seguimiento;
• enviar una confirmación de cambio de configuración por parte del al menos un dispositivo que ha recibido la anterior petición al centro de gestión, con un nivel de prioridad P2.
18.- Procedimiento, según la reivindicación 17, caracterizado porque la petición de cambio de configuración del dispositivo comprende ser una petición seleccionada entre :
una petición de cambio de configuración de una cadencia de registro de unas variables generadas por el modem GPS;
- una petición de cambio de configuración de una cadencia de registro de la temperatura interna del dispositivo ;
una petición de cambio de configuración de una cadencia del envío de los parámetros enviados periódicamente por el al menos un dispositivo al centro de gestión y operación remoto;
una petición de cambio de configuración de un umbral mínimo de alimentación del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un umbral medio de alimentación del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un umbral máximo de temperatura del interior del dispositivo ; una petición de cambio de configuración de un umbral medio de temperatura del interior del dispositivo ;
una petición de cambio de configuración de un umbral máximo de velocidad del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un contorno cerrado para delimitar una zona geográfica de interés cuando el dispositivo sale de la zona geográfica;
- una petición de cambio de configuración de un contorno cerrado para delimitar una zona geográfica de interés cuando el dispositivo entra en la zona geográfica; y,
una combinación de los anteriores.
19. - Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende las siguientes fases:
• enviar desde el centro de gestión y operación remoto una petición de cambio de configuración del dispositivo, con un nivel de prioridad P3, a al menos un dispositivo de seguimiento;
• enviar una confirmación de cambio de configuración por parte del al menos un dispositivo que ha recibido la anterior petición al centro de gestión, con un nivel de prioridad P3.
20. - Procedimiento, según la reivindicación 19, caracterizado porque la petición de cambio de configuración del dispositivo comprende ser una petición seleccionada entre : una petición de cambio de configuración de una cadencia de registro de unas variables generadas por el modem GPS;
una petición de cambio de configuración de una cadencia de registro de la temperatura interna del flotador
una petición de cambio de configuración de una cadencia del envío de los parámetros enviados periódicamente por el al menos un dispositivo al centro de gestión y operación remoto;
una petición de cambio de configuración de un umbral mínimo de alimentación del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un umbral medio de alimentación del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un umbral máximo de temperatura del interior del dispositivo ;
una petición de cambio de configuración de un umbral medio de temperatura del interior del dispositivo ;
una petición de cambio de configuración de un umbral máximo de velocidad del dispositivo;
una petición de cambio de configuración de un contorno cerrado para delimitar una zona geográfica de interés cuando el dispositivo sale de la zona geográfica;
una petición de cambio de configuración de un contorno cerrado para delimitar una zona geográfica de interés cuando el dispositivo entra en la zona geográfica; y,
una combinación de los anteriores.
21. - Procedimiento, según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende generar eventos críticos en el al menos un dispositivo de seguimiento y enviarlos, con un nivel de prioridad Pl, al centro de gestión y operación remoto.
22. - Procedimiento, según la reivindicación 21, caracterizado por generar un evento crítico cuando se produce una circunstancia seleccionada entre:
- el nivel de alimentación del dispositivo está por debajo de un umbral de alimentación mínimo;
la temperatura interna del dispositivo está por encima de un umbral de temperatura máximo;
la velocidad del dispositivo está por encima de un umbral de velocidad máxima;
el dispositivo sale de una región geográfica previamente delimitada por el usuario local;
el dispositivo se adentra de una región geográfica previamente delimitada por el operario local; y,
una combinación de los anteriores.
23. - Procedimiento, según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende generar eventos críticos en el al menos un dispositivo de seguimiento y enviarlos, con un nivel de prioridad P2, al centro de gestión y operación remoto .
24. - Procedimiento, según la reivindicación 23, caracterizado por generar un evento crítico cuando se produce una circunstancia seleccionada entre:
el nivel de alimentación del dispositivo está por debajo de un umbral de alimentación mínimo; la temperatura interna del dispositivo está por encima de un umbral de temperatura máximo;
la velocidad del dispositivo está por encima de un umbral de velocidad máxima;
- el dispositivo sale de una región geográfica previamente delimitada por el operario local;
el dispositivo se adentra de una región geográfica previamente delimitada por el usuario local; y,
- una combinación de los anteriores.
25. - Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende generar eventos no críticos en el al menos un dispositivo de seguimiento y enviarlos, con un nivel de prioridad P2, al centro de gestión y operación remoto.
26. - Procedimiento, según la reivindicación 25, caracterizado por generar un evento no crítico cuando se produce una circunstancia seleccionada entre:
- la temperatura interna del dispositivo pasa a estar entre los umbrales de temperatura medio y máximo; y,
- el voltaje de alimentación del dispositivo pasa a estar entre los umbrales de voltaje medio y mínimo.
27. - Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende generar eventos no críticos en el al menos un dispositivo de seguimiento y enviarlos, con un nivel de prioridad P3, al centro de gestión y gestión remoto.
28. - Procedimiento, según la reivindicación 27, caracterizado por generar un evento no critico cuando se produce una circunstancia seleccionada entre:
- la temperatura interna del flotador pasa a estar entre los umbrales de temperatura medio y máximo; y,
- el voltaje de alimentación del dispositivo pasa a estar entre los umbrales de voltaje medio y mínimo.
29. - Procedimiento, según la reivindicación 22, caracterizado porque comprende reasignar el nivel de prioridad de Pl a P2 a los eventos críticos y reenviar los eventos críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos .
30. - Procedimiento, según la reivindicación 24, caracterizado porque comprende reasignar el nivel de prioridad de P2 a P3 a los eventos críticos y reenviar los eventos críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos .
31. - Procedimiento, según la reivindicación 26, caracterizado porque comprende reasignar el nivel de prioridad de P2 a P3 a los eventos no críticos y reenviar los eventos no críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos.
32.- Procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 22 y 24, caracterizado porque comprende reenviar los eventos críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos.
33.- Procedimiento, según la reivindicación 28, caracterizado porque comprende porque comprende reenviar los eventos no críticos desde el centro de gestión y operación remoto a los dispositivos electrónicos de los operarios remotos.
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