ES2887727T3 - Procedimiento, sistema y programa para estimar el desplazamiento de una estructura geológica y/o de ingeniería civil susceptible de desplazamiento - Google Patents

Abstract

Procedimiento para estimar el desplazamiento de una estructura geológica y/o de ingeniería civil (2) susceptible de desplazamiento, estando la estructura (2) provista de al menos una etiqueta de radiofrecuencia (3), e implementando el procedimiento al menos una antena (4) conectada a un terminal transceptor (6) y dispuesta en una zona estable independiente de la estructura (2), dentro del alcance de la etiqueta de radiofrecuencia (3), comprendiendo el procedimiento: - una primera etapa consistente en determinar, en un primer instante y en el terminal (6), una primera fase de una primera señal retrodispersada por la etiqueta de radiofrecuencia (3); - una segunda etapa consistente en determinar, en un segundo instante posterior al primero y en el terminal (6), una segunda fase de una segunda señal retrodispersada por la etiqueta de radiofrecuencia (3); - una etapa de procesamiento de la primera fase y de la segunda fase, que incluye la compensación de las perturbaciones de propagación de la radiofrecuencia en la primera fase y en la segunda fase, para estimar el desplazamiento de la estructura (2) entre el primer instante y el segundo instante.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento, sistema y programa para estimar el desplazamiento de una estructura geológica y/o de ingeniería civil susceptible de desplazamiento

Campo de la invención

La invención se refiere a un procedimiento para estimar el desplazamiento de una estructura, por ejemplo una estructura geológica y/o de ingeniería civil, que es susceptible de desplazamiento y/o deformación. También se refiere a un sistema y a un programa informático para implementar este procedimiento.

Antecedentes tecnológicos de la invención

El seguimiento de los movimientos gravitacionales o de la integridad de los edificios, estructuras o excavaciones urbanas es un problema de seguridad importante para la población. En el contexto de la gestión sostenible del territorio, a menudo es necesario aplicar un sistema de vigilancia sólido y rentable para estas estructuras geológicas y/o de ingeniería civil. La deformación, el desplazamiento y la velocidad de desplazamiento inducida por estas deformaciones estructurales son los parámetros más comúnmente monitoreados para la identificación de las zonas de peligro.

Existen muchas técnicas para medir estos desplazamientos. La medición del extensómetro es la más utilizada, pero sólo permite detectar el 50% de las inestabilidades. También se conocen procedimientos geodésicos con la instalación de objetivos puntuales dentro de las estructuras y la teledetección (por ejemplo, óptica, láser o radar) para obtener un campo de desplazamiento de la zona en movimiento. Cada una de estas técnicas se caracteriza por sus limitaciones en cuanto a costes de instalación, mantenimiento, despliegue en condiciones topográficas y climáticas difíciles (lluvia, niebla, nieve, bajas temperaturas, etc.).

La tecnología RFID (del acrónimo anglosajón “Radio Frenquency Identification” y que significa “radio-identificación) utiliza la comunicación de ondas electromagnéticas de radiofrecuencia entre una antena y una pequeña etiqueta de radiofrecuencia, a menudo asociada o incrustada en un objeto. La tecnología RFID se utiliza en el campo de la logística y la distribución para identificar, contar y seguir estos objetos.

Del documento EP2339315 se conoce un procedimiento que utiliza la tecnología RFID para controlar el desplazamiento de los nodos de una estructura susceptible de deformación. Este procedimiento consiste en producir una onda electromagnética de interferencia mediante dos etiquetas de radiofrecuencia (una de ellas colocada en una zona estable) cargadas simultáneamente, y analizar las características de esta onda para deducir la posición relativa de las etiquetas. El enfoque propuesto en este documento es especialmente complejo de aplicar. El documento Manoj, A. J. Y. D: "Wireless Sensor System for Infrastructure Health Monitoring", 2017, tesis doctoral, Western Sydney University, Australia, describe un procedimiento para estimar el desplazamiento de una estructura a partir de las fases de las señales retrodispersadas de una etiqueta de radiofrecuencia en la estructura.

Objeto de la invención

Es un objeto de la presente invención remediar algunas o todas las desventajas del arte previo. Más concretamente, es objeto de la invención proponer un procedimiento alternativo para estimar el desplazamiento de una estructura geológica y/o de ingeniería civil susceptible de moverse, que es más sencillo de aplicar que los del arte previo. En particular, permite desplegar la tecnología RFID en un entorno exterior para la supervisión continua y remota de los movimientos del suelo y los edificios.

