WO2020228870A1 - Semáforo solar graduable con iot - Google Patents

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WO2020228870A1
WO2020228870A1 PCT/CO2020/000003 CO2020000003W WO2020228870A1 WO 2020228870 A1 WO2020228870 A1 WO 2020228870A1 CO 2020000003 W CO2020000003 W CO 2020000003W WO 2020228870 A1 WO2020228870 A1 WO 2020228870A1
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WO
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arm
traffic light
post
installation
traffic
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PCT/CO2020/000003
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Inventor
Walter Rolando Galvez Rendon
Original Assignee
Walter Rolando Galvez Rendon
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L5/00—Local operating mechanisms for points or track-mounted scotch-blocks; Visible or audible signals; Local operating mechanisms for visible or audible signals
    • B61L5/12—Visible signals
    • B61L5/14—Form signals, e.g. semaphore arms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V21/00—Supporting, suspending, or attaching arrangements for lighting devices; Hand grips
    • F21V21/14—Adjustable mountings
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/095—Traffic lights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S9/00—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply
    • F21S9/02—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator
    • F21S9/03—Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator rechargeable by exposure to light
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/72—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps in street lighting

Definitions

  • Traffic lights are signaling devices through which the movement of vehicles, bicycles and pedestrians on roads is regulated, assigning the right of way or priority of vehicles and pedestrians sequentially, by the indications of red, yellow and green lights, operated by an electronic control unit.
  • the traffic light is a useful device for control and safety, both for vehicles and pedestrians. Due to the allocation, predetermined or determined by traffic, of the right of way for different movements at intersections and other places on the roads, the traffic light exerts a profound influence on the flow of traffic. Therefore, it is vitally important that the selection and use of such an important regulatory device is preceded by a thorough study of the site and traffic conditions.
  • Traffic lights will be used to perform, among others, the following functions:
  • Traffic lights to control vehicle traffic (the criteria used for this class of traffic lights are equally applicable on cycle paths).
  • the traffic light arms that project the traffic lights over the middle of the tracks in the upper part at heights greater than 4.5 meters above the road, requires lifting machines and closing the tracks while doing it.
  • the coupling with welding or screws between the post that is on the sidewalk also to install the traffic light, overhead lights and other elements in the arm that is going to be suspended over the road.
  • Each traffic light that is installed comes with measurements of its posts previously taken and with this measurement it is manufactured one by one, depending on the place where it is going to be installed and the distances to the floor according to the height of the sidewalk, the size of the road, etc. So no traffic light can be manufactured in a standard way to serve all cases, there is no universal type of traffic light that adapts to any road complying with the height, distance and other required regulations.
  • the height measurements from the ground become less than 4.5 meters at the time of installing the post on the road and the traffic light attached to it, it must be removed and another set of posts must be manufactured that guarantees the minimum measurement required by the standard. For this they must be making continuous measurements manually during the installation to verify that it is correct.
  • the traffic lights are already installed and require maintenance, painting, replacement of damaged lights etc. It is again required to close the roads, use a vehicle with a lifting basket and at least 5 people for the necessary logistics. The roads remain closed for the duration of the repair or maintenance, generating congestion and associated environmental pollution.
  • Traffic lights have been invented for more than 100 years with the main focus of regulating traffic as described in the road marking manual of the Ministry of Transportation of Colombia, the competent authority in the matter where all types of traffic lights and technologies to improve traffic control.
  • Portable traffic lights, vehicular traffic lights, pedestrian traffic lights and preventive traffic lights equipped with technology to improve traffic are a constant, but they have not made many innovations in the way of installing, repairing, operating and maintaining traffic lights.
  • This solar traffic light machine with loT operates as a compass does, since it has a pair of articulated arms, which are linked to each other by means of an axis, which allows the arm that goes on the road to close against the post that is on the sidewalk or open the required degrees so that the point where the traffic light is located on the road can be placed at a regulatory height greater than 4.5 meters and adjust the length with a retractable point, with the help of sensors that automatically and with solar energy indicates to the installer when it is at the appropriate height and informs a supervisor remotely via IoT to your Smartphone if the traffic light it was installed correctly.
  • the proposed invention is a machine that focuses on the installation, maintenance, operation and repair of traffic lights in such a way that the minimum environmental impact is caused and there is energy security to be able to install the traffic lights, repair them and maintain them. quickly and less expensively than previous technology, without using cranes, or requiring more than 2 people, or closing the tracks or obstructing them with carts equipped with a lifting basket, being able to repair them without the need to use conventional electrical energy that may NOT be available due to different factors such as climate change or any other failure of the electricity supply and reducing greater environmental impacts compared to those caused by the maintenance of the previous technology that requires closing the roads to access traffic lights at the height above the center of the roads.
  • This invention uses orange economy technologies that integrate " loT " internet of things, Intelligence " ⁇ ” and machinelearning operating autonomously with solar energy in a traffic light type machine with sensors to facilitate the installation of traffic lights, maintenance, operation and repairs with minimal environmental impact and reducing costs and logistics.
  • the metal structure for installation and maintenance is fused in the same traffic light and is part of it in an integral way, generating broad advantages of reducing costs, time, materials, allowing universally to adapt to the roads, their height, length and with sensors that During the installation they indicate if the height and configuration are adequate, which can be graduated on site with a few screws and remotely through the internet of things loT, a supervisor or controller without being at the installation site can receive the data as to whether the traffic lights it is being installed correctly and at the correct height, data that you can see in a mobile application on your cell phone or with any device or computer connected to the internet.
