ES2954484T3 - Método y robot para el análisis multiparámetro de fluido de piscina - Google Patents
Método y robot para el análisis multiparámetro de fluido de piscina Download PDFInfo
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Abstract
Un sistema de mantenimiento de piscinas que incluye un dispositivo espectroscópico que está configurado para analizar un fluido de una piscina. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y robot para el análisis multiparámetro de fluido de piscina
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
La presente solicitud reivindica la prioridad sobre la patente provisional estadounidense con número de serie 62/221029 y fecha de presentación el 20 de septiembre de 2015.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un robot de limpieza de piscinas y a un método de análisis de un fluido de una piscina.
Antecedentes de la invención
La industria de las piscinas se divide en dos clases principales. La primera es el sector de la piscina pública, que puede definirse por tamaños de piscina, volúmenes de líquido contenidos y el hecho de que estos pueden ser propietarios de piscinas comerciales o abiertas al público. También puede definirse por el número de visitantes y usuarios de dicha piscina, es decir: no es raro ver una piscina pública de tamaño pequeño/mediano con un tamaño de, digamos, 12 m x 6 m que aloja a una gran cantidad de bañistas. Este grupo también puede comprender piscinas olímpicas de 50 metros de largo, grandes piscinas de hotel, albergues, piscinas del parque de caravanas, grandes piscinas recreativas, pero también piscinas comunitarias más pequeñas que pueden necesitar cumplir con estrictas normas de salud pública que rigen este sector en sus respectivos países o municipios.
La segunda, y posiblemente el sector de piscinas más grande, incluye las piscinas de propiedad privada que normalmente pueden ser de menor tamaño, en sus volúmenes de fluidos y en número de bañistas. Es posible que dichas piscinas no siempre necesiten cumplir con estrictas normas de calidad de fluidos.
El sector de las piscinas públicas generalmente se ve obligado a instalar costosos sistemas de equipos de calidad de fluidos, mientras que el sector privado no está obligado a invertir mucho en dichos equipos, pero, sin embargo, muchos propietarios de piscinas privadas quieren que sus piscinas sean tratadas para que sean higiénicas y limpias.
El tratamiento de fluidos en general tiene como objetivo mantener los parámetros de calidad del fluido de forma continua. Este proceso se basa en tomar muestras, detectar, analizar y responder apropiadamente a los resultados del análisis.
El análisis preventivo del agua de la piscina y las medidas posteriores tienen un efecto importante en el tiempo y el coste necesarios para mantener las características higiénicas del agua mediante la dispensación de productos químicos económicos y seguros en el momento adecuado.
Las medidas preventivas pueden incluir, para el análisis y la advertencia sobre las desviaciones del nivel de higiene, el uso de los sistemas de mantenimiento de piscinas disponibles en el mercado.
Existe una necesidad creciente de proporcionar métodos y sistemas de control de fluidos de piscina rentables. Sumario
De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un robot de limpieza de piscinas de acuerdo con la reivindicación 1.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método para analizar un fluido de una piscina, de acuerdo con la reivindicación 14.
De acuerdo con una realización de la invención, el fluido de la piscina puede ser analizado por múltiples dispositivos espectroscópicos. Diferentes dispositivos espectroscópicos pueden analizar el mismo espectro o pueden analizar diferentes espectros.
El dispositivo espectroscópico puede estar configurado para analizar el fluido de la piscina aplicando espectroscopia de fluorescencia y espectroscopia de absorbancia.
El sistema de mantenimiento de piscinas es un robot de limpieza de piscinas; en donde el robot de limpieza de piscinas puede incluir un sensor para detectar el estado del robot de limpieza de piscinas; y un controlador; en donde el controlador puede estar configurado para controlar un movimiento del robot de limpieza de piscinas en función del estado del robot de limpieza de piscinas detectado por el sensor y en donde el controlador está configurado para controlar el movimiento del robot de limpieza de piscinas en función de uno o más análisis del fluido de la piscina por
el dispositivo espectroscópico.
El estado del robot de limpieza de piscinas puede seleccionarse a partir de una velocidad de propagación del robot de limpieza de piscinas, una inclinación del robot de limpieza de piscinas, una aceleración del robot de limpieza de piscinas y vibraciones del robot de limpieza de piscinas.
El sensor puede ser un sensor de vibraciones que puede estar configurado para detectar vibraciones del robot de limpieza de piscinas; en donde el controlador puede estar configurado para facilitar un análisis del fluido de la piscina solo cuando las vibraciones del sistema de mantenimiento de la piscina pueden estar por debajo de un umbral de vibraciones.
El sensor puede ser un sensor de velocidad que puede estar configurado para detectar una velocidad de propagación del robot de limpieza de piscinas; y en donde el controlador puede estar configurado para controlar una reducción de la velocidad de propagación del robot de limpieza de piscinas para que esté por debajo de un umbral de velocidad durante un análisis del fluido de la piscina.
El sensor puede ser un sensor de vibraciones que puede estar configurado para detectar vibraciones del robot de limpieza de piscinas; y en donde el controlador puede estar configurado para controlar una reducción de una vibración de propagación del robot de limpieza de piscinas para que esté por debajo de un umbral de vibración durante un análisis del fluido de la piscina.
El sistema de mantenimiento de la piscina puede incluir un controlador que puede estar configurado para recibir desde el dispositivo espectroscópico un resultado de un análisis del fluido de la piscina y programar, en función del resultado, otro análisis del fluido de la piscina.
El sistema de mantenimiento de piscinas es un robot de limpieza de piscinas que incluye un controlador que está configurado para programar múltiples análisis del fluido de la piscina en diferentes ubicaciones dentro de la piscina. Las al menos dos ubicaciones de las diferentes ubicaciones están situadas a diferentes distancias del fondo de la piscina.
La ubicación de las diferentes ubicaciones puede estar en el fondo de la piscina y otra ubicación de las diferentes posiciones puede estar en la superficie del fluido.
El robot de limpieza de piscinas puede colocarse en una primera orientación cuando se encuentra en una primera ubicación de las diferentes ubicaciones; y en donde el robot de limpieza de piscinas se puede colocar en una segunda orientación cuando se encuentra en una segunda ubicación de las diferentes ubicaciones; en donde la primera orientación difiere de la segunda orientación.
El sistema de mantenimiento de piscinas puede incluir un controlador que puede estar configurado para recibir un programa de múltiples análisis del fluido de la piscina y modificar el programa en función de al menos un resultado de al menos un análisis de los múltiples análisis.
El sistema de mantenimiento de la piscina puede incluir un controlador; en donde el dispositivo espectroscópico puede estar configurado para determinar una relación señal/ruido de un resultado de un análisis ejecutado por el dispositivo espectroscópico; y en donde el controlador puede estar configurado para determinar al menos un parámetro de un análisis futuro en función de la relación señal/ruido del resultado.
El sistema de mantenimiento de piscinas puede ser un robot de limpieza de piscinas que puede incluir un controlador; en donde el dispositivo espectroscópico puede estar configurado para determinar una relación señal/ruido de un resultado de un análisis ejecutado por el dispositivo espectroscópico; y en donde el controlador puede estar configurado para controlar un movimiento del robot de limpieza de piscinas en función de la relación señal/ruido del resultado y en uno o más 610s programados del fluido de la piscina por el dispositivo espectroscópico.
El dispositivo espectroscópico puede acoplarse mecánicamente a un amortiguador.
El sistema de mantenimiento de la piscina puede incluir una unidad de enfriamiento para enfriar un sensor del dispositivo espectroscópico utilizando el fluido de la piscina.
El sistema de mantenimiento de la piscina puede incluir una carcasa; en donde la carcasa puede incluir una región termoconductora; en donde un sensor del dispositivo espectroscópico está acoplado térmicamente a la región termoconductora.
Se proporciona un método para analizar un fluido de una piscina, incluyendo el método recibir una o más muestras de un fluido de una piscina; y analizar el fluido de la piscina, en donde el análisis incluye el uso de un dispositivo espectroscópico asociado con un sistema de mantenimiento de piscinas.
El sistema de mantenimiento de piscinas es un robot de limpieza de piscinas.
El método incluye la programación de múltiples análisis del fluido de la piscina en diferentes ubicaciones dentro de la piscina.
Al menos dos ubicaciones de las diferentes ubicaciones están situadas a diferentes distancias del fondo de la piscina. Una ubicación de las diferentes ubicaciones puede estar en el fondo de la piscina y otra ubicación de las diferentes posiciones puede estar en una línea de flotación.
Dos o más ubicaciones de las diferentes ubicaciones pueden diferir entre sí por la orientación del sistema de mantenimiento de piscinas cuando se visitan las dos o más ubicaciones.
El método puede incluir recibir, por un controlador del sistema de mantenimiento de la piscina, un programa de múltiples análisis del fluido de la piscina y modificar el programa en base a al menos un resultado de al menos un análisis del fluido de la piscina.
El método puede incluir determinar, por el dispositivo espectroscópico, una relación señal/ruido de un resultado de un análisis ejecutado por el dispositivo espectroscópico; y determinar al menos un parámetro de un futuro análisis en función de la relación señal/ruido del resultado.
Puede proporcionarse cualquier combinación de cualquier etapa del método ilustrado en la memoria descriptiva y/o los dibujos.
Breve descripción de los dibujos
Para entender la invención y para ver cómo puede llevarse a cabo en la práctica, se describirá ahora una realización preferente, por medio solo de un ejemplo no limitante, haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
La FIG. 1 es un esquema de un dispositivo espectroscópico y un informe de análisis según una realización de la invención;
la FIG. 2 ilustra un analizador automático según una realización de la invención;
la FIG. 3 ilustra un dispositivo espectroscópico que está integrado en un sistema de filtrado de piscina, según un ejemplo no cubierto por la invención reivindicada;
la FIG. 4 es una sección transversal de una tubería y un dispositivo espectroscópico que está configurado para analizar el fluido que fluye a través de la tubería, según un ejemplo no cubierto por la invención reivindicada;
la FIG. 5 es una sección transversal de una tubería y múltiples sensores adicionales que están configurados para detectar varios elementos dentro del fluido que fluye a través de la tubería según un ejemplo no cubierto por la invención reivindicada;
la FIG. 6 ilustra un robot de limpieza de piscinas que comprende un dispositivo espectroscópico según una realización de la invención;
la FIG. 7 ilustra un robot de limpieza de piscinas que comprende un dispositivo espectroscópico según una realización de la invención;
la FIG. 8 ilustra un sistema que incluye una unidad flotante, una unidad sumergida y un espectroscópico según un ejemplo no cubierto por la invención reivindicada;
la FIG. 9 ilustra un skimmer que incluye un dispositivo espectroscópico, según un ejemplo no cubierto por la invención reivindicada;
la FIG. 10 ilustra un sistema que se fija a la pared lateral de una piscina e incluye un dispositivo espectroscópico, según un ejemplo no cubierto por la invención reivindicada;
las FIG. 11-15 ilustran muestras de fluidos de huellas dactilares espectroscópicas según una realización de la invención;
las FIG. 16A y 16B ilustran un robot de limpieza de piscinas motorizado con skimmer para hojas y residuos en línea de flotación, según un ejemplo no cubierto por la invención reivindicada.
la FIG. 17 ilustra un dispositivo espectroscópico según una realización de la invención; la FIG. 18 ilustra un dispositivo espectroscópico según una realización de la invención;
la FIG. 19 ilustra un dispositivo espectroscópico según una realización de la invención;
la FIG. 20 ilustra un robot de limpieza de piscinas según una realización de la invención;
la FIG. 21 ilustra un robot de limpieza de piscinas según una realización de la invención;
la FIG. 22 ilustra un robot de limpieza de piscinas según una realización de la invención;
la FIG. 23 ilustra una piscina, módulos de comunicación y un robot de limpieza de piscinas según una realización de la invención;
la FIG. 24 ilustra un método según una realización de la invención; y
la FIG. 25 ilustra un método según una realización de la invención.