Breve descripción de la invención

Con el fin de lograr este objetivo, el objeto de la invención propone un procedimiento para estimar el desplazamiento de una estructura geológica y/o de ingeniería civil susceptible de moverse, estando la estructura provista de al menos una etiqueta de radiofrecuencia, y el procedimiento implementando al menos una antena conectada a un terminal transceptor y dispuesta en una zona estable independiente de la estructura, dentro del alcance de la etiqueta de radiofrecuencia. Según la invención el proceso comprende:

• una primera etapa para determinar, en un primer instante y en el terminal, una primera fase de una primera señal retrodispersada por la etiqueta de radiofrecuencia;

• una segunda etapa que consiste en determinar, en un segundo instante después del primer instante y en el terminal, una segunda fase de una segunda señal retrodispersada por la etiqueta de radiofrecuencia;

• una etapa de procesamiento de la primera fase y la segunda fase, que incluye la compensación de las perturbaciones de propagación de radiofrecuencias en la primera fase y la segunda fase, para estimar el desplazamiento de la estructura entre el primer instante y el segundo instante.

Según otras características ventajosas y no limitantes de la invención, tomadas solas o en cualquier combinación técnicamente factible:

• la estructura está provista de una pluralidad de etiquetas de radiofrecuencia dispuestas en lugares separados de la estructura;

• El procedimiento utiliza una pluralidad de antenas dispuestas en distintos lugares de la zona estable;

• la compensación comprende la determinación, en el terminal, de una fase de calibración de una señal retrodispersada por una etiqueta de radiofrecuencia de calibración colocada en la zona estable;

• la compensación comprende una calibración de la primera fase y de la segunda fase en función de la temperatura de cada etiqueta de radiofrecuencia;

• la compensación comprende un calibrado de la primera fase y de la segunda fase en función de una profundidad de nieve;

• la etapa de procesamiento establece una diferencia entre la primera fase y la segunda fase para estimar el desplazamiento de la estructura a lo largo de una dirección general antena-estructura.

Según otro aspecto, el objeto de la invención proporciona un sistema para estimar el desplazamiento de una estructura geológica y/o de ingeniería civil susceptible de desplazamiento, comprendiendo el sistema:

• al menos una etiqueta de radiofrecuencia en la estructura;

• un terminal transceptor configurado para poner en fase una señal retrodispersada por la etiqueta de radiofrecuencia;

• al menos una antena conectada al terminal transceptor, estando la antena dispuesta en una zona estable e independiente de la estructura, dentro del alcance de la etiqueta de radiofrecuencia;

• un dispositivo de procesamiento conectado al terminal transceptor y configurado para: i. compensar las perturbaciones de propagación de radiofrecuencias de una primera fase establecida en un primer instante y una segunda fase establecida en un segundo instante posterior al primer instante; ii. estimar el desplazamiento de la estructura entre el primer instante y el segundo instante, a partir de la primera fase y la segunda fase.

Según otras características ventajosas y no limitantes de la invención, tomadas solas o en cualquier combinación técnicamente factible:

• El sistema está provisto de una pluralidad de antenas dispuestas en distintos lugares de la zona estable; • la estructura está provista de una pluralidad de etiquetas de radiofrecuencia dispuestas en distintos lugares;

• la estructura es una estructura geológica y en la que cada etiqueta de radiofrecuencia y/o cada antena está dispuesta sobre un soporte no metálico;

• El sistema también incluye una etiqueta de calibración situada en la zona estable;

• cada etiqueta de radiofrecuencia tiene un sensor de temperatura;

• un cable de conexión conecta una antena a un terminal;

• en la que cada etiqueta de radiofrecuencia y/o cada antena está cubierta con una película hidrófoba.

Finalmente, el objeto de la invención también se refiere a un programa informático que comprende instrucciones de código de programa para realizar la etapa de procesamiento del procedimiento según la invención, cuando el programa se ejecuta en un ordenador.

Breve descripción de los dibujos

La invención se entenderá mejor a la luz de la siguiente descripción de una realización particular no limitante de la invención con referencia a las figuras adjuntas, de las cuales:

• La figura 1 muestra una visión de conjunto de un sistema para estimar el desplazamiento de una estructura según la invención;

• La figura 2 muestra las diferentes etapas de una realización de un procedimiento para estimar el desplazamiento de una estructura de acuerdo con la invención;

• La figura 3 muestra una realización particular de la invención.

Descripción detallada de la invención

La figura 1 muestra una vista de conjunto de un sistema 1 para estimar el desplazamiento de una estructura 2 según la invención.

