ES1322661U - Sistema de detección de personas para grúas - Google Patents

Abstract

Sistema de detección de personas para grúas, que comprende: - una pluralidad de sensores (1) de pueden detectar la presencia de personas; y - medios de procesamiento (3, 4) conectados a los sensores (1) y que emiten alarmas en el caso de detectar la presencia de una persona, caracterizado por que los sensores (1) son sensores de frecuencia modulada de onda continua.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de detección de personas para grúas

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de detección de personas para grúas, en particular para grúas que se usan en puertos para la carga y descarga de contenedores.

Antecedentes de la invención

En entornos portuarios con intensa actividad logística, tal como en terminales de contenedores donde confluyen grúas, camiones y personal de operaciones, los riesgos por proximidad son constantes. Las zonas de carga y descarga, así como los pasillos de circulación entre bloques de contenedores, presentan una visibilidad reducida, altos niveles de ruido y múltiples puntos ciegos, tanto para los operarios de las grúas como para el personal que transita por la zona.

Es fundamental que el personal de operaciones pueda desempeñar su trabajo sin interferencias provocadas por el uso obligatorio de Equipos de Protección Individual con sensores o accesorios adicionales.

Este tipo de soluciones, lejos de mejorar la seguridad, pueden generar distracciones, incomodidad o errores operativos, aumentando incluso el riesgo de accidente. Además, en los entornos portuarios, donde confluyen trabajadores de distintas empresas, subcontratas y turnos rotativos, no es viable establecer un protocolo homogéneo que garantice que todos los operarios utilicen correctamente estos dispositivos.

La falta de interoperabilidad entre sistemas, la rotación del personal y la imposibilidad de controlar el cumplimiento de medidas individuales hacen inviable el despliegue de tecnologías basadas en el uso de etiquetas, pulseras o sensores personales para ser detectados por sistemas externos.

Actualmente, la prevención depende en gran medida de la atención del operador de la grúa y del cumplimiento estricto de protocolos de seguridad por parte de los trabajadores, lo que no garantiza una respuesta eficaz ante imprevistos o errores humanos.

Las soluciones tradicionales basadas en cámaras térmicas o de visión artificial presentan limitaciones críticas en entornos industriales portuarios, especialmente en condiciones climáticas adversas o situaciones operativas complejas.

Estas tecnologías dependen en gran medida de la calidad de imagen y del entrenamiento previo de modelos de inteligencia artificial para identificar correctamente la presencia humana. Sin embargo, este enfoque presenta varios problemas estructurales en el contexto real de un puerto:

- Condiciones meteorológicas extremas: la presencia constante de niebla marina, lluvia, salitre, polvo en suspensión, contrastes térmicos extremos, tal como niebla de radiación o niebla polar, o iluminación deficiente durante operaciones nocturnas, pueden deteriorar la imagen captada por las cámaras, afectando directamente la precisión de la detección.

- Falsos positivos y negativos: el sistema puede interpretar una sombra, una lona ondeando, una estructura metálica o incluso una gaviota posada como un cuerpo humano en movimiento. Del mismo modo, puede ignorar completamente a una persona real si su silueta está parcialmente oculta o si no se ajusta al patrón para el cual fue entrenado el algoritmo.

- Dependencia de entrenamiento continuo: los modelos de inteligencia artificial necesitan actualización y reentrenamiento constante para adaptarse a nuevas condiciones, entornos o patrones de movimiento, lo que genera una dependencia permanente de supervisión técnica y ajustes manuales.

- Latencia en la detección: en operaciones críticas, incluso un segundo de retraso en la detección puede ser fatal. La inteligencia artificial, al requerir el procesado en servidores o en la nube, puede no responder a tiempo.

Descripción de la invención

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de detección de personas para grúas que proporcione una seguridad mejorada.

Con el sistema de detección de personas para grúas de la invención se consiguen resolver los inconvenientes citados, presentando otras ventajas que se describirán a continuación.