Descripción detallada de los dibujos
Se proporciona un sistema y un método para realizar espectroscopia de fluido de piscina que puede usar un sistema de análisis total micro (MicroTAS) que se basa en el empleo de un espectroscopio o espectrómetro 'micro' para analizar y/o regular la calidad del fluido de piscina. Un ejemplo no limitativo de un espectroscopio de tamaño micro portátil (también conocido como dispositivo espectroscópico) es el SCiO) de Consumer physics Inc.
El término piscina hace referencia a cualquier recipiente que sea capaz de contener fluido.
Se puede establecer que la presente invención se refiere a un sensor espectroscópico integrado miniaturizado, con acondicionamiento de señal de detección integrado, intercambio de señales e integración en un dispositivo espectroscópico compacto para la medición de productos químicos basados en soluciones y disolventes. La información detectada se convierte en información significativa en forma de concentraciones de especies específicas y para la composición o propiedades de mezclas y materiales compuestos.
La presente invención utiliza un dispositivo espectroscópico de detección espectral de bajo costo miniaturizado, un gran avance en la oportunidad de medición sobre el estado actual de la técnica dentro de la industria de piscinas, y supera los problemas relacionados con el tamaño o el espacio ocupado en el laboratorio, o el tamaño de un espectrómetro portátil. Cada dispositivo espectroscópico está destinado a proporcionar la funcionalidad de un espectrómetro o analizador espectral normal, pero a un coste reducido, y con un tamaño significativamente reducido para el paquete total.
Específicamente, la invención se refiere a un dispositivo espectroscópico, que es un robot de limpieza de piscinas. Un sistema de filtrado de agua de piscina puede incluir, en términos muy generales, un sistema de circuito cerrado externo mediante el cual se bombea el fluido de la piscina, por medio de una bomba, en un dispositivo espectroscópico de filtrado que devuelve el líquido filtrado a la piscina.
El dispositivo espectroscópico puede estar configurado para realizar análisis de fluidos y transmitir los resultados de dichos parámetros a un dispositivo espectroscópico informático periférico, por lo que el dispositivo espectroscópico informático puede actuar, además, para regular físicamente el tratamiento del fluido de la piscina de acuerdo con los resultados analizados.
La importancia de un espectrómetro o dispositivo espectroscópico para medidas preventivas de piscinas puede manifestarse típicamente cuando, por ejemplo, se reconoce la turbidez en el agua (por medio de un sensor de turbidez, el dispositivo espectroscópico o incluso por inspección visual). La causa de esto no es fácil de deducir o puede necesitar más análisis. El análisis puede deducir lo que falta en la química del agua que puede estar causando el desequilibrio en los niveles de pH y/o alcalinidad y/o cloro y similares. El sistema y el método en esta especificación de patente es para un espectrómetro que puede analizar los niveles de los productos químicos y los residuos de materia orgánica muerta (o viva) (como algas o bacterias) y, por lo tanto, ayudar con el análisis de la causa de la turbidez o cualquier otro parámetro adverso de higiene del agua mediante la correlación de los resultados del análisis. En algunos casos extremos, el dispositivo espectroscópico puede comunicar que la piscina necesita un tratamiento de choque (como agregar floculantes o clarificadores, entre otros). En casos menos severos, puede recomendar, por ejemplo, prevenir el deterioro agregando dosis específicas de pH-(pH minus) o ácido u otros químicos. En otros casos, el agua puede ser clara (no turbia), pero el dispositivo espectroscópico reconocerá una población creciente de organismos vivos no visibles (algas, bacterias) que aún se encuentran en una etapa temprana de desarrollo. A continuación, puede recomendar una dosis específica, por ejemplo, de cloro preventivo para desinfectar el agua de la
piscina y evitar un mayor deterioro de la higiene del agua. Reconocer dichos microorganismos en una piscina con la suficiente antelación es difícil y más aún para el propietario promedio de una piscina privada.
De acuerdo con la realización preferida de la invención, se puede proporcionar al menos un dispositivo espectroscópico (en adelante: el dispositivo espectroscópico) para determinar las propiedades de un fluido en tiempo real, dicho dispositivo espectroscópico puede incluir:
a. Una fuente de energía integrada y un paquete detector de detección espectroscópica integrado que tiene un detector de detección espectroscópica.
b. Una ventana o celda de muestra, dispuesta junto a dicho paquete, y diseñada dimensionalmente para coincidir con un área activa del detector de detección espectroscópica.
c. Electrónica integrada acoplada a dicho paquete para proporcionar energía a dicha fuente y para recibir una señal generada por dicho sensor espectroscópico en respuesta a la energía acoplada a dicho detector por dicha celda o ventana de muestra, proporcionando dicha electrónica integrada una salida directa de las propiedades de la muestra de dicha muestra;
d. Teniendo dicha electrónica integrada procesamiento informático a bordo con un microordenador o procesador de señal digital, y;
e. Teniendo dicha electrónica integrada comunicaciones de datos a bordo que incluyen salida a al menos una de una pantalla visual, comunicaciones de resultados a un ordenador de monitoreo de procesos y una opción para comunicaciones inalámbricas a una red.
f. Uso de los resultados del análisis para activar un sistema de tratamiento de fluidos reguladores, ya sea automáticamente o por orden de un usuario.
g. El dispositivo espectroscópico de detección espectroscópica puede actuar sin contacto o muestreo del fluido. h. Un temporizador y actuador controlados por software para iniciar y finalizar el análisis de las pruebas y las comunicaciones de los mismos a los usuarios finales.
i. Un cambio mecánico controlado por software de longitudes de onda y/o ángulos de lentes.
El dispositivo espectroscópico puede estar basado en Raman, ultravioleta (UV)Vis (luz visual), fluorescencia, espectroscopia infrarroja (IR)/IR cercanos o cualquier otra metodología de detección espectroscópica.
Dicho procesamiento informático de a bordo puede incluir una memoria para datos, coeficientes de calibración, métodos y resultados.
La comunicación de los resultados a un sistema de automatización o control por ordenador de monitoreo de procesos se utiliza para comandar las operaciones de una variedad de dispositivos espectroscópicos para procesar y tratar mejor el fluido bajo análisis.
Los resultados pueden incluir datos sobre los niveles de cloro, sales totales disueltas (TDS), turbidez, fosfatos, temperatura, pH, ORP, caudal, algas, bacterias, caudales de fluido circulado en el sistema de filtrado, y cualquiera o todos los demás parámetros o especies físicos, químicos y biológicos.
La comunicación de resultados puede interpretarse con el objetivo de estabilizar y mantener la calidad del fluido de la piscina y enviarse a un sistema de regulación automática de fluido que dosifica compuestos químicos al sistema de mantenimiento de la piscina.
La ventana o celda de muestra permite el monitoreo continuo de una corriente continua de fluido que circula en una piscina.
La ventana de muestra o la superficie de la celda permite la autolimpieza.
La autolimpieza se realiza mediante vibraciones acústicas, deslizamiento mecánico, etc. que pueden ser conectados y activados por el dispositivo espectroscópico.
El dispositivo espectroscópico está instalado o conectado a un equipo de piscina que es un robot de limpieza automático de piscinas.
El dispositivo espectroscópico de esta primera realización puede ser un dispositivo espectroscópico a prueba de fluidos que puede funcionar con baterías usando baterías recargables reemplazables.
Dicho aparato de piscina tiene la capacidad de recibir datos que se transmiten de forma inalámbrica desde el espectrómetro que se encuentra dentro de su cuerpo hueco.
La transmisión podrá realizarse de forma inalámbrica bajo el agua mediante una tarjeta electrónica Bluetooth® que emitirá datos a una PCB o unidad de control CPU dentro de la caja de control del limpiador de piscina o a una unidad central de motores.
Los datos pueden enviarse, además, por medio del cable eléctrico del limpiador de piscinas a una unidad externa tal como la fuente de alimentación del limpiador de piscinas.
La fuente de alimentación puede emitir los datos, por medio de Bluetooth® o Wi-Fi desde el dispositivo espectroscópico, a cualquier utilidad de comunicación receptora: un ordenador doméstico, un teléfono inteligente y similares.
El dispositivo espectroscópico de esta segunda realización puede ser un dispositivo espectroscópico a prueba de agua que también puede funcionar con baterías usando baterías reemplazables.
Todas las comunicaciones de las realizaciones primera y segunda están destinadas a informar al usuario final sobre el estado del líquido de la piscina.
Todas las comunicaciones de la realización preferida están destinadas a informar al usuario final sobre el estado del fluido de la piscina y automáticamente, o sujeto a un comando manual, proceder a activar el equipo de dosificación para regular la composición química del fluido de la piscina.
Los dispositivos espectroscópicos tanto de la primera como de la segunda realización pueden ser extraíbles.
El término 'espectroscopia' o 'espectroscópico' o 'espectrofotometría' hace referencia a cualquier proceso de análisis de la interacción entre la energía radiada y la materia. El término espectrómetro hace referencia a un dispositivo que proporciona una identificación cualitativa y cuantitativa de materiales basada en el análisis espectroscópico.
La figura 1 es un esquema de un dispositivo espectroscópico 12 y un informe de análisis según una realización de la invención.
El dispositivo espectroscópico 12 recibe muestras del fluido de la piscina 10, analiza el fluido y genera un informe de análisis de la piscina 14.
De acuerdo con una realización de la invención, el dispositivo espectroscópico puede estar configurado para analizar un fluido de una piscina.
De acuerdo con una realización de la invención, el dispositivo espectroscópico puede estar configurado para aplicar cualquier número de técnicas espectroscópicas entre: (a) espectroscopia ultravioleta-visible, (b) espectroscopia ultravioleta-visible de absorbancia, (c) espectroscopia de fluorescencia ultravioleta-visible, (d) espectroscopia de infrarrojo cercano, (e) absorbancia cerca de la espectroscopia infrarroja, (f) espectroscopia de fluorescencia cerca del infrarrojo y (g) espectroscopia de fluorescencia síncrona (h) espectroscopia ultravioleta-visible de reflectancia.
De acuerdo con una realización de la invención, la aplicación de una o más técnicas espectroscópicas (tales como las técnicas espectroscópicas mencionadas anteriormente) puede incluir la aplicación de un algoritmo quimiométrico. La quimiometría se aplica para resolver problemas tanto descriptivos como predictivos en ciencias naturales experimentales, especialmente en química. En aplicaciones descriptivas, las propiedades de los sistemas químicos se modelan con la intención de aprender las relaciones subyacentes y la estructura del sistema (es decir, comprensión e identificación del modelo). En aplicaciones predictivas, las propiedades de los sistemas químicos se modelan con la intención de predecir nuevas propiedades o comportamientos de interés. En ambos casos, los conjuntos de datos pueden ser pequeños, pero a menudo son muy grandes y muy complejos, involucrando cientos a miles de variables, y cientos a miles de casos u observaciones.
Las técnicas quimiométricas se utilizan particularmente en química analítica y metabolómica, y el desarrollo de métodos de análisis quimiométricos mejorados también continúa avanzando en el estado de la técnica en instrumentación y metodología analíticas. Es una disciplina impulsada por la aplicación y, por lo tanto, si bien las metodologías quimiométricas estándar se usan mucho en la industria, existen grupos académicos dedicados al desarrollo continuo de la teoría quimiométrica, desarrollo de métodos y aplicaciones.