La estructura 2 puede ser de naturaleza geológica, como un glaciar, un acantilado, un flujo de arcilla, excavaciones urbanas y/o ingeniería civil, como un puente, una presa... Sea cual sea la naturaleza de la estructura 2, es probable que se mueva, lo que puede constituir un riesgo (desprendimiento de tierras, caída de rocas, colapso...) que el sistema 1 pretende evaluar. El desplazamiento puede corresponder a un desplazamiento de toda la estructura 2, o puede estar relacionado con su deformación. En aras de la simplicidad en la siguiente descripción, se considerará que la estructura 2 es de naturaleza geológica en el ejemplo de la figura 1.

El sistema 1 comprende al menos una etiqueta de radiofrecuencia 3 dispuesta en la estructura 2. Como se menciona en la introducción de esta solicitud, el término "etiqueta de radiofrecuencia" se refiere a un dispositivo que comprende una antena acoplada a un chip de transmisión-recepción que permite a la etiqueta de radiofrecuencia recibir y transmitir datos a un terminal por medio de una onda electromagnética de radiofrecuencia. Los datos transmitidos pueden ser de diferentes tipos, por ejemplo un identificador único de la etiqueta de radiofrecuencia, sus datos de estado, datos de telemetría como la temperatura o la humedad, si el chip está equipado con sensores que permiten la medición de esta información. La transmisión puede tener lugar a una distancia relativamente grande, varios metros o decenas de metros, o incluso varios cientos de metros.

Según la invención, la etiqueta de radiofrecuencia 3 es de tipo pasivo, es decir, se comunica con un terminal transceptor por retrodispersión de una señal transmitida por una antena asociada al terminal. Obtiene al menos una parte de su energía de funcionamiento de la radiación electromagnética emitida por el terminal.

Más precisamente, y como está por ejemplo bien documentado en el artículo de P. Nikitin "Phase based spatial identification of UHF RFID tags" en RFID, 2010 IEEE International Conference, pp. 102-103 de P. Nikitin "Phase based spatial identification of UHF RFID tags" En RFID, 2010 IEEE International Conference, pp. 102-109, cuando un terminal transceptor está en modo de recepción, transmite una señal, que suele consistir en una sola portadora, a través de una antena transceptora. Esta señal es captada por la antena de la etiqueta de radiofrecuencia. El chip transceptor de la etiqueta de radiofrecuencia modula la señal recibida en una señal de banda base útil, que puede, por ejemplo, contener la información de identificación, estado y telemetría mencionada anteriormente. La señal modulada por el chip transceptor (en amplitud, fase o frecuencia) es radiada por la antena de la etiqueta de radiofrecuencia, y recibida por la antena del terminal transceptor. En lo sucesivo, el término "señal retrodispersada" se utilizará para referirse a la señal de banda base útil incrustada en la señal electromagnética transmitida entre la etiqueta de radiofrecuencia y el terminal transceptor.

La señal recibida por la antena del terminal es demodulada para reconstituir en el terminal la señal de banda base útil que puede ser decodificada para extraer la información comunicada por la etiqueta de radiofrecuencia. Esta etapa consiste generalmente en establecer las componentes "en fase l" y "en cuadratura Q" de la señal deseada con respecto a una señal de referencia establecida por un oscilador local en el terminal. El ángulo formado por las componentes de la señal deseada en el plano I-Q en el terminal de recepción se denomina "fase de la señal retrodispersada".

La presente invención aprovecha las propiedades de fase de la señal retrodispersada para proporcionar una estimación del desplazamiento de la estructura 2. Así, y volviendo a la descripción de la figura 1, la etiqueta de radiofrecuencia 3 forma un marcador en la estructura 2, cuyo desplazamiento se medirá para estimar indirectamente el de la estructura 2. Ventajosamente, y como se muestra en la figura 1, la estructura 2 puede estar provista de una pluralidad de etiquetas de radiofrecuencia 3, dispuestas en distintos lugares de la estructura 2, para estimar un campo de desplazamiento, y permitir una estimación más fina del riesgo.

El sistema 1 también comprende al menos una antena 4 conectada a un terminal transceptor 6. La conexión entre la antena 4 y el terminal 6 puede realizarse mediante un cable 5, lo que permite posicionar la antena en relación con la estructura 4, independientemente de la ubicación del terminal 6. La antena 4 está situada en una zona estable (es decir, no susceptible de desplazamiento) independiente de la estructura 2 para que no se vea afectada por el movimiento de esta última. La antena 4 está dispuesta dentro del alcance de al menos una etiqueta de radiofrecuencia 3 para poder comunicarse con ella. Como se muestra en la Figura 1, una pluralidad de antenas 4 puede estar dispuesta en lugares separados en el área estable para estimar mejor la dirección de desplazamiento o el campo de desplazamiento de la estructura 2, como se discutirá con más detalle más adelante en esta divulgación.