El sistema de detección de personas para grúas de acuerdo con la presente invención se describe en la reivindicación 1, y las reivindicaciones dependientes incluyen características adicionales que son opcionales.

En particular, el sistema de detección de personas para grúas comprende:

- una pluralidad de sensores de pueden detectar la presencia de personas; y

- medios de procesamiento conectados a los sensores y que emiten alarmas en el caso de detectar la presencia de una persona,

caracterizado por que los sensores son sensores de frecuencia modulada de onda continua.

De acuerdo con una realización preferida, los medios de procesamiento comprenden:

- una unidad de procesamiento local conectada a los sensores; y

- un módulo de integración de control de supervisión y adquisición de datos, conecta a la unidad de procesamiento local, que determina la emisión de alertas si se detecta una persona.

Preferentemente, el sistema de detección de personas para grúas también comprende: - unos indicadores visuales;

-uno o más semáforos;

- una alarma sonora; y/o

- un emisor de alertas de texto o voz,

que emiten alarmas si se detecta una persona mediante los sensores.

Además, preferentemente, el sistema de detección de personas para grúas también comprende un módulo de trazabilidad conectado los medios de procesamiento.

De acuerdo con una realización preferida, el módulo de trazabilidad utiliza tecnología de cadena de bloques.

Preferentemente, el sistema de detección de personas para grúas de acuerdo con la presente invención también comprende uno o más sensores de vibración.

El sistema de detección de personas de acuerdo con la presente invención permite una detección automática, constante y sin dependencia del factor humano, integrando sensores de frecuencia modulada de onda continua, FMCW, preferentemente de 24 GHz, directamente en la infraestructura de la grúa.

El sistema detecta en tiempo real la presencia de personas en movimiento o incluso inmóviles, por ejemplo, un trabajador caído o agachado tras una fila de contenedores, y activa una alarma inmediata al operador y al centro de control.

El sistema de sensores FMCW opera preferentemente en la banda de 24 GHz, que es una frecuencia ampliamente utilizada en aplicaciones industriales debido a su capacidad para penetrar en materiales y detectar movimientos con alta precisión.

Los sensores FMCW emiten una señal de onda continúa modulada en frecuencia y miden el tiempo de retorno de la señal reflejada por objetos en el entorno. Este tiempo de retorno se utiliza para calcular la distancia, el material y la velocidad del objeto, permitiendo una detección precisa de personas en movimiento o inmóviles.

El sistema de detección de acuerdo con la presente invención también es capaz de detectar automáticamente la presencia de personas en movimiento o completamente inmóviles, hasta una distancia máxima, por ejemplo, de 30 metros y con una precisión milimétrica de, por ejemplo, aproximadamente 10 centímetros.

Su diseño permite una integración sencilla en infraestructuras críticas, tal como grúas industriales, asegurando un funcionamiento fiable y constante incluso bajo condiciones climáticas adversas, tal como niebla, lluvia, polvo, y en entornos de alta exigencia operativa, tal como puertos con intensa circulación logística.

Esto garantiza una protección efectiva y continua, independiente de factores ambientales o limitaciones operativas habituales, ofreciendo una respuesta inmediata y precisa ante situaciones de riesgo.

Breve descripción de los dibujos

Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto, se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.

La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra los componentes del sistema de detección de personas de acuerdo con la presente invención; y

La figura 2 es una vista en perspectiva de una grúa de puerto en el que está instalado el sistema de detección de personas de acuerdo con la presente invención.

Descripción de una realización preferida

En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques de los componentes del sistema de detección de personas de acuerdo con la presente invención.

El sistema de detección comprende una pluralidad de sensores (1), en particular sensores de frecuencia modulada de onda continua, FMCW, que preferentemente están conectados entre sí en red.