La quimiometría puede incluir la aplicación de una o más técnicas de calibración multivariante, técnicas de clasificación multivariada supervisada, técnicas de clasificación no supervisadas, resolución de curva multivariada, control estadístico multivariado de procesos (MSPC) y métodos multivía.
Los inventores han descubierto que la aplicación de un algoritmo quimiométrico puede mejorar el análisis del fluido. Por ejemplo, cuando se utiliza la espectroscopia NIR, el algoritmo quimiométrico puede mejorar significativamente el análisis.
Los inventores han descubierto que un solo método espectrométrico puede proporcionar información útil, pero es posible que haya que aplicar más de un método.
Los inventores han descubierto que la espectroscopia de absorción ultravioleta y la espectroscopia de fluorescencia ultravioleta son buenas candidatas para controlar el fluido de la piscina.
Los inventores han descubiertos que SERS (espectroscopia Raman mejorada de superficie) es otro buen candidato para monitorear el fluido de la piscina.
Los inventores han descubierto que la espectroscopia IR con una comparación con una referencia puede ser un buen candidato para monitorear el fluido de la piscina.
Los inventores descubrieron que los datos espectroscópicos pueden proporcionar información más detallada que los métodos de análisis de fluidos no espectroscópicos. Por ejemplo, la información sobre algunos contaminantes orgánicos y sobre especies biológicas podría extraerse de los datos de fluorescencia obtenidos por espectroscopia de fluorescencia. Los ejemplos no limitantes pueden incluir específicos, datos digitales en tiempo real sobre los niveles de orina o turbidez en una piscina que son prácticamente imposibles de evaluar automáticamente con los equipos actuales.
Los inventores han descubierto que tener uno o más sensores adicionales (que no sean sensores basados en espectroscopia) puede mejorar aún más la calidad del análisis de fluidos.
De acuerdo con una realización de la invención, la aplicación de una o más técnicas espectroscópicas puede incluir el análisis de uno o más de los siguientes: (a) un intervalo de longitud de onda entre ciento ochenta nanómetros y doscientos nanómetros, (b) una o más subregiones de un intervalo de longitud de onda entre ciento ochenta nanómetros y doscientos nanómetros, (c) un intervalo de longitud de onda entre doscientos sesenta nanómetros y doscientos ochenta nanómetros, (d) una o más subregiones de un intervalo de longitud de onda entre doscientos sesenta nanómetros y doscientos ochenta nanómetros, (e) una longitud de onda de doscientos cincuenta y cuatro nanómetros, (f) un intervalo de longitud de onda entre novecientos ochenta nanómetros y mil nanómetros, (g) una o más subregiones de un intervalo de longitud de onda entre novecientos ochenta nanómetros y mil nanómetros, (h) un intervalo de longitud de onda entre mil doscientos sesenta nanómetros y mil doscientos ochenta nanómetros, (i) una o más subregiones de un intervalo de longitud de onda entre mil doscientos sesenta nanómetros y mil doscientos ochenta nanómetros, y (j) una longitud de onda de mil doscientos cincuenta y cuatro nanómetros.
Una subregión de un intervalo de longitudes de onda puede incluir una o más longitudes de onda. Una subregión puede incluir una secuencia continua de longitudes de onda dentro de un intervalo de longitudes de onda, una combinación discontinua de frecuencias dentro del intervalo de longitud de onda o una combinación de las mismas.
De acuerdo con una realización de la invención, la aplicación de una o más técnicas espectroscópicas puede incluir el análisis de uno o más intervalos de longitudes de onda y/o una o subregiones de longitudes de onda que son sustancialmente iguales a los intervalos de longitudes de onda y/o una o subregiones de longitudes de onda mencionados anteriormente. El término "sustancialmente" significa que se permite una desviación predefinida. La desviación predefinida puede ser, por ejemplo, hasta treinta nanómetros, hasta el veinte por ciento, y similares.
Por ejemplo, con referencia al intervalo de longitud de onda entre ciento ochenta nanómetros y doscientos nanómetros, un intervalo de longitud de onda que es sustancialmente igual a dicho intervalo de longitud de onda puede (a) oscilar entre ciento cincuenta nanómetros y doscientos treinta nanómetros, o (b) oscilar entre ciento ochenta nanómetros hasta doscientos treinta nanómetros, o (c) oscilar entre ciento cincuenta nanómetros hasta doscientos nanómetros, y similares.
De acuerdo con una realización de la invención, el dispositivo espectroscópico puede analizar uno o unos pocos intervalos o subintervalos de longitud de onda, en lugar de escanear un intervalo de longitud de onda grande, y esto reduce drásticamente el coste del dispositivo espectroscópico. Esto también permite utilizar componentes ópticos (como filtros, lentes y láseres) que se ajustan a una banda relativamente estrecha y, por lo tanto, son más baratos que los componentes ópticos compatibles con la banda ancha.
Como alternativa, la iluminación y/o la colección pueden implicar iluminación y/o colección de banda ancha.
De acuerdo con una realización de la invención, la aplicación de una o más técnicas espectroscópicas puede incluir la aplicación de una o más técnicas espectroscópicas a una resolución de un nanómetro, a una resolución que no exceda un nanómetro o a una resolución que exceda un nanómetro (nm).
Los ejemplos no limitativos de resolución pueden incluir 0,1 nm, 0,2 nm, 0,3 nm, 0,4 nm, 0,5 nm, 2 nm, 3 nm, 4 nm, 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, y similares, etc.).
De acuerdo con una realización de la invención, el sistema puede incluir uno o más sensores adicionales; se supone que un sensor adicional difiere de un sensor espectroscópico.
De acuerdo con una realización de la invención, el al menos un dispositivo adicional puede incluir al menos uno (o
cualquier combinación) de los siguientes sensores: (a) un sensor de pH, (b) un sensor de ORP, (c) un sensor de temperatura, (d) un sensor de conductividad eléctrica, (e) un sensor de presión, f) electrodos selectivos de iones, g) un sensor de caudal, (h) un sensor de cloro libre, (i) un sensor de cloro combinado, (j) un sensor de turbidez, (k) un sensor de cianuro, (l) un sensor de alcalinidad, (m) un sensor de salinidad.
De acuerdo con una realización de la invención, el sistema puede incluir un mecanismo de autolimpieza para limpiar un sensor espectroscópico del dispositivo espectroscópico.
Cuando el sistema incluye uno o más sensores adicionales, ese sistema también puede incluir un mecanismo de autolimpieza para limpiar uno o más sensores adicionales (que no son un sensor espectroscópico).
El mecanismo de limpieza puede ser al menos uno de (a) un vibrador acústico, (b) un elemento de limpieza mecánico que puede estar configurado para limpiar un elemento óptico de un sensor del sistema (como una lente), el elemento de limpieza mecánica puede ser, por ejemplo, (a) un cepillo, (b) un trapo, (c) un limpiaparabrisas y (d) una esfera de teflón.
De acuerdo con una realización de la invención, el dispositivo espectroscópico está libre de calibración.
De acuerdo con una realización de la invención, el dispositivo espectroscópico está libre de reactivos.
El dispositivo espectroscópico puede aprovechar el entorno del agua para incluir un sistema de refrigeración por agua en lugar de un dispositivo de refrigeración dedicado para enfriar los sensores y el dispositivo.
El sistema es un robot de limpieza de piscinas que puede incluir una carcasa, sistema de tracción incluyendo ruedas y/u orugas, un cable eléctrico o baterías de a bordo, una caja de control electrónico, una bomba y un impulsor, una entrada y una salida y un dispositivo de filtrado de agua.
El dispositivo espectroscópico puede incluir al menos uno de (a) un sensor espectroscópico que se extiende fuera de una carcasa del robot de limpieza de piscinas, como la parte delantera, (b) una interfaz para acoplar un dispositivo espectroscópico operado por batería al limpiador de piscinas, (c) un sensor espectroscópico que se coloca dentro de una carcasa del robot de limpieza de piscinas, (d) un sensor espectroscópico que se coloca en la parte inferior del robot de limpieza de piscinas, (e) el sensor espectroscópico puede acoplarse eléctricamente a (y/o incorporarse dentro de) una unidad de motor, (f) un sensor espectroscópico que se coloca en la parte trasera del robot de limpieza de piscinas, (g) un sensor espectroscópico que se coloca en una parte izquierda del robot de limpieza de piscinas.
El dispositivo espectroscópico incluido o conectado al sistema de mantenimiento de la piscina puede clasificarse a prueba de agua, como los modelos producidos por Spectronic Devices Ltd., Bedfordshire, Reino Unido, que también puede funcionar con baterías mediante baterías reemplazables.
El dispositivo espectroscópico que se puede unir de manera extraíble o permanente al sistema de mantenimiento de la piscina se puede configurar para unirse a un chasis que comprende amortiguadores montados en un dispositivo de amortiguación montado en el chasis. Esto puede ser de particular importancia para el limpiador de piscinas a fin de evitar distorsiones de precisión y resolución de píxeles de espectronomía cuando rebota contra obstáculos bajo el agua, como paredes.
De acuerdo con una realización de la invención, el dispositivo espectroscópico puede estar configurado para proporcionar información de análisis integral (químicamente, biológica y físicamente) con precisión, de forma fiable y continua. El dispositivo espectroscópico puede realizar el análisis espectroscópico sin usar reactivos, de manera robusta, sin ninguna calibración, ser económico y, de acuerdo con la medición y el análisis integrales, permite llegar a conclusiones inteligentes y, como resultado, permite un tratamiento eficaz u otros remedios para el líquido de la piscina
El dispositivo espectroscópico puede proporcionar un análisis integral del fluido de la piscina que puede incluir un análisis químico (compuesto químico como: cloro libre, combinar cloro, calcio ácido cianúrico, etc.), un análisis biológico (materia orgánica como: sudor, orina, plantas, microorganismos, etc.) y un análisis físico (temperatura, presión, turbidez, etc.).
Este análisis puede mejorar cualquier proceso de tratamiento de fluidos al reducir el consumo de productos químicos, reducir el consumo de líquidos, reducir el consumo de energía, reducir una cantidad de partículas en el fluido, reducir la irritación de la piel y/o los ojos, reducir los peligros de los fluidos y prolongar la vida útil del sistema de filtrado de la piscina.
La figura 2 ilustra una góndola de ejemplo según una realización de la invención.
El dispositivo espectroscópico 70 incluye un sensor 20, una unidad de procesamiento 30 y una interfaz de entrada/salida (E/S) 40.
El sensor 20 puede incluir elementos ópticos para dirigir la radiación electromagnética 56 hacia una muestra de fluido de piscina 52 y para recibir espectros electromagnéticos 54 de las muestras de fluido de piscina, resultantes de la iluminación de las muestras de fluido de piscina 52 por radiación electromagnética 56. Los espectros electromagnéticos 54 pueden resultar de absorbancia y/o fluorescencia.
El sensor 20 genera datos de espectro sin procesar (como intensidad o potencia por longitud de onda) 60 que se envía a la unidad de procesamiento 30. La unidad de procesamiento 30 procesa los datos brutos de espectros (por ejemplo, aplicando un algoritmo quimiométrico) para proporcionar el informe de análisis de grupo 14 a la interfaz E/S 40.
El informe de análisis de grupo 14 puede ser cualquier disposición de información que represente uno o más parámetros, o características, de calidad del fluido.
La interfaz E/S 40 puede transmitir (de forma inalámbrica o no inalámbrica) el informe de análisis de grupo 14 a otro dispositivo, puede mostrar el informe de análisis de la piscina 14 a un usuario, conectarse a una alarma u otro dispositivo de advertencia y similares. La interfaz E/S 40 puede enviar el estado y el comando 24 a la unidad de procesamiento 30 que puede enviar comandos al sensor 20.
