SOBRIEDAD

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Sector tecnológico

La invención comprende un dispositivo electrónico de bloqueo de encendido en automóviles, motocicletas y estaciones fijas, como sistema de prevención de accidentes viales y/o de seguridad en el trabajo provocados por conductores u operarios de automóviles, camiones, buses, motos, maquinaria pesada e industrial fija o móvil en estado de alcoholemia y/o ebriedad. Dicho bloqueo se realiza previo al análisis de presencia de alcohol en aliento del conductor u operario; adicionalmente, el dispositivo cuenta con un proceso o protocolo de control de suplantación del conductor u operario y una zona de seguridad a terceros al momento del usuario realizar la prueba de alcohol en el aliento en el dispositivo de control de alcoholemia. Complementario a esto, el aparato realiza la identificación y prevención de vulneraciones al sistema para evitar poder encender el vehículo o la maquinaria pesada o industrial sin pasar la validación de presencia de alcohol, además cuenta con sistema de trasmisión de datos en tiempo real y sistema de posicionamiento global (GPS) integrado.

Estado de la técnica

La Organización Mundial de la salud (OMS) estableció el periodo comprendido entre 2010 - 2020 como el decenio de la acción por la seguridad vial. Para el caso de Colombia, los siniestros de tránsito son la segunda causa de muerte después del conflicto armado y son consideradas por autoridades de tránsito como muertes evitables. Teniendo como referente el informe sobre la situación mundial de la seguridad vial de 2015 de la (OMS), demostrado por las estadísticas de mortalidad

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) en el mundo que no se reducen desde el año 2009.

En América Latina y en general a nivel mundial, se requieren acciones preventivas que generen mayor impacto en los índices de accidentes y mortalidad por siniestros viales que involucren conductores u operarios bajo los efectos del alcohol, siendo este factor uno de los más frecuentes y de más alto riesgo cometido por los actores viales y operarios de la industria a nivel general.

En Colombia las entidades públicas se han propendido endurecer las penas y sanciones a los infractores a través de la entrada en vigencia de la ley 1696 de 2013; Sin embargo, y a pesar de mostrar una tendencia de disminución desde la implantación de esta ley, aún se presenta una considerable cifra de comparendos impuestos por esta causa, teniendo por ejemplo en el año 2018, más de 20.000 comparendos a infractores.

Se ha buscado también ejercer medidas pedagógicas tales como campañas de prevención, las cuales pueden generar conciencia solo mientras el receptor se encuentre sobrio, pero resultan vanas una vez la persona se encuentra bajo efectos del alcohol y ha cambiado drásticamente la percepción de riesgo, lo que la lleva a erróneamente pensar: “eso le pasa a los demás, no a mí ” o, “bajo los efectos del alcohol conduzco o trabajo mejor”.

Esta problemática pone en manifiesto la necesidad de tener un control que no dependa solo de lo policivo o pedagógico; más bien, una solución que se apoye y beneficie de lo tecnológico. Por lo cual se propone el uso de un dispositivo que analice si el conductor cuenta con presencia de alcohol en su aliento; pero, a diferencia de tecnologías previamente propuestas para tal fin, dicha tecnología debe poder analizar si la muestra de aliento es del conductor y no de un suplantador, además debe poder reconocer y diferenciar el alcohol en el ambiente tales como el de los perfumes o ambientadores.

Para comprender la invención es importante así, entender las tecnologías previas, denominadas como (Unidad de enclavamiento de encendido del alcohol del

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) conductor y método de detección de alcohol), estos dispositivos son esencialmente un alcoholímetro adaptado e integrado al sistema de arranque del vehículo y no cuentan con ningún método eficaz que permita evaluar si otro individuo en estado de sobriedad suplanta al conductor u operario al momento de realizar el control de alcoholemia, para posteriormente intercambiar posiciones entre sí, logrando con ello vulnerar el dispositivo y operar el vehículo u maquinaria.

Existen otros tipos de dispositivos de implementación exclusiva a vehículos automotores, los cuales realizan capturas de muestras de aire en el ambiente, que detectan la existencia de partículas de alcohol, complementarias a las emisiones de dióxido de carbono (CO ₂ ) existentes en la cabina del vehículo. Éstas muestras son recolectadas previo al encendido del vehículo o durante la operación del mismo de manera aleatoria, sin garantizar que quien presente la prueba o manipule el recolector de la muestra efectivamente sea a quien va dirigido el control de alcoholemia o sea el mismo sujeto que produce dichas concentraciones de (CO ₂ ).