De acuerdo con una realización preferida, los sensores (1) son sensores FMCW de 24 GHz, con un alcance, por ejemplo, de hasta 30 m, y con resolución inferior, por ejemplo, a 10 cm. Si se desea, el sistema de detección también puede comprender sensores de vibración (10), por ejemplo, situados en la herramienta de carga, que ajustan dinámicamente los niveles de alarma según el movimiento y elevación de la carga.

Estos sensores (1) tiene la capacidad para detectar movimiento y presencia humana mediante análisis de eco modulado, y se montan directamente sobre la estructura de una grúa (2), sin interferir en su funcionamiento.

Además, el sistema de detección también comprende una unidad de procesamiento local (3), que procesa en tiempo real las señales procedentes de los sensores (1), permitiendo además que se identifique tejido humano y movimientos característicos de las personas.

Preferentemente, funciona sin conexión a Internet, con una latencia mínima y una respuesta inmediata.

El sistema de detección también comprende un módulo de integración (4), tal como un módulo de Control de Supervisión y Adquisición de Datos, SCADA, que está conectado a la unidad de procesamiento local (3), y que genera señales de alerta en caso de detección de personas por parte de los sensores (1), y registra y visualiza dichas alertas.

Para emitir las alertas, el módulo de integración (4) comprende salidas digitales conectadas, por ejemplo, a indicadores visuales (5), por ejemplo, diodos emisores de luz situados en la cabina del operador de la grúa, uno o más semáforos de operación (6), que permiten o impiden continuar el movimiento de la grúa, una alarma sonora (7) situada en la grúa (2), y un emisor (8) para enviar una alerta, por ejemplo, un mensaje de texto o una llamada, a un supervisor o a un centro de control.

Además, el sistema de detección también comprende un módulo de trazabilidad (9) conectado al módulo de integración (4), que, por ejemplo, utiliza tecnología de cadena de bloques, y que registro eventos críticos y alertas en una red pública inmutable, permite una reconstrucción forense, auditoría o verificación externa, y permite acceder al mismo a través de una aplicación o informes automáticos.

Solamente a modo de ejemplo, en la figura 2 se muestra la disposición de los sensores (1) y un semáforo (6) en una grúa (2), aunque su número y disposición pueden ser cualesquiera.

Por ejemplo, en la grúa (2) representada están montados una pluralidad de sensores (1) FMCW de 24 GHz, instalados en posiciones clave sobre la grúa (2), por ejemplo, patas, vigas horizontales, herramienta de carga, etc.

También se pueden incluir sensores de vibración (1), por ejemplo, en la herramienta de carga de la grúa, que ajustan dinámicamente los niveles de alarma según el movimiento y elevación de la carga.

Estos sensores (1) cubren de manera integral las zonas críticas de operación, garantizando una detección precisa e inmediata de personas en áreas de alto riesgo, especialmente durante operaciones de transporte y elevación de cargas pesadas.

Todos los sensores (1) están conectados mediante una red de comunicación local segura a un sistema centralizado, formado por la unidad de procesamiento local (3), el módulo de integración (4) y el módulo de trazabilidad (9), que procesa en tiempo real las señales recibidas, interpretando con precisión la ubicación y los movimientos del personal detectado.

Por ejemplo, para comprobar el correcto funcionamiento del sistema de detección se pueden realizar las siguientes pruebas específicas:

• Detección de personas en distintas posturas: de pie, agachadas, inmóviles.

• Simulación de accesos no autorizados, caídas, situaciones de mantenimiento sin aviso previo.

• Verificación de falsas alarmas con objetos similares, tal lonas, reflejos, sombras, máquinas, etc.

• Validación de cobertura y capacidad de discriminación por distancias y zonas.

Además, para garantizar la máxima eficacia y rapidez en la gestión del riesgo, las alertas generadas por el sistema se distribuyen preferentemente mediante dos canales simultáneos:

Por ejemplo, las alertas pueden aparecer en pantallas ubicadas en una sala principal de control, desde donde se visualizan globalmente las zonas de riesgo y se coordina la respuesta operativa, incluyendo la posibilidad de enviar mensajes de texto o voz a los responsables de seguridad y generar eventos en el sistema interno de gestión de seguridad.