  • the energy for the installation of the traffic light, the tools, the sensors, internet of things, autonomous operation, energy for repairs and configuration is supplied by a solar panel located on the upper side of the traffic light pole that goes on the road, not needing this Conventional energy semaphore from the electricity grid for maintenance, operation, installation and repairs, which can be stored in batteries, not requiring vehicles, motors or machines to lift the poles and install them on the road.
  • This invention has the advantage of using very light elements with very low consumption and with a special design for its efficiency, so that its universal pieces can be assembled on site and adjusted the length and height variables with the assistance of sensors and remote monitoring that indicate the appropriate installation parameters and its supervision, this same technology and structures, once installed, become operational parts of the traffic light.
  • the tip of the traffic light that will remain on the road and the sensors installed on the pole indicate to the installer when it is at the correct height greater than 4.5 meters, when an audible signal indicates that it is at the correct height at the moment a pin is placed that ensures the height being installed the traffic light and in operation with solar energy, the electric tools such as screwdrivers and drills used for assembly and installation are powered by the solar energy generated and stored in battery, it does not require conventional energy to operate or to install or repair it.
  • This adjustable solar traffic light with loT is made up of a retractable arm (1) that enters inside itself, linked to a pole (2) by means of an axis (3) that allows the arm (1) to move as the arm of a compass. Some plates (4) with screws support the shaft (3) and the bolts (5) with which the desired height of the arm (1) is fixed.
  • the arm (1) incorporates a solar panel (6) on the upper part and towards the end furthest from the platform a very thin and light traffic light (7) that remains on the center of the tracks where it is installed. It also incorporates in the lower part of the arm (1) next to the traffic light (7) a laser sensor (8) that measures several variables and is constantly monitoring the ground clearance during installation or maintenance, when the traffic light sensor is installed ( 8) take data from the road.
  • the post (2) in its lower part has a plate that is secured to the floor, on one of its sides it incorporates a traffic light (7) and on one of its sides above the traffic light (7) it incorporates a cabinet (9) that houses battery and electronic circuits, of the Internet of Things system " loT " to remotely connect the installation and maintenance variables of the traffic light with the Internet, with other traffic lights and / or with other users.
  • the cabinet (9) there are also the processors in charge of processing the system data and the sensor (8) so that by applying machinelearning and artificial intelligence the system can learn the configuration of the traffic light, the correct height, the failure averages, measure other variables, guarantee the operation of changes of the lights and other data such as authorized users and with whom or with whom to communicate according to a specific situation data that communicates through IoT to the internet
  • It also has an antenna (10) that can be located anywhere in the traffic light in case the Internet of things access signal is weak in the installation area.
  • the problem raised refers to the difficulty that exists when it comes to installing, maintaining, operating and repairing traffic lights, for which vehicles equipped with baskets are required, blocking traffic and closing roads, as well as requiring several people and access to conventional electricity.
  • to be able to weld poles, drill in heavy pipe and carry out installation, welding and pole joining work, as well as requiring many people for this work who must do work at heights and repeat the process each time it is required to repair traffic lights on the tracks the problem is even greater in areas where there is no electrical power available near the site where the traffic light is to be installed, having to take the entire structure to a site where repairs or assembly can be made.
  • An invention is proposed that uses very light tubes articulated on an axis that joins them and allows one of them a movement similar to a compass, giving it the advantage of being able to lift the traffic light arm that goes over a road in a few seconds. in an easy way without requiring, vehicles with baskets or closing the roads affecting traffic, this advantage is also given for repairs, being able in a few seconds to lower the arm and repair the traffic light on the ground or change lights without closing the roads.
  • This traffic light arm then allows to set the opening angle in front of the fixed post and adjust the distance to the ground and the length with which the traffic light will remain on the road
  • this invention incorporates in the arm a solar panel, very light, thin and High efficiency with low consumption to work autonomously with solar energy, it does not require conventional energy for its assembly and installation on site, assembly, operation, repairs and maintenance. It also uses laser sensor and loT technology to indicate to the operators in the installation when the installation is correct and the height in front of the floor according to the technical standard and also sends this data by loT to the supervisors to their phones, in addition to other data that it collects with the energy of the sun and share the internet.
  • the procedure is as follows: On a road that requires the installation of traffic lights, 2 people assemble the traffic light components on the sidewalk, for which only electric screwdrivers are required that are powered by the energy from the solar panel that is stored in the battery. They place the plates and the axis that joins the two poles, they adhere the solar panel, the traffic lights and the sensor, later they vertically lift the arm and poles with a closed compass which weigh less than 10 kilos and are easy to manipulate and secure to the floor with bolts the pole that goes vertical.
  • the tip of the arm is pushed and the compass begins to open to the correct height when the sensor on the arm emits the sound signal that it is already in the opening, correct height and length to be secured by a dowel pin that locks the arm at that height.
  • the sensor on the arm After 5 minutes of stability of the sensor signal at the same height, it sends the data to the internet through the data device that reaches the supervisor indicating that the installation is stable and satisfactory and giving the data of the parameters with which it was installed. the traffic light. From that moment, the traffic light automatically, after confirming its correct installation, begins to operate autonomously with solar energy and transmit data through the T.
  • the lifting process is done in reverse.
  • the pellet is extended under the traffic light located on the arm with a weight of less than 5 Kilograms, the bolt that blocks the arm at that height is unsecured and proceeds to move back, closing the compass until the arm is paid to the vertical post, a process that It takes about 30 seconds, repairs or changes of lights are made on the floor and it is raised again in a few seconds.
  • the same traffic light with the sun's energy stored in a battery, provides the energy for electric screwdrivers, tin soldering iron and other tools required for repairs without the need to use conventional energy.