Los datos brutos de espectro pueden procesarse (mediante la unidad de procesamiento 30) aplicando un algoritmo quimiométrico y traducirse en una lista de valores de parámetros que representan los compuestos presentes en el fluido.
Los datos brutos de espectro se pueden utilizar para determinar la cinética de la química de fluidos y hacer predicciones de la calidad del fluido y el tratamiento requerido que de otro modo no sería posible. La frecuencia de los espectros y las determinaciones cinéticas se pueden generar en minutos, horas, días o semanas (véase más abajo).
En las figuras 3 a 10, cualquier referencia a un dispositivo espectroscópico puede considerarse como una referencia a un sensor del dispositivo espectroscópico. Otros componentes del dispositivo espectroscópico se pueden ubicar en otro lugar y recibir datos de espectro sin procesar del sensor a través de un enlace de comunicación.
La figura 3 ilustra el dispositivo espectroscópico 144 que forma parte de un sistema de filtrado de piscinas según un ejemplo no reivindicado.
El sistema de filtrado de piscina está configurado para filtrar el fluido de una piscina que incluye un fondo 127, una pared lateral derecha 128, una pared lateral izquierda 126 y contiene fluido 66. El fluido se succiona a través de la abertura de skimmer 132 (formada en la pared lateral izquierda 126) del skimmer 135 y a través del drenaje 134 (formado en el fondo 127) se propaga a través de las tuberías 136 y 138 hacia la bomba 140 y luego se envía al filtro 142 y (en paralelo) al dispositivo espectroscópico 144.
De este modo, el dispositivo espectroscópico 144 puede analizar el fluido que pasa a través del sistema de filtrado de la piscina. El fluido filtrado y el fluido analizado se retroalimentan a través de las tuberías 146 a una salida o chorro 130 formado en la pared lateral derecha 128. La figura 3 también ilustra la superficie/borde superior o cubierta de piscina 122 y 124 que rodea la piscina.
Se observa que el dispositivo espectroscópico 144 puede colocarse en varias otras ubicaciones; por ejemplo, puede colocarse dentro del skimmer 135, en la proximidad del drenaje 134, puede muestrear fluido que fluye a través de cada una de las tuberías 136 y 138, puede preceder a la bomba 140, puede muestrear fluido entre la bomba 140 y el filtro 142, o en la entrada de 132 y similares.
Se observa, además, que el sistema de filtrado de fluidos puede diferir del sistema de filtrado de fluidos de la figura 3. Por ejemplo, el sistema de filtrado de fluidos puede recibir fluido a través de solo uno del skimmer 135 y el drenaje 138, puede no incluir un skimmer, puede incluir más de dos aberturas para recibir el líquido de la piscina, puede colocarse encima de la piscina, y similares.
La figura 4 es una sección transversal de una tubería 70 y un dispositivo espectroscópico 80 que está configurado para analizar el fluido que fluye a través de la tubería según una realización no reivindicada.
El fluido 66 que fluye a través de la tubería 70 está iluminado por espectros electromagnéticos que se propagan a través de la abertura 74 dentro de la tubería 70. En la figura 4, los espectros electromagnéticos 54 del fluido 66 pasan a través de la abertura 74 aunque los espectros electromagnéticos pueden pasar a través de otra abertura (no mostrada). La figura 4 ilustra una lente 82 del dispositivo espectroscópico 80. Se observa que el dispositivo espectroscópico 80 puede incluir componentes ópticos adicionales.
La abertura 74 puede ser una ventana o cubierta transparente o parcialmente transparente.
El dispositivo espectroscópico 80 de la figura 4 puede incluir una unidad de procesamiento y/o una interfaz E/S (véase la figura 2), aunque el dispositivo de procesamiento y/o la interfaz E/S pueden colocarse en otro lugar.
En la figura 4, el dispositivo espectroscópico 80 está conectado al tubo 70 a través de una montura 72. Se observa que el dispositivo espectroscópico 80 puede colocarse dentro del tubo 70 o unirse al tubo 70 de cualquier otra manera.
La figura 5 es una sección transversal de una tubería 70 y múltiples sensores adicionales 91, 92, 93 y 94 que están configurados para detectar varios elementos dentro del fluido que fluye a través de la tubería según un ejemplo no reivindicado.
Puede haber uno, dos, tres, cuatro o más de cuatro sensores adicionales. Los uno o más sensores adicionales pueden colocarse cerca (dentro de unos pocos centímetros) del dispositivo espectroscópico 80 o pueden estar separados del dispositivo espectroscópico 80.
Los uno o más sensores adicionales pueden seleccionarse entre (a) un sensor de pH, (b) un sensor de ORP, (c) un sensor de temperatura, (d) un sensor de conductividad eléctrica, (e) un sensor de presión, f) electrodos selectivos de iones, g) un sensor de caudal, (h) un sensor de cloro libre, (i) un sensor de cloro combinado, (j) un sensor de turbidez, (k) un sensor de ácido cianúrico, (l) un sensor de alcalinidad, (m) un sensor de salinidad.
La figura 6 ilustra un robot de limpieza de piscinas 100 que incluye un dispositivo espectroscópico según una realización de la invención.
La figura 6 ilustra que el sensor 110 del dispositivo espectroscópico se extiende fuera de la carcasa 102 del robot de limpieza de piscinas 100.
El sensor 110 se puede colocar en cualquier posición en relación con la carcasa 102: en la parte superior, en la parte inferior, en una parte derecha de la carcasa 102, en la parte izquierda de la carcasa 102 y similares.
El sensor 110 puede colocarse dentro de la carcasa y preferiblemente antes de una unidad de filtrado (no mostrada) del robot de limpieza de piscinas 100.
El robot de limpieza de piscinas 100 puede incluir un sistema de propulsión que puede incluir un motor, engranajes y elementos de interfaz tales como orugas y ruedas giratorias (denominados colectivamente 106 en la figura 6), ruedas de un robot de limpieza de piscinas sin orugas, y similares. El robot de limpieza de piscinas también incluye una unidad de filtrado que puede recibir fluido a través de una entrada y sacar fluido filtrado a través de una salida (tal como la salida 104 de la figura 6).
El robot de limpieza de piscinas 100 puede realizar el análisis espectroscópico mientras está estático, durante el movimiento, durante los periodos de filtración en los que el robot de limpieza de piscinas filtra el líquido de la piscina, fuera de un período de filtrado, de manera parcialmente solapada con el proceso de filtrado, y similares.
El robot de limpieza de piscinas 100 puede realizar múltiples iteraciones de análisis espectroscópico y asignar marcas de tiempo/información de ubicación a las diferentes iteraciones de análisis espectroscópico. Esto puede permitir mapear el resultado de las diferentes iteraciones de análisis espectroscópico en diferentes ubicaciones dentro del grupo y/o en diferentes momentos.
Por ejemplo, el robot de limpieza de piscinas 100 puede comparar los resultados de una iteración de análisis espectroscópico antes de un proceso de filtrado con los resultados de una iteración de análisis espectroscópico realizada después de un proceso de filtrado para evaluar el proceso de filtrado.
Otro ejemplo puede incluir al limpiador de piscinas tomando muestras del agua de la piscina en o cerca de la línea de flotación durante la escalada de paredes. Debido a que las concentraciones de cloro se imponen por ley en muchos países, especialmente para piscinas públicas, puede ser importante evaluar las diferencias de los niveles de concentración de cloro entre el fondo de la piscina (cerca del piso) y la línea de flotación debido a la degradación de los rayos ultravioleta de la luz solar del cloro a medida que uno se acerca a la línea de flotación. Esto puede reducir o eliminar, por ejemplo, los suplementos de ácido cianúrico comúnmente altamente corrosivos que se usan para proteger las concentraciones de cloro.
Otro ejemplo más: el robot de limpieza de piscinas puede estar configurado para proporcionar un mapa de resultados de iteración de análisis espectroscópico y ubicaciones dentro de la piscina, durante diferentes momentos del día o períodos o estaciones del año o cuando la piscina está muy llena o menos llena, permitiendo así que el propietario de una piscina detecte problemas relacionados con diferentes regiones de la piscina.
La figura 7 ilustra que el sensor 180 del dispositivo espectroscópico impermeable está incluido dentro de la carcasa 162 del robot de limpieza de piscinas 150, de acuerdo con una realización de la invención.
En la figura 7, el robot de limpieza de piscinas 150 se ilustra incluyendo la unidad de propulsión 156, un rotor 167, un motor de bomba 168 para girar el impulsor y un controlador 166. La figura 7 también muestra la turbina 163 y el motor
de turbina 164.
En otra realización, el controlador 166 también puede comprender el dispositivo espectroscópico 180. En otra realización común, una unidad de motor (no mostrada) puede comprender el controlador 166, al menos una bomba 168, al menos un motor de accionamiento y el dispositivo espectroscópico que están todos ubicados dentro de una caja estanca al agua.
La figura 8 ilustra un sistema 200 que incluye una unidad flotante 220, una unidad sumergida y un dispositivo espectroscópico 190 según un ejemplo no reivindicado
El sistema 200 incluye una unidad sumergida que incluye una rejilla 230 y una parte inferior 240. La rejilla 230 y la parte inferior 240 se sumergen cuando el sistema 200 se coloca en una piscina. El dispositivo espectroscópico 190 puede analizar el fluido que fluye a través de las aberturas de la rejilla 230.
La unidad flotante 220 puede incluir celdas fotovoltaicas 210 (dispuestas en uno o más paneles) para suministrar energía al sistema 200. Como alternativa o adicionalmente, el sistema 200 puede incluir una batería o cualquier otra fuente de alimentación y un PCB de control.
Se observa, además, que parte de la rejilla 230 puede estar por encima del nivel del fluido e incluir una antena de comunicaciones de PCB.
El sistema 200 puede flotar libremente en la piscina (un sistema de flotación libre). Puede estar unido o no a la piscina o a cualquier otro elemento estructural y puede contener una instalación dispensadora de compuestos químicos a bordo, como un floculante (no mostrado).
El sistema 200 puede incluir, además, flotadores y pesos de lastre para mantener el sistema flotando normalmente en la superficie del agua y en relación con ella. Paneles solares para alimentación de control a bordo y paquete de comunicaciones inalámbricas. El dispositivo espectroscópico operado por batería, estanco al agua, extraíble y sumergido 190 se puede unir a la rejilla 230 con una antena de comunicación que puede comunicarse de forma inalámbrica a través de la unidad flotante 220.
La figura 9 ilustra un skimmer 330 y un dispositivo espectroscópico 340 según un ejemplo no reivindicado.
El skimmer 330 incluye una abertura de skimmer 320 para recibir fluido de la piscina, una canasta de filtro 336, un primer tubo de salida 332 para suministrar fluido que pasó a través de la canasta de filtro 336 a la piscina y un segundo tubo 334 para proporcionar fluido bombeado a otras partes de un sistema de filtrado de piscina tal como un filtro principal. El dispositivo espectroscópico operado por batería, estanco al agua, extraíble y sumergido 340 se puede conectar a la canasta con una antena de comunicación que puede comunicarse de forma inalámbrica a través de la tapa del colector del skimmer en la plataforma 314.
La abertura del skimmer se forma en una pared lateral 310 de la piscina cerca de un borde 312 y la superficie superior o cubierta de la piscina 314 que rodea la piscina.
La figura 10 ilustra un sistema 350 que está unido (mediante la interfaz 346) a una pared lateral de una piscina e incluye el dispositivo espectroscópico operado por batería, estanco al agua, extraíble y sumergido 340 con una antena de comunicación desde el PCB (no mostrado) según un ejemplo no reivindicado.