Además, las alertas son enviadas instantáneamente al operador mediante un accesorio portátil integrado en el mando de la grúa, el cual dispone de una matriz luminosa para visualizar la posición exacta del personal cercano. Esta alerta inmediata permite al operador realizar maniobras rápidas y precisas para mitigar riesgos, mejorando notablemente la seguridad y eficiencia operativa.

El principio de funcionamiento del sistema de detección de acuerdo con la presente invención se basa en la reflexión de una onda continua modulada en frecuencia, FMCW. Al analizar la forma, frecuencia y comportamiento del eco recibido, el sistema es capaz de identificar variaciones sutiles en el entorno. En particular, es capaz de discriminar reflejos característicos que atraviesan tejidos, ropa técnica y elementos de protección, y que rebotan de forma única en tejido humano. Esta huella de retorno permite determinar que el objeto detectado es una persona, incluso si se encuentra en una postura no convencional o parcialmente oculta.

En resumen, el sistema no solo detecta algo en el entorno, sino que lo identifica como presencia humana con una alta fiabilidad, incluso sin contacto visual ni línea directa, lo que lo convierte en una solución verdaderamente disruptiva para entornos portuarios complejos y de alto riesgo.

Por ejemplo, los sensores FMCW pueden aportar valor en los siguientes escenarios:

• Maniobra de izado y movimiento de contenedores desde un barco, ya que el sistema puede detectar la presencia humana en el área de riesgo y frenar la operación automáticamente, generando una alerta visual y sonora tanto en cabina como en sala de control.

• Inspección o reparación no autorizada en una zona operativa, pudiendo generar una alerta preventiva antes de que una grúa entre en la trayectoria, permitiendo al supervisor actuar sin que se produzca una situación crítica.

• Caída o desorientación de un operario, en el que el sistema puede detectar pequeños movimientos y marcar su posición exacta en un mapa en tiempo real, lo que permite al centro de control o al operador identificar la situación, interrumpir operaciones y prestar ayuda inmediata.

• Operación nocturna con condiciones adversas, gracias a que los sensores FCMW son inmunes a estas condiciones, se garantiza la detección sin pérdida de precisión, activando alarmas sin depender de la visibilidad.

Además, el sistema de detección de acuerdo con la presente invención no requiere que el trabajador lleve ningún dispositivo encima, eliminando así los problemas derivados del uso obligatorio de accesorios personales, tal como el olvido, la resistencia al uso, el mantenimiento de baterías o la cobertura de red.

En el sistema de detección de acuerdo con la presente invención, la detección se realiza desde la propia grúa, que monitoriza la presencia de personas en 360° sin distracciones ni fatiga, con capacidad para mapear a las personas en el suelo en tiempo real.

A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, es evidente para un experto en la materia que el sistema de detección de personas para grúas descrito es susceptible de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser sustituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de detección de personas para grúas, que comprende:

- una pluralidad de sensores (1) de pueden detectar la presencia de personas; y

- medios de procesamiento (3, 4) conectados a los sensores (1) y que emiten alarmas en el caso de detectar la presencia de una persona,

caracterizado por que los sensores (1) son sensores de frecuencia modulada de onda continua.

2. Sistema de detección de personas para grúas de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de procesamiento comprenden:

- una unidad de procesamiento local (3) conectada a los sensores (1); y

- un módulo de integración (4) de control de supervisión y adquisición de datos, conecta a la unidad de procesamiento local (3), que determina la emisión de alertas si se detecta una persona.

3. Sistema de detección de personas para grúas de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que también comprende:

- unos indicadores visuales (5);

- uno o más semáforos (6);

- una alarma sonora (7); y/o

- un emisor (8) de alertas de texto o voz,

que emiten alarmas si se detecta una persona mediante los sensores (1).

4. Sistema de detección de personas para grúas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que también comprende uno o más sensores de vibración (10).