  • the sensor detects the change and alerts the person assigned to supervise these events via the internet, indicating which traffic light is your address and if it is assigned maintenance or is it vandalism or falling of the pole by collision of a vehicle. The same when they are again leaving the semaphore repaired, it reports this data the same as when it was installed.
  • the machine learns and saves information on maintenance, causes and other data, as well as other variables that the laser sensor captures when the traffic light is already in normal operation, which can be seen through loT.
  • This invention can also be used to audit and control the people in charge of maintaining the traffic lights and organizations that must control the roads, being able to record in real time if they are fulfilling their legal duty to control, leave the record and order. service of the requirement to control variables of road safety and activities with quality in the operation.
  • the invention is shown in figure number 1 in front view where the traffic light can be seen where the arm (1) is in opening over its position of required length and height.
  • This adjustable solar traffic light with loT made up of an arm (1) that can modify its length by retracting within itself, linked to a post (2) by means of an axis (3) centered between some plates ( 4) that have screws that support the shaft (3) and bolts (5) with which the desired height of the arm (1) is set.
  • the adjustable solar traffic light with loT It is achieved in the following way:
  • Two hollow structures inside of high resistance and low weight, one of them the vertical post, holes are made to locate the cabinet, traffic light and the plate that connects it with bolts and an axis of rotation to the arm.
  • the other structure is used as arm holes are drilled to install solar panel, traffic light and sensor, in addition to the perforations of the axis of rotation.
  • the electronic parts are assembled and the cables are connected between the cabinet, traffic lights and sensor.
  • the installation process is as follows: On a road that requires the installation of traffic lights, 2 people assemble the traffic light components on the sidewalk.To do this, only electric screwdrivers are required that are powered by the energy from the solar panel that is stored in the battery, they place the plates and the axis that joins the two poles, they adhere the solar panel, the traffic lights and the sensor, later they vertically lift the arm and poles with a closed compass which weigh less than 8 kilos and are easy to manipulate and secure to the ground bolt the vertical post.
  • the tip of the arm is pushed and the compass begins to open to the correct height when the sensor on the arm emits the sound signal that it is already in the opening, correct height and length to be secured by a dowel pin that locks the arm at that height.
  • the sensor on the arm After 5 minutes of stability of the sensor signal at the same height, it sends the data to the internet through the data device that reaches the supervisor indicating that the installation is stable and satisfactory and giving the data of the parameters with which it was installed.
  • the traffic light From that moment the traffic light automatically after confirming its correct installation, begins to operate autonomously with solar energy and transmit data through the T.
  • the Invention that contemplates a universal traffic light that can be permanently installed anywhere regardless of the characteristics and installation site measures, the NO availability of conventional electrical energy and the NO availability of specialized machinery with a basket for heights and without closing roads or affecting traffic for installation or subsequent repairs, as well as automatic and remote indicators of correct installation and maintenance notified through loT.
  • the traffic light arm can be removed or raised in a few seconds either for repair, initial installation or maintenance without requiring work at heights above the road.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Road Signs Or Road Markings (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

Invención que contempla un semáforo universal que se puede instalar de manera permanente en cualquier lugar sin importar las características y medidas de sitio de instalación, la NO disponibilidad de energía eléctrica convencional y la NO disponibilidad de maquinaria especializada con canasta para alturas y sin cerrar vías ni afectar el tránsito para instalación o reparaciones posteriores además de indicadores automáticos y remotos de correcta instalación y mantenimiento notificados mediante IoT. El brazo de semáforo puede ser desmontado o elevado en pocos segundos sea para reparación, la instalación inicial o mantenimiento sin que requiera trabajar en alturas sobre la vía.

Description

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DESCRIPCIÓN:
SEMÁFORO SOLAR GRADUABLE CON IOT.
Sector Tecnológico:
Los semáforos son dispositivos de señalización mediante los cuales se regula la circulación de vehículos, bicicletas y peatones en vías, asignando el derecho de paso o prelación de vehículos y peatones secuencialmente, por las indicaciones de luces de color rojo, amarillo y verde, operadas por una unidad electrónica de control.
El semáforo es un dispositivo útil para el control y la seguridad, tanto de vehículos como de peatones. Debido a la asignación, prefijada o determinada por el tránsito, del derecho de vía para los diferentes movimientos en intersecciones y otros sitios de las vías, el semáforo ejerce una profunda influencia sobre el flujo del tránsito. Por lo tanto, es de vital importancia que la selección y uso de tan importante artefacto de regulación sea precedido de un estudio exhaustivo del sitio y de las condiciones del tránsito.
Los semáforos se usarán para desempeñar, entre otras, las siguientes funciones:
-Interrumpir periódicamente el tránsito de una corriente vehicular o peatonal para permitir el paso de otra corriente vehicular.
-Regular la velocidad de los vehículos para mantener la circulación continua a una velocidad constante.
-Controlar la circulación por carriles.
-Eliminar o reducir el número y gravedad de algunos tipos de accidentes, principalmente los que implican colisiones perpendiculares.
-Proporcionar un ordenamiento del tránsito
Según el Ministerio de Transporte de Colombia en el manual de señalización vial de acuerdo con el mecanismo de operación de sus unidades de control, los semáforos se clasifican en:
1 . Semáforos para el control del tránsito de vehículos (los criterios utilizados para esta clase de semáforos son igualmente aplicables en ciclorrutas).
2. Semáforos para pasos peatonales 3. Semáforos especiales.
Los adelantos tecnológicos en los semáforos se han enfocado en controlar el tráfico y hacerlos más efectivos en control de movilidad, pero poco se ha hecho frente innovaciones respecto a hacer más fácil su mantenimiento, reparaciones e instalación que es en lo que se enfoca esta invención.