La interfaz 346 puede conectar de manera desmontable o no desmontable el dispositivo espectroscópico operado por batería, estanco al agua, extraíble y sumergido 340, que se encuentra dentro de la interfaz, a la pared lateral de la piscina (por medio de, por ejemplo, ventosas) y contienen una placa de circuito impreso y una antena de comunicación de placa de circuito impreso (no se muestra).
De acuerdo con una realización de la invención, el dispositivo espectroscópico (con o sin uno o más sensores adicionales) puede estar configurado para calcular al menos uno de los siguientes parámetros de calidad del fluido: (a) cloro libre disponible: ácido hipocloroso (HOCl) más ion hipoclorito (OCl-), por ejemplo, dentro de un intervalo de concentración relevante de 0,1-10 partes por millón (ppm), (b) cloro disponible combinado: cloraminas o compuestos formados cuando el cloro libre reacciona con compuestos orgánicos que contienen nitrógeno. (NH2C1, NHCl2, NC13), (c) cloro total: cloro libre disponible más cloro disponible combinado. Por ejemplo, el intervalo de concentración relevante puede ser de 0,1 a 3 ppm, (d) ácido cianúrico. Por ejemplo, el intervalo de concentración relevante puede ser de 10 a 150 ppm, (e) salinidad: sales disueltas totales. Por ejemplo, el intervalo de concentración relevante puede ser de hasta 5000 ppm, (f) alcalinidad: bicarbonato. Por ejemplo, el intervalo de concentración relevante puede ser de 20 a 500 ppm, g) pH, (h) turbidez, (i) contaminantes comunes.
Los ejemplos no limitativos de contaminantes comunes que puede detectar el sistema pueden incluir: (a) contaminación de los usuarios de la piscina, incluidas las excreciones corporales, lociones, protectores solares, productos cosméticos, etc. Estos materiales incluyen parabenos, N, N-dietil-meta-toluamida (DEEt ), cafeína y tris(2carboxietil)fosfina (TCEP), (b) contaminación del fluido fuente utilizado, incluyendo ácidos húmicos, clorofila a, metabolitos de organismos acuosos, hidroxiácidos alifáticos, ácidos carboxílicos aromáticos y algunos compuestos inorgánicos como bromatos, (c) contaminación por reacciones entre los desinfectantes y los componentes orgánicos, conocidos como subproductos de la desinfección (DBP). Hay más de 700 SPD que se han identificado en fluidos desinfectados, p. ej., trihalometanos, ácidos haloacéticos, etc., (d) virus, bacterias y protozoos en el líquido de la piscina son motivo de gran preocupación. Los virus relevantes para las piscinas incluyen: adenovirus, virus de la hepatitis A (VHA), echovirus y virus de Norwalk. Las bacterias que se han relacionado con enfermedades relacionadas con la piscina incluyen: Mycobacterium marino, Mycobacterium avium, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Legionella spp. y Leptospira interrogans. Los protozoos relevantes para las piscinas incluyen Cryptosporidium parvum, Giardia lamblia, Naegleria spp. y Acanthamoeba spp., (e) Partículas suspendidas. Las partículas suspendidas incluyen partículas inorgánicas, partículas orgánicas y partículas de naturaleza biológica. La distribución de tamaños puede ser muy amplia, comenzando con nanopartículas y hasta micropartículas. En la actualidad, las partículas en las piscinas se caracterizan por la turbidez, que definitivamente no es un parámetro suficiente.
Las figuras 11 a 15 ilustran huellas dactilares únicas de muestras de fluidos de piscina utilizando cada método espectroscópico. Cada piscina tiene una huella físico-quimio-biológica única; esta huella puede determinarse mediante espectroscopia óptica según la invención aquí descrita. Los resultados espectroscópicos de este conjunto de grupos implican que los datos espectrales se pueden utilizar como herramienta de huellas dactilares. Casi todas las muestras tuvieron cambios significativos en sus espectros de fluorescencia y absorción UV. Esto podría implicar que un análisis quimiométrico de los espectros puede caracterizar la condición individual de las piscinas. No obstante, es bien sabido que el rendimiento y la confiabilidad de los algoritmos de análisis multivariante son mejores cuando el conjunto de entrenamiento (el conjunto de datos utilizados para encontrar las correlaciones ocultas) es grande.
Las figuras 16A y 16B ilustran el skimmer motorizado 800 (también denominado robot de limpieza de piscinas motorizado parcialmente sumergido con skimmer para hojas y residuos en línea de flotación) según ejemplos no reivindicados. El skimmer motorizado 800 funciona casi como un limpiador de piscina completamente sumergido, además de que no alcanzará ni limpiará el suelo de la piscina ni las superficies de las paredes. El skimmer motorizado 800 incluye un dispositivo espectroscópico 810 que se extiende desde la parte inferior del skimmer motorizado (aunque el dispositivo espectroscópico se puede colocar en otro lugar), un módulo de comunicación 804, paneles solares 805, un controlador 806, medios de propulsión motorizados tales como un motor que succiona fluido y emite chorros de agua (desde las aberturas 803 y/u 804) moviendo así el skimmer motorizado, una canasta de recolección de desechos (tiene la abertura 803) y se ubica dentro del skimmer motorizado, un sistema de navegación 807 y similares.
Los paneles solares se pueden usar para convertir la energía solar en potencia que se puede alimentar a la batería recargable 808. La batería recargable puede ser alimentada por otras fuentes de energía mediante el uso de elementos de carga con contacto y/o sin contacto.
El dispositivo espectroscópico 801 puede unirse y/o incrustarse dentro de un skimmer motorizado en línea de flotación tal como el Solar Breeze de solar pool technologies Inc. de Tempa Arizona.
Los dispositivos espectroscópicos 400, 410 y 430 de las figuras 17, 18 y 19 pueden ser capaces de medir tanto espectros de fluorescencia como la absorbancia. El dispositivo espectroscópico tiene suficiente sensibilidad, resolución suficiente, suficiente relación señal/ruido (SNR) y suficiente intervalo dinámico.
Cada uno de los dispositivos espectroscópicos 400, 410 y 430 puede incluir un sistema de iluminación que utiliza LED de bajo coste, lentes de plástico económicas, filtros de plástico de bajo coste y reflectores de espejo de vidrio de bajo coste para la emisión de luz. Las imágenes se recogen en un detector de bajo coste. Se encontraron muchas "huellas dactilares" (espectros únicos de materias relevantes detectadas en dos métodos: fluorescencia y absorbancia) y, en consecuencia, el sistema ha sido diseñado no para cubrir todo el intervalo de longitud de onda, sino para cubrir todas las regiones de longitud de onda relevantes.
Cada uno de los dispositivos espectroscópicos 400, 410 y 430 puede incluir LED o fibra óptica que puede funcionar en uno (o en una combinación de) tres modos de análisis espectroscópico: UVS VIS NIR para iluminar la muestra líquida desde tres ángulos perpendiculares en diferentes momentos.
Cada fuente de radiación (o fuente de luz) de cada uno de los dispositivos espectroscópicos 400, 410 y 430 puede incluir una o más fuentes de radiación estrecha (que pueden ser más eficientes energéticamente que una fuente de banda ancha) como una fuente UV, una fuente IR o NIR y una fuente de luz visual (indicadas 451, 452 y 453 respectivamente en la figura 19), o una fuente de banda ancha capaz de emitir un haz de radiación que se extiende a través de los rayos UV, intervalos visuales e IR o NIR (véase la fuente 454 de UV+Vis IR/NIR de la figura 19) seguido de un filtro de paso de banda 455 para generar el intervalo de frecuencia requerido (uno o más). Una fuente de radiación puede ser una fuente de luz de intervalo de longitud de onda doble que puede emitir radiación en dos intervalos de UV, intervalos visuales e IR o NIR o puede incluir una fuente de luz que puede emitir cualquier haz de radiación dentro de los intervalos de frecuencia (o longitud de onda) especificados en esta memoria descriptiva.
El empleo de los tres modos de análisis anteriores puede ser simultáneo o acumulativo, por lo que cada análisis puede
realizarse por separado, cuando sea necesario, una después de la otra.
Con referencia a la figura 17, el dispositivo espectroscópico 400 incluye una fuente de radiación como una fuente de luz 402, una primera trayectoria óptica 403, una cámara de muestra 404, un espejo 405, un multiplexor 406, una segundo trayectoria óptica 407, un detector 408, un controlador 409 y un módulo de comunicación 409'.
La fuente de luz 402 puede estar configurada para generar un haz de radiación en cualquier intervalo de frecuencia deseado (por ejemplo, UV, visual, IR o IR cercano) y dirigir el haz de radiación a la primera trayectoria óptica 403 que puede incluir cualquier componente óptico como formadores de haz, filtros, lentes, y similares.
El haz de radiación incide sobre el fluido dentro de la cámara de muestra 404, lo que hace que un haz de radiación 421 pase a través de la cámara de muestra y se dirija a una entrada del multiplexor 406 mientras un haz de radiación reflejado (también denominado haz de radiación de fluorescencia 422 reflejarse hacia el espejo 405 y reflejarse hacia otra entrada del multiplexor 406. El multiplexor 406 puede seleccionar qué haz enviar hacia el detector 408 a través de la segunda trayectoria óptica 407.
Las señales de detección del detector 408 pueden ser procesadas por el controlador 409, por un procesador (no mostrado) o por el propio detector. El procesamiento puede incluir la determinación de cualquier parámetro relacionado con el fluido.
El controlador 409 puede controlar el funcionamiento del dispositivo espectroscópico 400 y el módulo de comunicación 409' puede transmitir los resultados del análisis al sistema de mantenimiento de la piscina y/o fuera del sistema de mantenimiento de la piscina.
La carcasa 401 puede ser estanca al agua. Se observa que diferentes componentes del dispositivo espectroscópico 400 pueden ubicarse en diferentes carcasas. Por ejemplo, el detector 408 puede ubicarse dentro de una carcasa de detector y puede acoplarse mediante fibras ópticas y/o enlaces de comunicación a otros componentes del dispositivo espectroscópico 400, como la segunda trayectoria óptica y/o al controlador.
Con referencia a la figura 18, el dispositivo espectroscópico 410 incluye una fuente de luz de absorbancia 412, una fuente de luz de fluorescencia 413, una cámara de muestra 414, una trayectoria óptica 415, un detector 416, un controlador 418 y un módulo de comunicación 419.
Los ejes ópticos de la fuente de luz de absorbancia 412 y la fuente de luz de fluorescencia 413 son normales entre sí (o están orientados entre sí de cualquier otra manera).
La fuente de luz de absorbancia 412 tiene un eje óptico que coincide con el eje óptico de la trayectoria óptica 415, por lo que un haz de radiación enviado por la fuente de luz de absorbancia 412 atraviesa el fluido dentro de la cámara de muestra 414 y es recogida por la trayectoria óptica 415.
La fuente de luz fluorescente 413 tiene un eje óptico que coincide con el eje óptico del camino óptico 415, por lo que un haz de radiación enviado por la fuente de luz fluorescente 413 se refleja desde el fluido dentro de la cámara de muestra 414 y es recogida por la trayectoria óptica 415.
Las señales de detección del detector 416 pueden ser procesadas por el controlador 418, por un procesador (no mostrado) o por el propio detector. El procesamiento puede incluir la determinación de cualquier parámetro relacionado con el fluido.
El controlador 418 puede controlar el funcionamiento del dispositivo espectroscópico 410 y el módulo de comunicación 419 puede transmitir los resultados del análisis al sistema de mantenimiento de la piscina y/o fuera del sistema de mantenimiento de la piscina.