La función del terminal 6 es generar la señal a transmitir por la antena 4 y procesar las señales devueltas por cada etiqueta de radiofrecuencia 3 y recibidas por la antena 4. En particular, permite establecer la fase de la señal retrodispersada para cada etiqueta de radiofrecuencia 3.

En el caso de que el sistema 1 comprenda una pluralidad de antenas 4, puede proporcionarse una pluralidad de terminales 6, siendo cada terminal 6 conectable a una o más antenas 4. Tanto si el sistema tiene un único terminal 6, como si tiene una pluralidad de terminales 6, las señales transmitidas por cada antena 4 tienen ventajosamente una frecuencia portadora específica del terminal al que está conectada para aislar en canales separados las comunicaciones que se establecen en cada terminal 6. Si se conectan varias antenas 4 al mismo terminal 6, es preferible que transmitan secuencialmente para no interferir entre ellas.

En el caso de que el sistema esté situado en un lugar alejado de un punto de conexión a la red eléctrica, el terminal 6 puede estar asociado a una fuente de energía 10 como baterías, paneles solares, un aerogenerador, una pila de combustible, para que el sistema 1 sea completamente autónomo en materia de energía.

El sistema 1 también incluye un dispositivo de procesamiento 11, conectado al terminal 6, y configurado para estimar el desplazamiento de la estructura 2 a partir de las fases de las señales retrodispersadas de la(s) etiqueta(s) de radiofrecuencia 3 establecidas por el terminal 6, como se discutirá en detalle más adelante en este documento. El dispositivo de procesamiento 11 puede estar dispuesto en las inmediaciones de la estructura, y en este caso puede estar conectado al terminal 6 mediante un enlace por cable (del tipo USB o Ethernet) o un enlace inalámbrico de corto alcance (bluetooth™, Wifi,...). Alternativamente, el dispositivo de procesamiento 11 puede estar muy alejado de la estructura 2, y en este caso conectado al terminal 6 a través de un enlace inalámbrico de largo alcance (GSM, Lora™...)

Cada etiqueta de radiofrecuencia 3 puede estar dispuesta en una posición elevada por encima de la estructura 2. Del mismo modo, cada antena 4 puede estar dispuesta en una posición elevada sobre la zona estable. Esta configuración garantiza una mejor comunicación entre cada etiqueta de radiofrecuencia 3 y cada antena 4. En particular, mejora el alcance de las antenas 4. También limita el impacto en la propagación de la señal del crecimiento de la vegetación, la nieve y la humedad que podrían, con el tiempo, cubrir la totalidad o parte de las etiquetas de radiofrecuencia. La elevación de cada etiqueta de radiofrecuencia 3 y/o antena 4 puede lograrse colocándolas en un soporte 8 fijado al suelo. Este soporte 8 es preferentemente de un material no metálico para no interferir con las señales transmitidas y/o recibidas. Es preferiblemente impermeable, para evitar la fluctuación de su contenido de agua debido a las condiciones meteorológicas, que cambiaría sus propiedades electromagnéticas e influiría en la fase. Debe ser suficientemente rígido para limitar los desplazamientos parásitos de la etiqueta de radiofrecuencia 3 o de la antena 4 que soporta, por ejemplo, bajo el efecto del viento.

También es posible cubrir cada etiqueta de radiofrecuencia 3 y cada antena 4 con una película o sustancia hidrófoba para evitar el estancamiento de agua en ellas, lo que influiría en la propagación de las señales transmitidas y/o recibidas. Alternativamente, o adicionalmente, se puede colocar un gran radomo alrededor de las etiquetas para reducir o incluso anular el efecto de campo cercano de cualquier agua que pueda estar presente.

Para evitar que se forme condensación en la superficie de las etiquetas, especialmente durante la noche, éstas pueden estar recubiertas de un material aislante térmico que bloquee la transferencia de calor por radiación. Esto evita o limita el descenso de la temperatura de la etiqueta de radiofrecuencia por debajo de la temperatura del punto de rocío (cercana a la temperatura del aire por la noche) que provoca la generación de una película de agua de condensación.

La figura 2 muestra un diagrama esquemático de un procedimiento según la invención, utilizando una sola etiqueta de radiofrecuencia 3 y una sola antena 4.