Tecnología Anterior:
Para instalar un semáforo nuevo de manera permanente con brazos sobre la vía se necesitan varias personas, una para operar la máquina elevadora con canasta, otra que está en la canasta de elevación sosteniendo el poste que se va instalar sobre la vía, otra en el poste vertical del semáforo para guiar la otra punta soldarla al poste vertical y/o asegurarla con tornillos y al menos otras 2 señalizando y controlando el transito mientras se asegura el poste sobre la calzada, mientras se hacen las conexiones eléctricas y se le instala y asegura al poste el semáforo superior que debe quedar a más de 4.5 metros del suelo según la norma.
Para instalar un semáforo nuevo de manera permanente, los brazos de semáforo que proyectan los semáforos sobre la mitad de las vías en la parte superior a alturas superiores a los 4.5 metros sobre la calzada, se requiere de máquinas elevadoras y cerrar las vías mientras se realiza el acople con soldadura o tornillos entre el poste que está en la acera, también para instalar el semáforo, luces superiores y demás elementos en el brazo que va a quedar suspendido sobre la vía.
Cada semáforo que se instala viene con medidas de sus postes previamente tomadas y con esta medida se fabrica uno a uno, para según el sitio donde se va instalar y las distancias al piso según altura de la acera, el tamaño de la via etc. Por lo que ningún semáforo se puede fabricar de manera estándar para que sirva para todos los casos, no hay un tipo de semáforo universal que se adapte cualquier vía cumpliendo con las normas de altura, distancia y demás requeridas.
Si las medidas de altura al piso llegan a ser menores a 4.5 metros al momento de instalar el poste sobre la vía y el semáforo sujeto a él, debe retirarse y fabricar otro juego de postes que garantice la medida mínima que pide la norma. Para esto deben estar haciendo mediciones continuas de manera manual durante la instalación para verificar que quede bien. Cuando los semáforos ya están instalados y requieren mantenimiento, pintura, cambio de luces dañadas etc. Se requiere nuevamente cerrar las vías, usar un vehículo con canasta elevadora y al menos 5 personas para lo logística necesaria. Las vías permanecen cerradas mientras dura la reparación o el mantenimiento generando congestión y contaminación ambiental asociada.
Los semáforos tiene más de 100 años de haber sido inventados con el enfoque principal de regular el transito tal como está descrito en el manual de señalización vial del Ministerio de Transporte de Colombia, autoridad competente en la materia donde se describen todos los tipos de semáforos y las tecnologías para mejorar el control del tránsito.
Semáforos portátiles, semáforos vehiculares, semáforos peatonales y semáforos preventivos dotados de tecnología para mejorar el transito son una constante, pero no han hecho muchas innovaciones en la forma de instalar, reparar, operar y mantenimiento de los semáforos.
En los últimos años la visión del mundo ha cambiado, ahora se pregonan practicas más eficientes y sostenibles para las ciudades, la ONU para más de 170 países ha establecido metas comunes en los Objetivos de desarrollo sostenible entre ellas orientadas a mitigar los efectos del cambio climático que afectarían la energía y por ende la movilidad y los accidentes por semáforos apagados, también están los efectos sobre la seguridad energética y la contaminación que se produce en trancones, congestiones fallas de los semáforos que para su reparación requieren de una logística que genera problemas de movilidad y debe tener una planeación previa importante y contar con energía eléctrica para las reparaciones e instalación.
Descripción de la Invención.
Esta máquina de semáforo solar con loT opera como lo hace un compás, ya que cuenta con un par de brazos articulados, los cuales están vinculados entre sí mediante un eje, lo que le permite al brazo que va sobre la vía cerrarse contra el poste que está en la acera o abrirse los grados que se requiera para que la punta donde está el semáforo que esta sobre la vía se pueda colocar a una altura reglamentaria superior a los 4.5 metros y ajustar la longitud con una punta retráctil, con la ayuda de sensores que de manera automática y con energía solar le indica al instalador cuando está a la altura adecuada e informan a un supervisor de manera remota mediante loT a su Smartphone si el semáforo quedo instalado correctamente.
La invención propuesta es una maquina que se centra en la instalación, el mantenim iento, la operación y la reparación de los semáforos de manera que se cause el mínimo impacto ambiental y se tenga la seguridad energética para poder instalar los semáforos, repararlos y hacerles mantenimiento de manera rápida y menos costosa que la tecnología anterior, sin utilizar grúas, ni requerir de más de 2 personas, ni cerrar las vías o obstaculizarlas con los carros dotados de canasta elevadora, pudiendo repararlos sin necesidad de usar energía eléctrica convencional que puede NO estar disponible por diferentes factores como el cambio climático o cualquier otra falla del suministro eléctrico y disminuyendo mayores impactos ambientales respecto a los que causa el mantenimiento de la tecnología anterior que requiere cerrar las vías para acceder en la altura a semáforos sobre el centro de las vías.
Esta invención utiliza, tecnologías economía naranja que integran "loT" internet de las cosas, Inteligencia "\ " y machinelearning operando autónomamente con energía solar en una máquina tipo semáforo con sensores para facilitar la instalación de los semáforos, el mantenimiento, la operación y las reparaciones con mínimo impacto ambiental y disminuyendo los costos y logística.