La carcasa 415' puede ser estanca al agua. Se observa que diferentes componentes del dispositivo espectroscópico 410 pueden ubicarse en diferentes carcasas. Por ejemplo, el detector 416 puede ubicarse dentro de una carcasa de detector y puede acoplarse mediante fibras ópticas y/o enlaces de comunicación a otros componentes del dispositivo espectroscópico 400, como la segunda trayectoria óptica y/o al controlador.
Con referencia a la figura 19, el dispositivo espectroscópico 430 incluye una primera fuente de radiación 431, una segunda fuente de radiación 432, una cámara de muestra 433, un espejo 434, un multiplexor 435, una trayectoria óptica 436, un detector 437, un controlador 438 y un módulo de comunicación 439.
Un haz de radiación transmitido por la primera fuente de radiación 431 puede reflejarse desde la cámara de muestra 433 para proporcionar un primer haz 423 (un haz de fluorescencia) que es recibido por una primera entrada del multiplexor 435. El haz de radiación puede pasar a través del fluido dentro de la cámara de muestra para ser reflejado por el espejo 434 para proporcionar un segundo haz 424 (haz de paso) que es recibido por una segunda entrada del multiplexor 435.
Un haz de radiación transmitido por la segunda fuente de radiación 432 puede reflejarse desde la cámara de muestra 433 para proporcionar el primer haz 423 (un haz de paso) que es recibido por una segunda entrada del multiplexor 435. El haz de radiación puede reflejarse desde el fluido dentro de la cámara de muestra para ser reflejado por el espejo 434 para proporcionar un segundo haz 424 (un haz de fluorescencia) que es recibido por una segunda entrada del multiplexor 435.
La primera y la segunda fuente de radiación pueden operar simultáneamente, en diferentes momentos, en la misma longitud de onda, en diferentes longitudes de onda y similares.
Cada una de la primera fuente de radiación 431 y la segunda fuente de radiación 432 puede operar en uno o más intervalos, como un intervalo de longitud de onda visible, un intervalo ultravioleta y un intervalo relacionado con el infrarrojo (IR o NIR) simultáneamente o en diferentes puntos en el tiempo.
Cuando las fuentes de radiación primera y segunda funcionan simultáneamente y en diferentes longitudes de onda, cada entrada del multiplexor puede recibir un haz de paso distintivo de longitud de onda y un haz de fluorescencia, aumentando así el rendimiento del dispositivo espectroscópico 430.
Cuando cualquiera de los dispositivos espectroscópicos 400, 410 y 430 realiza análisis separados utilizando dos de los tres modos de análisis espectroscópico de los siguientes modos UVS, VIS, NIR, el cambio de un modo de análisis a otro puede ser completamente automático (controlado por un controlador del dispositivo espectroscópico o del sistema de mantenimiento de la piscina) o iniciado por una anulación de control remoto.
El cambio automático puede implicar el uso de utilidades internas comunes del espectrómetro, como un atenuador, un servomotor para cambiar los ángulos de la lente o lentes según sea necesario.
El dispositivo espectroscópico puede ser resistente al agua o al menos estar posicionado dentro de una carcasa estanca al agua.
Dispositivos espectroscópicos portátiles UV-VIS-NIR como, entre otros, dispositivos espectroscópicos de Shimadzu Corporation (o filiales) de Kioto, Japón y/u Ocean Optics, Inc. de Florida, EE. UU. se puede utilizar dentro de los sistemas de mantenimiento de piscinas, especialmente cuando los dispositivos se colocan dentro de carcasas impermeables.
Otra característica importante puede ser el módulo de comunicación inalámbrica que transmite en tiempo real datos sobre los niveles de compuestos orgánicos e inorgánicos en las piscinas.
Cualquiera de los dispositivos espectroscópicos 400, 410 y 430 puede ser resistente al agua o estar incluido en una carcasa resistente al agua, lo que permite el análisis del agua de la piscina mientras está sumergido.
El dispositivo espectroscópico se puede incluir dentro de un sistema de mantenimiento de piscinas y/o se puede unir de forma desmontable o no desmontable al sistema de mantenimiento de piscinas.
Por ejemplo, cuando el sistema de mantenimiento de piscinas es un robot de limpieza de piscinas, entonces el dispositivo espectroscópico se puede quitar y unir en la sección frontal con 3 aberturas desde el dispositivo que apunta al agua de la piscina. Otra realización lo tendrá conectado en una esquina dentro de la sección inferior de la carcasa (dentro o fuera de la unidad de motor) con las tres aberturas conectadas a los orificios de la carcasa.
En "Vis/NIR spectroscopy and chemometrics for the prediction of soluble solids content and acidity (pH) OF KIWIFRUIT " de Ali Moghimi, Mohammad H Aghkhani, Ameneh Sazgarinia y Majid Sarmad, Biosystems Engineering 106 (2010), páginas 295-302, se demostró que las técnicas de espectroscopia visible e infrarroja cercana (UV-Vis/NIRS) combinadas con la quimiometría se han mostrado prometedoras como herramientas rápidas y no destructivas para evaluar los diversos atributos de calidad de frutas y verduras. Los inventores han descubierto que una combinación de técnicas espectroscópicas de infrarrojo cercano y visible combinadas con quimiometría son aplicables al análisis del fluido del agua de la piscina.
La figura 20 ilustra un robot de limpieza de piscinas 500 que incluye una carcasa 502, aberturas 503 y 504, una unidad de filtrado 501, un rotor 167, un motor de bomba 168 para girar el impulsor, un módulo de comunicación 550, un controlador 166, un sensor adicional 560 y múltiples dispositivos espectroscópicos 521, 522, 523, 524, 525, 526, 526, 527, 528, 529 y 530.
Un solo robot de limpieza de piscinas 500 puede incluir uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, diez u once dispositivos espectroscópicos de múltiples dispositivos espectroscópicos 521, 522, 523, 524, 525, 526, 526, 527, 528, 529 y 530.
Los múltiples dispositivos espectroscópicos 521, 522, 523, 524, 525, 526, 526, 527, 528, 529 y 530 incluyen
dispositivos espectroscópicos orientados verticalmente (521, 526, 527, 529, 530), dispositivos espectroscópicos orientados horizontalmente (522, 523, 524, 525, 523), dispositivos espectroscópicos (521 y 522) que se colocan dentro de la unidad de filtrado, dispositivos espectroscópicos (523, 525, 526 y 527) que están cerca de la parte inferior de la carcasa, dispositivos espectroscópicos (523, 524, 529 y 530) que se encuentran por encima o a la misma altura que el impulsor, un dispositivo espectroscópico 523 que se coloca fuera de la carcasa 502, un dispositivo espectroscópico 530 que está solo parcialmente posicionado fuera de la carcasa 502.
Cualquier dispositivo espectroscópico puede colocarse en cualquier orientación y/o ubicación dentro del robot de limpieza de piscinas.
Cualquier dispositivo espectroscópico puede estar conectado a una parte o componente del robot de limpieza de piscinas mediante un amortiguador como el amortiguador 540 que está conectado al dispositivo espectroscópico 523. Se puede utilizar cualquier amortiguador conocido en la técnica.
Cualquier dispositivo espectroscópico puede estar fijo en relación con la carcasa o puede permitirse que se mueva (por ejemplo, gire y/o se deslice) en relación con la carcasa. Por ejemplo, un dispositivo espectroscópico puede girar sobre un eje o girar de otro modo para mantener la orientación absoluta de la cámara de fluido independientemente del movimiento del robot de limpieza de piscinas.
El sensor adicional 560 puede usarse para analizar el fluido de la piscina, usando un análisis que no es un análisis espectroscópico. Como alternativa o adicionalmente, el sensor adicional puede detectar el estado del robot de limpieza de piscinas (como la velocidad de rotación, vibraciones, aceleración, orientación del robot de limpieza de piscinas y similares).
El controlador 166 puede controlar el funcionamiento del robot de limpieza de piscinas (movimiento, ejecución de un análisis del fluido del robot de limpieza de piscinas) en base a señales de detección del sensor adicional y/o en base a un resultado de análisis proporcionado por el dispositivo espectroscópico.
Por ejemplo, si una secuencia de resultados de análisis indica que el fluido se deteriora, entonces el controlador 166 puede programar más análisis de frecuencia y/o puede generar alertas más frecuentes o de mayor prioridad.
La figura 21 ilustra un robot de limpieza de piscinas 500' que incluye una carcasa 502, aberturas 503 y 504, una unidad de filtrado 501, un rotor 167, un motor de bomba 168 para girar el impulsor, un módulo de comunicación 550, un controlador 166, un sensor adicional 560, un dispositivo espectroscópico 525, conductos de fluido 570 y una unidad de selección 555.
Los conductos 570 pueden proporcionar fluido desde diferentes puntos de muestreo dentro y/o fuera de la carcasa 502. El punto de muestreo puede muestrear fluido dentro de la unidad de filtrado 501 o fuera de la unidad de fluido 501 (desde la parte inferior y/o posterior y/o superior y/o frontal de la carcasa, cerca del impulsor o lejos del impulsor.
La unidad de selección 555 puede estar configurada para seleccionar qué conducto proporcionará el fluido que se analizará durante un determinado análisis. Por ejemplo, cuando el robot de limpieza de piscinas limpia el fondo de la piscina, puede ser beneficioso tomar una muestra de líquido de la parte superior o frontal de la carcasa (incluso fuera de la carcasa), ya que el fluido es más limpio que el fluido muestreado en el fondo del robot de limpieza de piscinas. Sin embargo, para otro ejemplo, las diferentes orientaciones del robot de limpieza de piscinas pueden requerir el muestreo de ubicaciones que están bajo el agua. El movimiento de la línea de flotación del robot de limpieza de piscinas puede requerir el muestreo de la parte sumergida del robot de limpieza de piscinas.
La figura 22 ilustra un robot de limpieza de piscinas 500" que incluye una carcasa 502, aberturas 503 y 504, una unidad de filtrado 501, un rotor 167, un motor de bomba 168 para girar el impulsor, un módulo de comunicación (no se muestra), un controlador (no se muestra), un dispositivo espectroscópico 525 que está térmicamente acoplado a una unidad de refrigeración basada en fluido 566 y dispositivo espectroscópico 526 que está térmicamente acoplado a una región termoconductora 5021 de la carcasa 502.
El enfriamiento de los dispositivos espectroscópicos (y especialmente el detector del dispositivo espectroscópico) puede aumentar la relación señal/ruido, y el uso de fluidos para el enfriamiento puede ahorrar el uso de una unidad de enfriamiento dedicada que no se base en fluidos.
La figura 23 ilustra una piscina 609 que incluye el fondo 601, paredes laterales primera y segunda 602 y 603, fluido que llega a una línea de flotación 613, módulo de comunicación sumergido 610, módulo de comunicación fuera del agua 612 y ubicación diferente del robot de limpieza de piscinas 500 dentro de la piscina 609.
El robot de limpieza de piscinas puede colocarse en diferentes orientaciones al acercarse a diferentes ubicaciones. El robot de limpieza de piscinas puede realizar diferentes análisis del fluido de la piscina cuando se coloca en una o más ubicaciones.
El robot de limpieza de piscinas puede comunicarse con el módulo de comunicación sumergido 611 y/o un módulo de comunicación fuera del agua 612 que puede ser una fuente de alimentación conectada al limpiador de piscinas a través de un cable eléctrico (no mostrado).
La figura 24 ilustra el método 600 que puede ser ejecutado por cualquier sistema ilustrado anteriormente.