La fase de una señal retrodispersada no permite determinar la posición de la etiqueta de radiofrecuencia emisora (porque esta fase resulta de la contribución de varios fenómenos: propagación de la señal electromagnética en el medio, tratamiento por el chip de transmisión-recepción de la etiqueta de radiofrecuencia, propagación de las señales entre la antena y el terminal, etc.).

Sin embargo, suponiendo que las contribuciones no relacionadas con la distancia entre la antena 4 y la etiqueta de radiofrecuencia 3 son estables en el tiempo, la diferencia entre una primera fase establecida en un primer instante y una segunda fase establecida en un segundo instante sólo está relacionada con el desplazamiento relativo de la etiqueta de radiofrecuencia 3 y la antena 4.

Según la invención, el procedimiento comprende una primera etapa I, en un primer instante ti, durante la cual se determina una primera fase Ci de una primera señal retrodispersada Bi por la etiqueta de radiofrecuencia 3 en el terminal 6 tras la recepción de una primera señal Ai transmitida por la antena 6.

En una segunda etapa II, en un segundo instante tf posterior al primer instante ti, la invención prevé la determinación, en el terminal 6, de una segunda fase Cf de una segunda señal retrodispersada Bf por la etiqueta de radiofrecuencia 3 tras la recepción de una segunda señal Af transmitida por la antena 4.

La diferencia entre la primera fase Ci en el instante ti y la segunda fase Cf en el instante tf refleja el desplazamiento de la etiqueta de radiofrecuencia 3.

Así, según un modo de realización de la invención en el que se pretende estimar el movimiento de la estructura a lo largo de una dirección general antena-estructura, la desviación de fase AO entre el primer y el segundo instante puede, por ejemplo, reducirse a un desplazamiento D mediante la fórmula: D = - vao/ (4nf) donde f es la frecuencia de la señal retrodispersada, y v es la velocidad de las ondas electromagnéticas en el aire. Esta fórmula es verdadera con la condición de que el desplazamiento observado entre un primer y un segundo instante sea inferior a un cuarto de la longitud de onda.

El procedimiento comprende así una etapa de tratamiento III, que puede ser realizada por el dispositivo de tratamiento 11, de la primera fase Ci y de la segunda fase Cf para estimar el desplazamiento D de la estructura 2 entre el primer instante ti y el segundo instante tf, por ejemplo según la fórmula establecida anteriormente.

Por supuesto, el tiempo entre el primer instante y el segundo debe elegirse en función de la dinámica de los movimientos que se espera observar para que la estructura 2 tenga un desplazamiento inferior a un cuarto de la longitud de onda entre el instante ti y tf. En el contexto de la presente invención, es decir, para la medición del desplazamiento de una estructura 2 de naturaleza geológica o de ingeniería civil cuya dinámica es relativamente lenta, puede elegirse un período de entre unas horas y unos días. Ventajosamente, este período puede ajustarse hacia arriba o hacia abajo según la velocidad de desplazamiento observada de la estructura 2.

Para mejorar la medición de la fase que se realiza en la primera y segunda etapas de determinación, es posible que estas etapas comprendan, durante un periodo de tiempo muy corto, la transmisión y recepción de una pluralidad de señales entre la antena 4 y la etiqueta de radiofrecuencia 3, con el fin de proporcionar una medición media de la primera o segunda fase.

Los principios anteriores pueden aplicarse a un sistema de estimación de desplazamiento que comprende una pluralidad de antenas 4 y/o etiquetas de radiofrecuencia 3, como se muestra en relación con la figura 1.

Cuando se dispone de una sola antena, y por lo tanto capaz de estimar desplazamientos en una sola dirección, es preferible disponerla de manera que la dirección general antena 4 - estructura 2 corresponda a la dirección prevista de desplazamiento de la estructura 2.

Preferiblemente, el sistema 1 comprende varias antenas, de modo que el desplazamiento o campo de desplazamiento de la estructura 2 puede estimarse desde varias direcciones y/o con mayor precisión. En este caso, las etapas que componen el proceso que se acaba de presentar pueden ser implementadas por cada terminal 6, y para cada antena 4, de forma concurrente y/o secuencial, particularmente en el caso de que varias antenas 4 estén conectadas al mismo terminal 6.

Mediante la triangulación, el uso de tres o más antenas 4, convenientemente dispuestas alrededor de la estructura 2 (es decir, en tres direcciones diferentes entre las antenas 3 y la estructura 2), permite estimar el campo de desplazamiento o de desplazamiento de la estructura 2 en el espacio. Este tratamiento, y en general todos los tratamientos efectuados sobre las fases de las señales retrodispersadas, pueden ser realizados por el dispositivo de tratamiento 11.