La estructura metálica para instalación y mantenimiento se fusiona en el mismo semáforo y hace parte de este de manera integral generando amplias ventajas de disminución de costos, tiempo, materiales, permitiendo de manera universal adaptarse a las vías, su altura, longitud y con sensores que durante la instalación indican si la altura y configuración son adecuadas las cuales se pueden ir graduando en sitio con unos tornillos y remotamente mediante internet de las cosas loT, un supervisor o interventor sin estar en el sitio de instalación puede recibir los datos de si el semáforos está siendo instalado de manera correcta y a la altura correcta, datos que puede ver en una aplicación móvil en su celular o con cualquier dispositivo o computador conectado a internet.
La energía para la instalación del semáforo, las herramientas, los sensores, internet de las cosas, operación autónoma, energía para reparaciones y configuración la suministra un panel solar ubicado sobre el lado superior del poste de semáforo que va sobre la vía, no necesitando este semáforo de energía convencional de la red eléctrica para su mantenimiento, operación, instalación y reparaciones, la cual se puede almacenar en baterías, tampoco necesitando vehículos, motores o máquinas para izar los postes e instalarlos en la vía. Esta invención tiene la ventaja de usar elementos muy livianos de muy bajo consumo y con un diseño especial para su eficiencia, de manera que puedan sus piezas universales ser armadas en sitio y ajustadas las variables de longitud y altura con asistencia de sensores y monitoreo remoto que indican los parámetros adecuados de instalación y la supervisión de la misma, esta misma tecnología y estructuras una vez instalado se convierten en partes de operación del semáforo.
Para instalar de manera permanente esta invención en una vía, no se requiere cerrar la vía, ni vehículos con canasta elevadora, tampoco trabajar en altura. En la acera se ensamblan las partes y en menos de 30 segundos se iza el poste vertical que va sobre la vía con su respectivo semáforo y panel solar previamente ensamblados, se ajusta la longitud y gracias a su diseño tipo compás se empuja con una perdiga la punta del semáforo que va quedar sobre la vía y los sensores instalados en el poste indican al instalador cuando está a la altura correcta superior a 4.5 metros, cuando una señal sonora indica que está a la altura correcta en momento se coloca un pasador que asegura la altura quedando instalado el semáforo y en operación con energía solar, las herramientas eléctricas como destornilladores y taladros usados para ensamble e instalación se alimentan de la energía solar generada y almacenada en batería, no requiere de energía convencional ni para operar ni para instalarlo o repararlo.
En los casos de mantenimiento del semáforo, pintura y reparaciones, en menos de 30 segundos se puede tener acceso en la acera tanto del poste vertical sobre la vía como del semáforo que estaba a una altura de más de 4.5 metros para poder cambiarle las luces, reparar o pintar sin requerir más de 2 personas, ni maquinas, ni trabajo peligroso en altura y sin bloquear la vía. Solo se coloca la perdiga para bajar suavemente el brazo que tiene semáforos muy livianos menos de 1 Kg de peso y se le quita un perno de manera que la estructura en forma de compás permite bajar el brazo fácilmente y el sistema cuenta con memoria e indicador para dejarlo nuevamente en el punto correcto e indicar al supervisor de manera remota que el mantenimiento fue efectuado y el semáforo quedo operando correctamente.
Este semáforo solar graduable con loT está conformado por un brazo (1 ) retráctil que entra dentro de sí mismo, vinculado con un poste (2) mediante un eje (3) que le permite moverse al brazo (1 ) como lo hace el brazo de un compás. Unas platinas (4) con tornillos soportan el eje (3) y los pernos (5) con los que se fija la altura deseada del brazo (1 ). El brazo (1 ) incorpora sobre parte superior un panel solar (6) y hacia el extremo más lejano al andén un semáforo (7) muy delgado y liviano que queda sobre el centro de las vías en que se instale. También incorpora en la parte inferior del brazo (1 ) al lado del semáforo (7) un sensor (8) láser que mide varias variables y está constantemente monitoreando la distancia al suelo durante la instalación o mantenimiento, cuando el semáforo está instalado el sensor (8) toma datos de la vía.
El poste (2) en su parte inferior tiene una platina que se asegura al piso, en uno de sus lados incorpora un semáforo (7) y en uno de sus lados por encima del semáforo (7) incorpora un gabinete (9) que aloja batería y circuitos electrónicos, del sistema de internet de las cosas "loT" para conectar remotamente las variables de instalación y mantenimiento del semáforo con internet, con otros semáforos y/o con otros usuarios. En el gabinete (9) también están los procesadores encargados de procesar los datos del sistema y el sensor (8) de manera que aplicando machinelearning e inteligencia artificial el sistema puede aprender la configuración del semáforo, la altura correcta, los promedios de fallas medir otras variables, garantizar la operación de cambios de las luces y otros datos como los usuarios autorizados y con quien o con que comunicarse según una situación específica datos que comunica mediante loT a internet. También cuenta con una antena (10) que se puede ubicar en cualquier parte del semáforo en caso de que la señal de acceso a Internet de las cosas sea débil en la zona de instalación.
Problema planteado para el desarrollo de esta invención:
El problema planteado se refiere a la dificultad que existe a la hora de la instalación mantenimiento, operación y reparación de semáforos para lo cual se requiere vehículos equipados con canastas, bloquear el tráfico y cerrar vías además de requerir varias personas y acceso a energía eléctrica convencional para poder soldar postes, hacer perforación en tubería pesada y desarrollar los trabajos de instalación, soldaduras y unión de postes, además de requerir muchas personas para esta labor que deben hacer trabajo en alturas y repetir el proceso cada que se requiere reparar semáforos sobre las vías, el problema es aún mayor en zonas donde no hay energía eléctrica disponible cerca del sitio donde se pretende instalar el semáforo teniendo que llevar toda la estructura a un sitio donde se puedan hacer las reparaciones o ensamble. Para que se pueda usar la energía del sol hay que tener en cuenta que los andes y aceras es difícil de recibir rayos solares directos por la sombra de tajados y edificaciones, factor a tener en cuenta en diseñar la solución. Otro problema es que las estructuras para el semáforo deben ser fabricadas a la medida de cada sitio a instalar, no pudiendo producir en serie sistemas universales que se adecúen a la altura y longitud del sitio y que de manera automática puedan indicar a los operarios y supervisores que la instalación esta correcta de acuerdo a la norma y condiciones de seguridad.