El skimmer de superficie, fuera del alcance de la invención, en la figura 16, puede ser un skimmer motorizado de recolección de hojas que puede flotar y propagarse (usando un motor) sobre el agua, o sumergirse solo parcialmente. Puede contener paneles solares, un sistema de propulsión de navegación, una canasta de recogida de residuos, baterías recargables, elemento de recarga de batería inductivo o cableado, parachoques o ruedas de parachoques, caja de control electrónico con o sin comunicaciones inalámbricas.
El método 600 puede incluir la etapa 610 de recibir una o más muestras de un fluido de una piscina. Las muestras pueden recibirse dentro de una cámara de muestras. El fluido dentro de la cámara de muestra puede capturarse dentro de la cámara de muestra o puede fluir a través de la cámara de muestra durante la etapa 620.
El fluido puede capturarse mediante el uso de válvulas o cualquier otro elemento de control de fluidos. La cámara de muestra puede tener cualquier forma (circular, facetas planas) y tamaño. Por ejemplo, la cámara de muestra puede ser parte de un conducto de fluido, como una tubería.
Las muestras pueden recibirse solo cuando se prepara para realizar un análisis del fluido o pueden ejecutarse independientemente del momento del análisis (por ejemplo, el fluido puede pasar a través de la cámara de muestras incluso antes de que se lleve a cabo el análisis).
La etapa 610 puede ir seguida de la etapa 620 de analizar el fluido de una piscina y, especialmente, analizar una o más muestras del fluido de la piscina mediante un dispositivo espectroscópico.
La etapa 620 puede incluir la aplicación de cualquier número de técnicas espectroscópicas entre: (a) espectroscopia ultravioleta-visible, (b) espectroscopia ultravioleta-visible de absorbancia, (c) espectroscopia de fluorescencia ultravioleta-visible, (d) espectroscopia de infrarrojo cercano, (e) absorbancia cerca de la espectroscopia infrarroja, (f) espectroscopia de fluorescencia cerca del infrarrojo y (g) espectroscopia de fluorescencia síncrona, (h) espectroscopia ultravioleta-visible de reflectancia.
La etapa 620 puede incluir la aplicación de un algoritmo quimiométrico.
La etapa 620 puede incluir analizar al menos dos de los siguientes: (a) un intervalo de longitud de onda entre ciento ochenta nanómetros y doscientos nanómetros, (b) una o más subregiones de un intervalo de longitud de onda entre ciento ochenta nanómetros y doscientos nanómetros, (c) un intervalo de longitud de onda entre doscientos sesenta nanómetros y doscientos ochenta nanómetros, (d) una o más subregiones de un intervalo de longitud de onda entre doscientos sesenta nanómetros y doscientos ochenta nanómetros, (e) una longitud de onda de doscientos cincuenta y cuatro nanómetros, (f) un intervalo de longitud de onda entre novecientos ochenta nanómetros y mil nanómetros, (g) una o más subregiones de un intervalo de longitud de onda entre novecientos ochenta nanómetros y mil nanómetros, (h) un intervalo de longitud de onda entre mil doscientos sesenta nanómetros y mil doscientos ochenta nanómetros, (i) una o más subregiones de un intervalo de longitud de onda entre mil doscientos sesenta nanómetros y mil doscientos ochenta nanómetros, y (j) una longitud de onda de mil doscientos cincuenta y cuatro nanómetros.
La etapa 620 puede incluir la aplicación de una o más técnicas espectroscópicas a una resolución de un nanómetro, o una resolución que no exceda un nanómetro o una resolución que exceda un nanómetro.
La etapa 620 puede incluir dirigir, por óptica, radiación electromagnética a través de una abertura formada en una tubería y que recibe radiación electromagnética del fluido.
La etapa 620 puede incluir al menos uno de los siguientes:
a. Iluminar por múltiples fuentes de radiación una muestra del fluido de la piscina con múltiples haces de radiación desde diferentes direcciones; dirigir, por óptica de recogida, a al menos un sensor, uno o más haces de radiación que salen de un haz de radiación que pasa a través de la muestra y un haz de radiación reflejado que fue reflejado por la muestra.
b. Dirigir por la óptica de recogida, al menos un sensor, el haz de radiación atravesado y el haz de radiación reflejado en el mismo momento.
c. Dirigir por la óptica de recogida, al menos un sensor, el haz de radiación atravesado y el haz de radiación reflejado en diferentes puntos en el tiempo.
d. Dirigir, por la óptica de recogida, a un primer sensor del al menos un sensor el haz de radiación atravesado; y dirigir a un segundo sensor del al menos un sensor el haz de radiación reflejado.
e. Esclarecer, por las múltiples fuentes de radiación, la muestra con los múltiples haces de radiación en diferentes puntos de tiempo.
f. Esclarecer, por las múltiples fuentes de radiación, la muestra con los múltiples haces de radiación simultáneamente.
Las múltiples fuentes de radiación pueden incluir al menos dos fuentes de radiación fuera de una fuente ultravioleta, una fuente de luz visible y una fuente de infrarrojo cercano.
Las múltiples fuentes de radiación pueden incluir una fuente ultravioleta, una fuente de luz visible y una fuente de infrarrojo cercano.
Las fuentes de radiación múltiples pueden incluir una fuente de radiación de intervalo de frecuencia dual y una fuente de radiación de intervalo de radiación único. Una fuente de radiación de doble frecuencia está configurada para generar radiación dentro de dos intervalos de frecuencia de ultravioleta, infrarrojo cercano y luz visible. Una fuente de radiación de un solo intervalo de radiación está configurada para generar radiación dentro de un solo intervalo de frecuencia de ultravioleta, infrarrojo cercano y luz visible.
Las múltiples fuentes de radiación pueden incluir una primera fuente de radiación de doble intervalo de frecuencia que tiene un primer eje óptico y una segunda fuente de radiación de doble intervalo de frecuencia que tiene un segundo eje óptico. Los ejes ópticos primero y segundo pueden estar orientados entre sí. Cada fuente de radiación de doble frecuencia puede estar configurado para generar radiación dentro de dos intervalos de frecuencia de ultravioleta, infrarrojo cercano y luz visible.
La etapa 620 puede incluir generar, por la primera y la segunda fuentes de radiación de doble intervalo de frecuencia, en un mismo momento, haces de radiación que difieren entre sí por la frecuencia.
La etapa 620 puede incluir dirigir, en un primer momento y por la óptica de recogida, hacia el al menos un sensor pasa un haz de radiación de un primer intervalo de frecuencia que atraviesa la muestra y un haz de radiación reflejado de un segundo intervalo de radiación que se refleja desde la muestra.
La etapa 620 puede incluir iluminar, por una sola fuente de radiación, una muestra del fluido de la piscina con un haz de radiación; dirigir, por la óptica de recogida y al menos un sensor, uno o más haces de radiación que salen de un haz de radiación que pasa a través de la muestra y un haz de radiación reflejado que fue reflejado por la muestra. La etapa 620 puede incluir determinar, automáticamente y por un controlador del sistema de mantenimiento de la piscina, cuándo aplicar la espectroscopia de fluorescencia y cuándo aplicar la espectroscopia de absorbancia. La determinación puede hacerse con base en un cronograma predefinido, puede determinarse al azar, puede determinarse en base a análisis previos del fluido de la piscina, y similares.
La etapa 620 puede ejecutarse mediante un dispositivo espectroscópico resistente al agua. Puede incluir al menos una parte que contacta con el fluido de la piscina. La cámara de muestra puede considerarse como parte del dispositivo espectroscópico.
La etapa 620 puede incluir el análisis del fluido de la piscina para proporcionar información sobre los niveles de materiales orgánicos e inorgánicos en la piscina.
La etapa 620 puede incluir seleccionar, de múltiples conductos de fluidos para recibir el fluido de la piscina desde múltiples ubicaciones, seleccionar un conducto seleccionado para proporcionar el fluido al dispositivo espectroscópico para un análisis dado. La selección puede cambiar de un análisis a otro.
El método 600 puede incluir la etapa 630 de realizar un análisis adicional del fluido de la piscina. El análisis se puede realizar en la muestra obtenida durante la etapa 610 o en otras muestras. El análisis adicional no es un análisis espectroscópico.
La etapa 630 puede incluir realizar el análisis adicional por al menos un sensor adicional de (a) un sensor de pH, (b) un sensor de ORP, (c) un sensor de temperatura, (d) un sensor de conductividad eléctrica, (e) un sensor de presión, f) electrodos selectivos de iones, g) un sensor de caudal, (h) un sensor de cloro libre, (i) un sensor de cloro combinado, (j) un sensor de turbidez, (k) un sensor de cianuro, (l) un sensor de alcalinidad, (m) un sensor de salinidad.
El método 600 también puede incluir la etapa 640 de autolimpieza del dispositivo espectroscópico y/o uno o más sensores adicionales. La autolimpieza se refiere a la limpieza realizada por el sistema y no por un ser humano. La autolimpieza puede implicar el uso de un mecanismo de autolimpieza como, entre otros, un vibrador acústico, un elemento de limpieza mecánico.
Cualquiera de las etapas 610, 620, 630 y 640 puede ejecutarse por un robot de limpieza de piscinas.
La figura 25 ilustra el método 700 que puede ser ejecutado por cualquier sistema ilustrado anteriormente.
El método 700 difiere del método 600 al incluir algunas etapas adicionales.
El método 700 puede comenzar por la etapa 610 y por la etapa 710.
La etapa 710 puede incluir preparar el sistema de mantenimiento de la piscina para el siguiente análisis del fluido de la piscina. El análisis se ejecuta mediante un dispositivo espectroscópico.
La etapa 710 puede incluir la etapa 610.
La etapa 710 también puede incluir detectar un estado del robot de limpieza de piscinas, determinar si el estado actual facilita la ejecución del análisis (de la etapa 620), en donde, si el estado actual no facilita la ejecución del análisis, entonces se cambia el estado o se determina que el análisis no se puede ejecutar. Si esto último ocurre, el análisis puede posponerse, se puede transmitir una alerta o una indicación desde el robot de limpieza de piscinas, y similares.
Suponiendo que el estado pueda modificarse, la etapa 710 también puede incluir la modificación del estado.
El estado puede ser una limpieza del sistema de mantenimiento de la piscina (especialmente de la cámara de líquido), la velocidad de propagación del sistema de mantenimiento de la piscina, una velocidad del sistema de mantenimiento de la piscina, una aceleración del sistema de mantenimiento de la piscina y una inclinación del sistema de mantenimiento de la piscina.
Algunos sistemas de mantenimiento de piscinas pueden cambiar todos estos parámetros, mientras que otros (por ejemplo, los sistemas de mantenimiento de piscinas estáticas) pueden cambiar solo algunos de los parámetros.
En algunos casos, puede desearse realizar el análisis del fluido de la piscina cuando el sistema de mantenimiento de la piscina se propaga a una velocidad que está por debajo de un umbral de velocidad determinado, cuando la aceleración del sistema de mantenimiento de la piscina está por debajo de un umbral de aceleración, cuando la inclinación del sistema de mantenimiento de la piscina está dentro de un intervalo determinado y/o cuando el sistema de mantenimiento de la piscina está lo suficientemente limpio.
Cualquiera de los umbrales mencionados anteriormente puede establecerse (o tenerse en cuenta) en función de una relación señal/ruido deseada (o cualquier otro parámetro) relacionada con el análisis.
Por ejemplo, si el espectro de una determinada materia o un organismo de interés incluye picos relativamente bajos (en comparación con otro material u organismo que tiene picos más altos), la relación señal/ruido que debe obtenerse al buscar la determinada materia o el organismo puede ser mayor que la relación señal/ruido que debería obtenerse cuando se busca la otra materia. En consecuencia, el sistema de mantenimiento de la piscina debe ser más limpio, se propaga más lentamente y/o no se acelera dramáticamente al buscar la materia o el organismo determinado.