En una realización de la invención, el movimiento de la estructura 2 se estima mediante su desplazamiento angular en relación con un conjunto de antenas 6 en una configuración de estimación del ángulo de llegada. En esta realización, una pluralidad de antenas 4 están dispuestas perpendicularmente a la dirección de desplazamiento prevista de la estructura 2, es decir, las direcciones generales entre cada antena 4 y la estructura 2 son esencialmente perpendiculares a la dirección de desplazamiento prevista de la estructura. Esta implementación particular de la invención se muestra en la Figura 3.

Durante la primera etapa I, en un primer instante ti, se determinan las primeras fases Ci1, Ci2 de las primeras señales retrodispersadas Bi1, Bi2 por la etiqueta de radiofrecuencia 3 tras la recepción de las primeras señales Ai1, Ai2 transmitidas por las antenas 4. Esta determinación puede realizarse en un único terminal 6.

La desviación o desviaciones entre las primeras fases Ci1, Ci2 pueden utilizarse para estimar la posición angular de la etiqueta de radiofrecuencia 3, observando que 0i = arcsen(-v/(2nf)*(C¡1 - Ci2)/a) donde a representa la distancia entre las dos antenas.

Durante la segunda etapa II del procedimiento según este modo de realización particular de la invención, y en un segundo instante tf posterior al primer instante ti, se determinan las segundas fases Cf1, Cf2 de las segundas señales retrodispersadas Bf1, Bf2 por la etiqueta de radiofrecuencia 3 tras la recepción de las segundas señales Af1, Af2 transmitidas por las antenas 4.

De forma similar a la primera etapa, el procesamiento puede repetirse para determinar la posición angular de la etiqueta de radiofrecuencia 30f en el instante tf a partir de las fases establecidas Cf1, Cf2.

En esta realización, el desplazamiento D de la etiqueta de radiofrecuencia 3 se estima por el cambio de posición angular entre el primer y el segundo punto temporal.

La determinación de la posición angular en el primer instante ti, en el segundo instante tj, y el cambio en el desplazamiento angular pueden ser implementados por el dispositivo de procesamiento 11 en la etapa de procesamiento III del procedimiento.

Cualquiera que sea el modo de implementación elegido, en el caso de que varias etiquetas de radiofrecuencia 3 estén dispuestas en la estructura 2, el/los terminal/es 6 sabrán discriminar las primeras y segundas señales retrodispersadas Bi, Bj; Bij, Bfj según el identificador único de cada etiqueta de radiofrecuencia 3. Por lo tanto, la etapa de procesamiento III establecerá el desplazamiento D de cada etiqueta de radiofrecuencia 3 con respecto a la antena 4 que transmitió las primeras y segundas señales Ai, Af.

Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención se basa en la suposición de que la fase de la señal retrodispersada se ve afectada esencialmente, entre dos instantes de medición, por el desplazamiento de la etiqueta de radiofrecuencia 3. Dado que la observación del desplazamiento de la estructura 2 puede extenderse durante largos períodos de tiempo, y que el tiempo entre dos instantes de medición puede ser relativamente largo (del orden de una hora o un día, por ejemplo), no siempre es posible verificar esta hipótesis a lo largo de la campaña de medición. En efecto, aunque la experimentación ha demostrado que la fase de una señal retrodispersada se ve poco afectada por la temperatura, el grado de humedad y otros parámetros del aire en el que se propagan principalmente las señales, otros parámetros ambientales pueden afectar al funcionamiento de la antena 4 y/o de la etiqueta de radiofrecuencia 3 y/o del terminal 6, o incluso del cable que puede conectar la antena 4 al terminal 6, y por tanto a la fase de la señal retrodispersada.

Para contrarrestar esto, y según la invención, el procedimiento prevé la compensación de las perturbaciones de propagación de radiofrecuencia de las fases establecidas. Este procesamiento de compensación se incluye en la etapa de procesamiento, y es implementado por el dispositivo de procesamiento 11.

En una primera aproximación, la compensación comprende una calibración de la primera fase y de la segunda fase en función de la temperatura de cada etiqueta de radiofrecuencia 3.

Para ello, se dispone de un dispositivo de medición de la temperatura para cada etiqueta RFID 3. Este dispositivo de medición puede integrarse en el chip transceptor de la etiqueta de radiofrecuencia. Esta medición se transmite, en combinación con el identificador único, en la señal de retrodispersión de la etiqueta de radiofrecuencia 3 a la antena 4, y se pone a disposición del dispositivo de procesamiento.