Reto técnico a solucionar: El tamaño, el peso, la rapidez de la instalación, la facilidad de ubicación, facilidad de fabricación, la eficiencia energética para poder ser autónomo con energía solar, la forma del sistema, el diseño para la facilidad de instalación y mantenimiento, poder enviar los datos en tiempo real y verificar la instalación, no tener que usar energía convencional, no tener que usar vehículos equipados con canasta ni cerrar vías y no requerir más de 2 personas en el proceso de instalación y mantenimiento.
Disminuir los costos de producción, de instalación, de mantenimiento, de personal y el impacto ambiental y en la movilidad que se tiene actualmente si no se tiene acceso a energía eléctrica y elementos de alto costo como vehículos con canasta para trabajo en altura. Poder producir en masa sistemas universales fáciles de instalar y mantener conectados a internet y sin ningún costo de energía.
Para resolver el problema planteado:
Se propone una invención que utiliza unos tubos muy livianos articulados sobre un eje que los une y le permite a uno de ellos un movimiento similar a un compás dándole la ventaja de poder izar el brazo de semáforo que va sobre una vía en unos pocos segundos, de manera fácil sin requerir, vehículos con canastas ni cerrar las vías afectando el tránsito, esta ventaja se da también para las reparaciones pudiendo en pocos segundos bajar el brazo y reparar en tierra el semáforo o cambiar luces sin cerrar las vías. Este brazo de semáforo permite entonces graduar el ángulo de apertura frente al poste fijo y ajustar la distancia al piso y la longitud con la quedara el semáforo sobre la vía, esta invención incorpora en el brazo un panel solar, semáforos muy livianos, delgados y de alta eficiencia con bajo consumo para funcionar autónomamente con energía solar, no requiere energía convencional para su armado e instalación en sitio, ensamble, operación, reparaciones y mantenimiento. Utiliza además sensor láser y tecnología loT para indicar a los operarios en instalación cuando esta correcta la instalación y la altura frente al piso según la norma técnica y envía también esos datos por loT a los supervisores a sus teléfonos, además de otros datos que recoge con la energía del sol y comparte a internet. Ejemplo de aplicación:
El procedimiento es el siguiente: En una vía que requiere instalar semáforos, 2 personas ensamblan sobre la acera los componentes del semáforo para lo cual se requiere solo de destornilladores eléctricos que se alimentan de la energía del panel solar que se va almacenando en la batería, colocan las platinas y el eje que une los dos postes, adhieren el panel solar, los semáforos y el sensor, posteriormente izan verticalmente brazo y postes con compás cerrado los cuales pesan menos de 10 kilos y son fáciles de manipular y aseguran al piso con pernos el poste que va vertical. Instalan el gabinete sobre el poste vertical y luego con una perdiga o tubo plástico extensible se empuja la punta del brazo y empieza a abrir el compás hasta la altura correcta cuando el sensor sobre el brazo emite la señal sonora de que ya está en la apertura, altura y longitud correctas para ser asegurado mediante un perno pasador que bloquea en esa altura el brazo. Después de 5 minutos de estabilidad de la señal del sensor en la misma altura, envía los datos a internet mediante dispositivo de loT datos que le llegan al supervisor indicando que la instalación es estable satisfactoria y dando los datos de los parámetros con los que quedo instalado el semáforo. A partir de ese momento el semáforo de manera automática después de confirmada su correcta instalación, empieza a operar de manera autónoma con energía solar y transmitir por loT datos.
En el momento de requerir mantenimiento, reparaciones, cambio de luces etc, el proceso de izado se hace al contrario. Se extiende la perdiga debajo del semáforo ubicado en el brazo con un peso menor de 5 Kilogramos, se desasegura el perno que bloquea el brazo en esa altura y se procede a retroceder cerrando el compás hasta que le brazo queda pagado al poste vertical, proceso que tarda medos de 30 segundos, se hacen las reparaciones o cambios de luces en el piso y se iza nuevamente en pocos segundos. El mismo semáforo con la energía del sol almacenada en batería, provee la energía para los destornilladores eléctricos, soldador de estaño y otras herramientas requeridas para reparaciones sin necesidad de usar energía convencional.
En el momento que el brazo cambia de altura para bajarlo a hacerle mantenimiento el sensor detecta el cambio y avisa por internet de las cosas a la persona asignada para supervisar estos eventos, indicándole cual semáforo es su dirección y si tiene asignado mantenimiento o se trata de vandalismo o caída del poste por colisión de un vehículo. Igual cuando están nuevamente dejando el semáforo reparado reporta esos datos igual que cuando se instaló. La máquina aprende y guarda información de los mantenimientos las causas y demás datos además de otras variables que captura el sensor láser cuando el semáforo ya está en operación normal las cuales mediante loT se pueden ver. Esta invención también puede ser usada para hacer auditoría y control a las personas encargadas de mantenimiento de los semáforos y organismos que deben hacer control en las vías pudiendo registrar en tiempo real si estas están cumpliendo su deber legal de hacer control, dejar el registro y orden de servicio del requerimiento para hacer control sobre variables de seguridad vial y actividades con calidad en la operación.