La etapa 710 puede incluir el control del movimiento del sistema de mantenimiento de la piscina en función de
La etapa 710 puede ir seguida de la etapa 620.
La etapa 620 puede ir seguida de la 730 de responder al resultado del análisis.
La etapa 730 puede incluir la etapa 630 y/o la etapa 640.
Como alternativa o adicionalmente, la etapa 730 puede incluir al menos uno de los siguientes:
a. Programar la siguiente iteración de las etapas 710 y 620. La programación puede ejecutarse de manera pseudoaleatoria o de una manera que no es aleatoria en absoluto.
b. Programar múltiples análisis del fluido de la piscina en diferentes ubicaciones dentro de la piscina. Al menos dos ubicaciones de las diferentes ubicaciones pueden colocarse a diferentes distancias del fondo de la piscina. Una ubicación de las diferentes ubicaciones puede estar en el fondo de la piscina y otra ubicación de las diferentes posiciones puede estar en una superficie del fluido (línea de flotación). El robot de limpieza de piscinas puede colocarse en una primera orientación cuando se encuentra en una primera ubicación de las diferentes ubicaciones, y el robot de limpieza de piscinas puede ubicarse en una segunda orientación cuando se ubica en una segunda ubicación de las diferentes ubicaciones. La primera orientación puede diferir de la segunda orientación. La diferencia puede ser de noventa grados, por encima de diez grados, y similares.
c. Recibir, mediante el controlador, un programa de múltiples análisis del fluido de la piscina y modificar el programa en función del al menos un resultado de al menos un análisis de los múltiples análisis.
d. Determinar, por el dispositivo espectroscópico, una relación señal/ruido de un resultado de un análisis ejecutado por el dispositivo espectroscópico; y determinar, mediante el controlador, al menos un parámetro de un análisis futuro basado en la relación señal/ruido del resultado.
Además, los términos "frontal", "trasero", "superior", "inferior", "encima", "debajo" y similares en la descripción y en las reivindicaciones, si los hubiera, se utilizan con fines descriptivos y no necesariamente para describir posiciones relativas permanentes. Se entiende que los términos así utilizados son intercambiables en las circunstancias apropiadas, de modo que las realizaciones de la invención descritas en este documento son capaces, por ejemplo, de operar en otras orientaciones distintas a las ilustradas o descritas en este documento.
Los expertos en la técnica reconocerán que los límites entre los bloques lógicos son meramente ilustrativos y que las realizaciones alternativas pueden fusionar bloques lógicos o elementos de circuito o imponer una descomposición alternativa de funcionalidad sobre varios bloques lógicos o elementos de circuito. De este modo, debe entenderse que tales arquitecturas representadas en el presente documento son meramente ilustrativas, y que de hecho se pueden implementar muchas otras arquitecturas que logran la misma funcionalidad.
Cualquier disposición de componentes para lograr la misma funcionalidad está efectivamente "asociada" de tal manera que se logre la funcionalidad deseada. Por ende, cualquiera de los dos componentes combinados en el presente documento para lograr una funcionalidad particular puede verse como "asociado" entre sí de modo que se logre la funcionalidad deseada, independientemente de arquitecturas o componentes intermedios. Del mismo modo, cualesquiera dos componentes asociados así también pueden verse como "operativamente conectados" u "operativamente acoplados", entre sí para lograr la funcionalidad deseada.
Asimismo, los expertos en la técnica reconocerán que los límites entre las operaciones descritas anteriormente son meramente ilustrativos. Las operaciones múltiples pueden combinarse en una sola operación, una sola operación puede distribuirse en operaciones adicionales y las operaciones pueden ejecutarse al menos parcialmente superponiéndose en el tiempo. Además, las realizaciones alternativas pueden incluir múltiples instancias de una operación particular, y el orden de las operaciones puede alterarse en varias otras realizaciones.
También, por ejemplo, en una realización, los ejemplos ilustrados pueden implementarse como circuitos ubicados en un solo circuito integrado o dentro de un mismo dispositivo. Como alternativa, los ejemplos pueden implementarse como cualquier número de circuitos integrados separados o dispositivos separados interconectados entre sí de manera adecuada.
También, por ejemplo, los ejemplos, o partes de los mismos, pueden implementarse como representaciones de software o código de circuitos físicos o de representaciones lógicas convertibles en circuitos físicos, como en un lenguaje de descripción de hardware de cualquier tipo apropiado.
También, la invención no se limita a dispositivos físicos o unidades implementadas en hardware no programable, sino que también se puede aplicar en dispositivos programables o unidades capaces de realizar las funciones deseadas del dispositivo operando de acuerdo con un código de programa adecuado, como unidades centrales, miniordenadores, servidores, puestos de trabajo, ordenadores personales, notepads, asistentes digitales personales, juegos electrónicos, automoción y otros sistemas integrados, teléfonos móviles y varios otros dispositivos inalámbricos, comúnmente denominados en esta solicitud como 'sistemas informáticos'.
La memoria descriptiva y los dibujos deben considerarse, por consiguiente, en un sentido ilustrativo más que restrictivo.
En las reivindicaciones, ningún símbolo de referencia puesto entre paréntesis debería interpretarse como limitante de la reivindicación. La expresión "que comprende" no excluye la presencia de otros elementos o etapas además de los enumerados en una reivindicación. Asimismo, los términos "un" o "una", como se usan en el presente documento, se definen como uno o más de uno. También, el uso de expresiones introductorias como "al menos uno" y "uno o más" en las reivindicaciones no debe interpretarse en el sentido de que la introducción de otro elemento de reivindicación mediante los artículos indefinidos "un" o "una" limita cualquier reivindicación particular que contenga dicho elemento de reivindicación introducido a las invenciones que contienen solo uno de esos elementos, incluso cuando la misma reivindicación incluye las expresiones introductorias "uno o más" o "al menos uno" y artículos indefinidos como "un" o "una". Lo mismo es válido para el uso de artículos definidos. A menos que se indique lo contrario, los términos como "primero" y "segundo" se utilizan para distinguir arbitrariamente entre los elementos que describen dichos términos. De este modo, estos términos no tienen por objeto necesariamente indicar la priorización temporal o de otro tipo de dichos elementos; el mero hecho de que ciertas medidas se mencionen en reivindicaciones mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda utilizarse con ventaja.
Cualquier referencia al término "que comprende" o "que tiene" debe interpretarse también como una referencia a "que consiste en", "que consiste esencialmente en". Por ejemplo, un sistema que comprende ciertos componentes puede incluir componentes adicionales, puede limitarse a ciertos componentes o puede incluir componentes adicionales que no afecten materialmente las características básicas y novedosas del sistema, respectivamente.
Claims (17)
1. Un robot de limpieza de piscinas (100) que comprende un dispositivo espectroscópico (110); en donde el dispositivo espectroscópico está configurado para analizar un fluido de una piscina; en donde el robot de limpieza de piscinas (100) está caracterizado por comprender un controlador (166) que está configurado para (a) programar múltiples análisis del fluido de la piscina en diferentes ubicaciones dentro de la piscina; (b) controlar un movimiento del robot de limpieza de piscinas en función de los múltiples análisis programados y (c) controlar la ejecución de los múltiples análisis programados, en donde al menos dos ubicaciones de las diferentes ubicaciones están situadas a diferentes distancias del fondo de la piscina.
2. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1, en donde el dispositivo espectroscópico está configurado para analizar el fluido de la piscina aplicando espectroscopia de fluorescencia y espectroscopia de absorbancia.
3. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1, en donde el dispositivo espectroscópico está configurado para analizar el fluido de la piscina para proporcionar información sobre los niveles de materia orgánica e inorgánica en la piscina.
4. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1, en donde el robot de limpieza de piscinas comprende un sensor para detectar el estado del robot de limpieza de piscinas; en donde el controlador está configurado, además, para controlar un movimiento del robot de limpieza de piscinas en función de un estado del robot de limpieza de piscinas detectado por el sensor.
5. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 4, en donde el estado del robot de limpieza de piscinas se selecciona a partir de una velocidad de propagación del robot de limpieza de piscinas, una inclinación del robot de limpieza de piscinas, una aceleración del robot de limpieza de piscinas y vibraciones del robot de limpieza de piscinas.
6. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 4, en donde el sensor (560) es un sensor de velocidad que está configurado para detectar una velocidad de propagación del robot de limpieza de piscinas; y en donde el controlador (166) está configurado para controlar una reducción de la velocidad de propagación del robot de limpieza de piscinas para que esté por debajo de un umbral de velocidad durante un análisis del fluido de la piscina.
7. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 4, en donde el sensor es un sensor de vibraciones que está configurado para detectar vibraciones del robot de limpieza de piscinas; y en donde el controlador está configurado para controlar una reducción de una vibración de propagación del robot de limpieza de piscinas para que esté por debajo de un umbral de vibración durante un análisis del fluido de la piscina.
8. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1, en donde el controlador está configurado para programar los múltiples análisis al recibir del dispositivo espectroscópico un resultado de un análisis del fluido de la piscina y para programar, en función del resultado, otro análisis del fluido de la piscina.
9. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1, en donde una ubicación de las diferentes ubicaciones está en el fondo de la piscina y otra ubicación de las diferentes ubicaciones está en la superficie del fluido.
10. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1, en donde el controlador está configurado para programar los múltiples análisis al recibir un programa de los múltiples análisis y modificar el programa en función de al menos un resultado de al menos un análisis de los múltiples análisis.
11. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1, en donde el dispositivo espectroscópico está configurado para determinar una relación señal/ruido de un resultado de un análisis ejecutado por el dispositivo espectroscópico; y en donde el controlador está configurado, además, para determinar al menos un parámetro de un análisis futuro en función de la relación señal/ruido del resultado.
12. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1; en donde el dispositivo espectroscópico está configurado para determinar una relación señal/ruido de un resultado de un análisis ejecutado por el dispositivo espectroscópico; y en donde el controlador está configurado, además, para controlar un movimiento del robot de limpieza de piscinas en función de la relación señal/ruido del resultado y de uno o más análisis programados del fluido de la piscina por el dispositivo espectroscópico.
13. El robot de limpieza de piscinas (100) según la reivindicación 1 que comprende una unidad de enfriamiento (566) para enfriar un sensor del dispositivo espectroscópico utilizando el fluido de la piscina.
14. Un método (600, 700) para analizar un fluido de una piscina, comprendiendo el método posicionar un robot de limpieza de piscinas dentro de la piscina; recibir (610) una o más muestras de un fluido de una piscina; y analizar (620) el fluido de la piscina, por un dispositivo espectroscópico de un robot de limpieza de piscinas; en donde el método está caracterizado por programar (730), por un controlador del robot de limpieza de piscinas, múltiples análisis del fluido
de la piscina en diferentes ubicaciones dentro de la piscina; mover el robot de limpieza de piscinas en función de los múltiples análisis programados y (c) ejecutar el análisis múltiple programado; en donde al menos dos ubicaciones de las diferentes ubicaciones están situadas a diferentes distancias del fondo de la piscina.
15. El método (600, 700) según la reivindicación 14 que comprende analizar el fluido de la piscina aplicando espectroscopia de fluorescencia y espectroscopia de absorbancia.
16. El método (600, 700) según la reivindicación 14 que comprende detectar (710) un estado del robot de limpieza de piscinas y determinar si el estado del robot de limpieza de piscinas facilita la ejecución de un análisis del fluido de la piscina.
17. El método (600, 700) según la reivindicación 16 que comprende cambiar el estado del robot de limpieza de piscinas cuando la determinación del estado del robot de limpieza de piscinas no facilita la ejecución del análisis del fluido de la piscina.
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