La calibración de las medidas de fase, para cada etiqueta de radiofrecuencia 3, se efectúa a partir de una curva o tabla preestablecida que da el ajuste que debe hacerse a una fase dada en función de la temperatura medida y suministrada por la etiqueta de radiofrecuencia 3.

Se puede utilizar un enfoque de compensación similar para calibrar la primera fase y la segunda fase según la cantidad de agua presente en cada etiqueta de radiofrecuencia 3, especialmente si no se proporciona una película hidrófoba o un gran radomo para cubrir la etiqueta. En este caso, será necesario dotar a cada etiqueta de radiofrecuencia de un dispositivo para caracterizar la película de agua que lo cubre.

Alternativamente, se puede prever que la etiqueta de radiofrecuencia se auto compensa en temperatura o humedad. Por ejemplo, los efectos en la fase de la temperatura del chip transmisor-receptor de una etiqueta de radiofrecuencia pueden compensarse colocando un material dieléctrico en la antena de la etiqueta de radiofrecuencia que induzca un efecto en la fase, con la temperatura, opuesto al debido al chip.

Según otro enfoque, combinable con uno de los enfoques anteriores, la compensación comprende la medición, en el terminal 6, de la fase de calibración de una señal retrodispersada por una etiqueta de radiofrecuencia de calibración 9 colocada en la zona estable, y cuya distancia a la antena 4 es fija en el tiempo. Esta medición en fase de calibración tiene por objeto calificar la cadena formada por el terminal 6, la antena 4 y el posible cable 5. La diferencia observada en esta fase de calibración entre dos adquisiciones permite ajustar las fases determinadas durante el proceso de la invención para tener en cuenta la variación que puede producirse en esta cadena de medición.

Ventajosamente, los enfoques de compensación se combinan de forma que se determinan las diferencias de fase más precisas posibles.

De forma similar, la presencia de una profundidad de nieve que cubra la antena 4 y/o las etiquetas de radiofrecuencia 3 puede ser compensada, ya que esta profundidad puede afectar a la propagación de las ondas electromagnéticas. La información sobre la profundidad de la nieve puede obtenerse, por ejemplo, en el dispositivo de procesamiento 11 mediante la presencia en las proximidades de la estructura 2 de una estación meteorológica conectada, o de una cámara conectada que apunte a un poste graduado, o mediante el uso de cualquier otro dispositivo que permita obtener la información necesaria, y que esté conectado al dispositivo de procesamiento 11.

Esta compensación puede utilizar un modelo de las propiedades electromagnéticas del manto de nieve para corregir las variaciones de fase en función de la densidad y el contenido de agua líquida del manto de nieve.

El cambio de inclinación de los soportes 8 sobre los que descansan las etiquetas RFID también puede afectar a la determinación precisa del desplazamiento de la estructura 2. Este cambio de pendiente puede ser provocado o favorecido por suelos blandos, desprendimientos. Por lo tanto, se puede prever un sensor de inclinación (inclinómetro) en el soporte 8 para corregir este efecto. Como en el caso de la compensación de la temperatura, la inclinación del soporte puede ser transmitida a la antena 4, y puesta a disposición del dispositivo de procesamiento, con el fin de realizar los ajustes necesarios en las mediciones. Alternativamente, se pueden colocar al menos dos etiquetas a diferentes alturas en el mismo soporte 8, y así asociarlas a un único punto de la estructura 2 cuyo desplazamiento se quiere estimar. Las estimaciones del desplazamiento de la estructura 2 a partir de las etiquetas de radiofrecuencia en el soporte 8 pueden utilizarse para identificar y cuantificar un cambio en la inclinación del soporte 8, y para ajustar la estimación del desplazamiento de la estructura.

Por supuesto, la invención no se limita a los procedimientos de implementación descritos y pueden utilizarse realizaciones alternativas sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones.

Así, aunque se ha presentado aquí la aplicación del proceso a una estructura geológica 2, el mismo proceso puede aplicarse a otro tipo de estructura, como una estructura de ingeniería civil, sin ninguna modificación particular.

Aunque se ha dicho aquí que el sistema 1 incluye un terminal 6, principalmente para acondicionar las señales transmitidas y recibidas y para determinar las fases de las señales retrodispersadas, y que el sistema 1 incluye un dispositivo de procesamiento 11 para estimar el desplazamiento de la estructura, es concebible que el sistema pueda configurarse de otra manera. Por lo tanto, estos procesos pueden ser implementados por el terminal 6 y/o el dispositivo de procesamiento 11, o distribuidos entre ellos de una manera diferente a la mostrada.