Descripción de las figuras.
Figura 1 :
Se muestra en la figura numero 1 la invención en vista frontal donde se puede ver el semáforo donde el brazo (1 ) está en apertura sobre su posición de longitud y altura requerida.
También se puede ver en la figura 1 Este semáforo solar graduable con loT conformado por un brazo (1 ) que puede modificar su longitud retrayéndose dentro de sí mismo, vinculado con un poste (2) mediante un eje (3) centrado entre unas platinas (4) que tienen unos tornillos que soportan el eje (3) y los pernos (5) con los que se fija la altura deseada del brazo (1 ).
Sobre la parte superior brazo (1 ) se puede ver el panel solar (6) y hacia el extremo de este brazo (1 ) se ve un semáforo (7). Se ve en la parte inferior del brazo (1 ) al lado del semáforo (7) un sensor (8) láser que mide varias variables y está constantemente monitoreando la distancia al suelo durante la instalación o mantenimiento variables que mide y transmite también después de ser instalado.
Se puede ver en la figura 1 un poste (2) que en su parte inferior tiene una platina que se asegura al piso, en uno de sus lados se ve un semáforo (7) y en uno de sus lados por encima del semáforo (7) se ve el gabinete (9), también se ve la antena (10) que esta figura esta sobre el gabinete (9) pero que puede ubicarse en cualquier parte.
Mejor manera de realizar la invención.
El semáforo solar graduable con loT. Se consigue de la siguiente manera:
Dos estructuras huecas en su interior de alta resistencia y poco peso una de ellas el poste vertical se le hacen perforaciones para ubicar gabinete, semáforo y la platina que la une con pernos y un eje de rotación al brazo. La otra estructura se usa de brazo se perforan orificios para instalar panel solar, semáforo y sensor, además de las perforaciones del eje de rotación. Se ensamblan las partes electrónicas y se conectan los cables entre gabinete, semáforos y sensor.
El proceso de instalación es el siguiente: En una vía que requiere instalar semáforos, 2 personas ensamblan sobre la acera los componentes del semáforo Para lo cual se requiere solo de destornilladores eléctricos que se alimentan de la energía del panel solar que se va almacenando en la batería, colocan las platinas y el eje que une los dos postes, adhieren el panel solar, los semáforos y el sensor, posteriormente izan verticalmente brazo y postes con compás cerrado los cuales pesan menos de 8 kilos y son fáciles de manipular y aseguran al piso con pernos el poste que va vertical. Instalan el gabinete sobre el poste vertical y luego con una perdiga o tubo plástico extensible se empuja la punta del brazo y empieza a abrir el compás hasta la altura correcta cuando el sensor sobre el brazo emite la señal sonora de que ya está en la apertura, altura y longitud correctas para ser asegurado mediante un perno pasador que bloquea en esa altura el brazo. Después de 5 minutos de estabilidad de la señal del sensor en la misma altura, envía los datos a internet mediante dispositivo de loT datos que le llegan al supervisor indicando que la instalación es estable satisfactoria y dando los datos de los parámetros con los que quedo instalado el semáforo. A partir de ese momento el semáforo de manera automática después de confirmada su correcta instalación, empieza a operar de manera autónoma con energía solar y transmitir por loT datos.
Para lograr los semáforos en cuanto a los livianos y delgados que son para que la invención en conjunto pueda ser viable con poco peso en la punta del brazo, se requiere usar 2 moldes con la forma característica del semáforo y luego calentar una lámina de policarbonato o el material seleccionado y calentarlo a una temperatura constante e uniforme durante 5 minutos para luego proceder a bajarlo sobre cada molde con succión para darle mejor presentación, luego se retira del calor y se espera 5 minutos para sacar los moldes recortar los excesos de material y colocar al interior las luces de alta eficiencia, luego las tapas frontal y posterior del semáforo se encajan se cierran se les pone silicona industrial para dejarlas herméticas y se le colocan las lentes transparentes a las luces y se le hacen las perforaciones donde van los tornillos para sujetarlos a los postes y brazos de semáforo. Esto asegura un peso menor a 2Kg en la punta del brazo para viabilidad de la invención.
En resumen la Invención que contempla un semáforo universal que se puede instalar de manera permanente en cualquier lugar sin importar las características y medidas de sitio de instalación, la NO disponibilidad de energía eléctrica convencional y la NO disponibilidad de maquinaria especializada con canasta para alturas y sin cerrar vías ni afectar el tránsito para instalación o reparaciones posteriores además de indicadores automáticos y remotos de correcta instalación y mantenimiento notificados mediante loT. El brazo de semáforo puede ser desmontado o elevado en pocos segundos sea para reparación, la instalación inicial o mantenimiento sin que requiera trabajar en alturas sobre la vía.

Claims

REIVINDICACIONES
SEMÁFORO SOLAR GRADUABLE CON IOT
1 - Invención caracterizada por que tiene un brazo (1 ) que respecto a un poste (2) puede ser fijado en un ángulo entre 0 grados y 180 grados, agrupados en este poste y brazo los siguientes elementos:
- Eje (3) que articula.
- Platinas (4) que unen poste (2), eje (3) y brazo (1 ).
- Pernos (5) que ajustan el brazo (1 ).
- Panel solar (6) que suministra la energía para operar y carga betería.
- Semáforo (7) con luces led incorporado en poste (2) y brazo (1 ).
- Sensor (8) conectado a gabinete (9)
- Gabinete (9) incorporado en poste (2)
- Antena (10) conectada a gabinete (9)
2- Invención caracterizada por tener un brazo (1 ) unido a un poste (2) mediante una platinas (4), el brazo (1 ) puede ajustar su longitud de manera retráctil dentro de sí para ajustarse al ancho requerido de una vía.
3- Esta Invención está caracterizada por que el eje (3) está centrado entre unas platinas (4) de forma característica que puede sujetar Brazo (1 ) y poste (2) mediante unos tornillos que soportan el eje (3) y los pernos (5) con los que se fija la altura deseada del brazo (1 ) y la altura de unión entre ambas estructuras.
4- Invención caracterizada por tener un brazo (1 ) que incorpora sobre su parte superior de cara al cielo un panel solar (6) que provee la energía para operar el sistema de semáforo, cargar baterías y suministro eléctrico para las herramientas de instalación y reparación siendo 100% autónomo con energía tomada del sol.
5- Invención caracterizada por tener un brazo (1 ) que incorpora sobre su parte inferior al lado de un semáforo (7) un sensor (8) que mide variables como la distancia al piso durante todo momento para la instalación, operación y mantenimiento y genera una señal sonora cuando la altura de instalación es correcta, el sensor (8) está conectado mediante cable al gabinete (9) donde está el dispositivo de Internet de las cosas loT que conecta con otros semáforos, cosas y personas redes loT. 6- Que según la reivindicación numero 3 esta Invención está caracterizada por tener un eje (3) que articula el brazo (1 ) con el poste (2) permitiendo al brazo (1 ) tener un movimiento de apertura tipo compás que al abrirse respecto del poste (2) permite modificar la altura sobre el suelo entre cero centímetros y mil doscientos centímetros, variando el ángulo de apertura entre 0 grados y 180 grados.
7- Invención caracterizada por tener un poste (2) el cual tiene en uno de sus lados al lado de un semáforo (7), un gabinete (9) ubicado a una altura mayor a 50 centímetros del suelo el cual contiene batería, procesadores y el sistema de loT.
8- Invención caracterizada por que el poste (2) el cual tiene en su parte inferior una platina que se asegura al piso, cuando no se usa el brazo (1 ), el panel solar (6) y el sensor (8) se ubican en la punta del poste (2) quedando el sensor (8) debajo del panel solar (6).
9- Invención caracterizada por que los semáforos (7) son livianos con menos de 2000 gramos de peso, además son delgados, tienen entre 1 a 5 centímetros de profundidad, para lograr estas características físicas y forma que hacen que la invención sea viable, están fabricados en un solo cuerpo con tapa posterior a partir de proceso de termo formado en molde que cosiste en el uso de 2 moldes con la forma característica del semáforo y luego calentar una lámina de policarbonato o el material seleccionado y calentarlo a una temperatura constante e uniforme de 180 grados durante 5 minutos para luego proceder a bajarlo sobre cada molde con la forma característica del semáforo, con profundidad inferior a 5 centímetros y con succión para darle mejor presentación, luego se retira del calor y se espera 5 minutos para sacar los moldes recortar los excesos de material y colocar al interior las luces LED de alta eficiencia, luego las tapas frontal y posterior del semáforo se encajan se cierran se les pone silicona industrial para dejarlas herméticas y se le colocan las lentes transparentes a las luces además de cables y se le hacen las perforaciones donde van los tornillos para sujetarlos a los postes y brazos de semáforo. Las luces led del semáforo (7) para los colores rojo verde y amarillo consumen menos de 1 vatio de potencia, tienen más de 60 unidades LED, operan entre 5 a 19 voltios DC y/o 80 a 160 voltios AC, su forma es muy delgada con menos de 1 .5 centímetros para encajar de manera precisa en el habitáculo de luces del semáforo (7). El bajo consumo de las luces del semáforo (7) menor a 1 vatio, hace viable la invención pues permite que un panel solar (6) superior a 10 vatios pueda ser usado para operar el semáforo 100% con energía solar sin requerir energía convencional y almacenando energía en batería para el uso de herramientas de mantenimiento e instalación o para otros usos.
10- Según la reivindicación numero 1 el proceso de instalación es el siguiente: 2 personas ensamblan sobre la acera los componentes del semáforo para lo cual se requiere solo de destornilladores eléctricos que se alimentan de la energía del panel solar (7) que se va almacenando en la batería, colocan las platinas (4) y el eje (3) que une los dos postes, adhieren el panel solar (7) con tornillos, los semáforos (7), la antena (10) y el sensor (8), posteriormente izan verticalmente brazo (1 ) y poste (2) con compás cerrado es decir unidos, los cuales pesan menos de 8 kilos y son fáciles de manipular, se asegura al piso con pernos el poste (2) que va vertical. Instalan el gabinete (9) sobre el poste vertical y hacen las conexiones eléctricas con los semáforos (7), la antena (10) y el sensor (8), luego con una perdiga o tubo plástico extensible se empuja la punta del brazo y empieza a abrir el compás hasta la altura correcta cuando el sensor (8) ubicado en el brazo (1 ) emite la señal sonora de que ya está en la apertura, altura y longitud correctas para ser asegurado mediante un pasador que bloquea en esa altura el brazo (1 ). Después de 5 minutos de estabilidad de la señal del sensor en la misma altura, envía los datos a internet mediante dispositivo de loT datos que le llegan al supervisor indicando que la instalación es estable satisfactoria y dando los datos de los parámetros con los que quedo instalado el semáforo. A partir de ese momento el semáforo de manera automática después de confirmada su correcta instalación, empieza a operar de manera autónoma con energía solar y transmitir por loT datos.
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