Además, el procesamiento y los procedimientos presentados en la presente solicitud pueden ser realizados, al menos en parte, por un programa ejecutado en un ordenador, que puede consistir en el dispositivo de procesamiento 11 y/o el terminal 6.

Por último, el procedimiento y el sistema según la invención pueden utilizarse de forma continua, es decir, repitiendo regularmente al menos la segunda etapa de determinación y la etapa de procesamiento, para garantizar un seguimiento temporal preciso del desplazamiento o del campo de desplazamiento de la estructura 2.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para estimar el desplazamiento de una estructura geológica y/o de ingeniería civil (2) susceptible de desplazamiento, estando la estructura (2) provista de al menos una etiqueta de radiofrecuencia (3), e implementando el procedimiento al menos una antena (4) conectada a un terminal transceptor (6) y dispuesta en una zona estable independiente de la estructura (2), dentro del alcance de la etiqueta de radiofrecuencia (3), comprendiendo el procedimiento:

- una primera etapa consistente en determinar, en un primer instante y en el terminal (6), una primera fase de una primera señal retrodispersada por la etiqueta de radiofrecuencia (3);

- una segunda etapa consistente en determinar, en un segundo instante posterior al primero y en el terminal (6), una segunda fase de una segunda señal retrodispersada por la etiqueta de radiofrecuencia (3);

- una etapa de procesamiento de la primera fase y de la segunda fase, que incluye la compensación de las perturbaciones de propagación de la radiofrecuencia en la primera fase y en la segunda fase, para estimar el desplazamiento de la estructura (2) entre el primer instante y el segundo instante.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la estructura (2) está provista de una pluralidad de etiquetas de radiofrecuencia (3) dispuestas en distintos lugares de la estructura (2).

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores que implementa una pluralidad de antenas (4) dispuestas en lugares distintos de la zona estable.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la compensación comprende la determinación, en el terminal (6), de una fase de calibración de una señal retrodispersada por una etiqueta de radiofrecuencia de calibración (9) colocada en la zona estable.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo la compensación un calibrado de la primera fase y de la segunda fase en función de la temperatura de cada etiqueta de radiofrecuencia (3).

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo la compensación un calibrado de la primera fase y de la segunda fase en función de la profundidad de la nieve.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de procesamiento establece una diferencia entre la primera fase y la segunda fase para estimar el desplazamiento de la estructura a lo largo de una dirección general antena-estructura.

8. Sistema para estimar el desplazamiento (1) de una estructura geológica y/o de ingeniería civil (2) susceptible de desplazamiento, comprendiendo el sistema:

- al menos una etiqueta de radiofrecuencia (3) dispuesta en la estructura (2);

- un terminal transceptor (6) configurado para poner en fase una señal retrodispersada por la etiqueta de radiofrecuencia (3);

- al menos una antena (4) conectada al terminal transceptor (6), estando la antena (4) dispuesta en una zona estable e independiente de la estructura (2), dentro del alcance de la etiqueta de radiofrecuencia (3); - un dispositivo de procesamiento (11 ) conectado al terminal transceptor (6) y configurado para:

i. compensar las perturbaciones de propagación de radiofrecuencias de una primera fase establecida en un primer instante y de una segunda fase establecida en un segundo instante después del primero; ii. estimar el desplazamiento de la estructura (2 ) entre el primer instante y el segundo instante, a partir de la primera fase y la segunda fase.

9. Sistema (1) según la reivindicación anterior que comprende una pluralidad de antenas (4) dispuestas en lugares distintos de la zona estable.

10. Sistema (1) según una de las reivindicaciones 8 a 9, en el que la estructura (2) está provista de una pluralidad de etiquetas de radiofrecuencia (3) dispuestas en lugares distintos.

11. Sistema (1) según una de las reivindicaciones 8 a 10, en el que la estructura (2) es una estructura geológica y en el que cada etiqueta de radiofrecuencia (3) y/o cada antena (4) está dispuesta sobre un soporte no metálico (8).

12. Sistema (1) según una de las reivindicaciones 8 a 11 que comprende también una etiqueta de radiofrecuencia de calibración (9) dispuesta en la zona estable.

13. Sistema (1) según una de las reivindicaciones 8 a 12, en el que cada etiqueta de radiofrecuencia (3) comprende un sensor de temperatura.

14. Sistema (1) según una de las reivindicaciones 8 a 13, en el que cada etiqueta de radiofrecuencia (3) y/o cada antena (4) está cubierta con una película hidrófoba.

15. Programa informático que comprende instrucciones de código de programa para realizar la etapa de procesamiento del procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 7 cuando el programa se ejecuta en un ordenador.