La posibilidad de un error en la lectura en este tipo de dispositivos de recolección de muestras del ambiente es alta, teniendo en cuenta que en él también se encuentran otras fuentes importantes de dióxido de carbono (CO ₂ ) debido a los altos niveles de contaminación y las cuales pueden ser confundidas con las exhalaciones del individuo. Entre estas fuentes se pueden identificar algunas como: procesos de descomposición de materiales orgánicos, combustión de materiales, altas concentraciones en yacimientos de petróleo y aledaños, centros de almacenamiento como estaciones de servicio o de transporte de hidrocarburos.

Ahora bien, hay que tener en cuenta que al nivel del mar las concentraciones de (CO ₂ ) son mayores y junto a composiciones a base de alcohol como perfumes, lociones, ambientadores o artículos de limpieza generarán ruido en la recolección de la prueba, lo cual conlleva a un falso positivo de la muestra, de tal modo que un usuario sobrio podría presentar una prueba positiva sin estar bajo los efectos del alcohol.

Por otra parte, Colombia ya cuenta con patentes que han abordado esta

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) problemática, en estas encontramos la solicitud 14-000653 y la solicitud NC2016/0004050, las cuales describen los procesos de monitoreo de partículas de alcohol en el ambiente en vehículos o habitáculos,

A su vez existen dispositivos, como el relacionado en la patente US6229908B1 , que detecta alcohol en la sangre por medio de ondas de luz que pasan por un dedo, sin garantizar qué el dedo utilizado en el proceso de análisis corresponda efectivamente a quien va dirigido el control, dando la posibilidad de suplantación o intercambio del conductor u operario al momento de la prueba por parte del usuario objeto de la prueba. Igualmente, existen otro tipo de dispositivos denominados dispositivo de prevención del arranque de un vehículo autopropulsado W0216193519A1 , los cuales utilizan un alcoholímetro convencional adaptado al arranque del vehículo sin garantizar que el conductor sea quien realizó la prueba de alcoholemia (únicamente vehículos automotores), al igual que en las patentes anteriormente mencionadas, generando así un alto riesgo de accidentabilidad tanto para el operador como para los demás actores viales que puedan confluir en el momento de un accidente en cualquier escenario citado. Esto hace que él o los dispositivos sean fácilmente vulnerables) y poco eficaces y efectivos al momento de cumplir con el objetivo para el cual fueron creados.

Lo que se evidencia en el arte previo es que no existe un dispositivo capaz de detectar una muestra que sea propia del operario o conductor y donde el sistema pueda evitar vulnerabilidades como la suplantación, y que además cuente con zonas de seguridad por distanciamiento al momento de realizar la prueba evitando así la posibilidad de contaminación de la muestra con residuos o partículas flotantes y/o residuales, o por daño al dispositivo. Estas falencias o fallas son justamente lo que vamos a abordar en la presente solicitud.

Descripción detallada de la invención

La presente tecnología permite contar con un dispositivo (Figura 12) capaz de detectar el alcohol propio del aliento de un operario o conductor de un vehículo o

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) estación fija (Figuras 1 a 4), moto (Figura 5), Maquinaria industrial (Figuras 6 a 8), maquinaria pesada (Figura ), y descarta señales falsas de alcohol proveniente de productos a base de alcohol, a la vez que evita la suplantaciones de terceros, genera una zona de seguridad de contagio por partículas flotantes o residuales y detecta intentos de daño contra el sistema.

Para abordar cada una de las ventajas ofrecidas por el dispositivo, abordaremos la tecnológica desde su núcleo básico de desarrollo hasta llegar a sus modalidades más robustas: a) Protocolo de detección de alcohol.

El desafío central de esta tecnología era detectar alcohol proveniente del aliento y generar una zona de seguridad al momento de recolectar la muestra del responsable de conducir un vehículo u operar maquinaria industrial. Para tal fin, es necesario contar con una serie de sensores en un orden de operación que permita identificar las condiciones previas y durante la toma de muestra de aliento, para crear una línea base y de esta manera proseguir a medir la muestra de interés.

Para medir las condiciones ambientales es necesario contar con un sensor barométrico (10) de altitud que le permita al software del sistema conocer la altura sobre el nivel del mar, debido a que la altura afecta la cantidad relativa de gas carbónico en el aire siendo los lugares más cercanos al mar los que más tienen gas carbónico.

Un segundo sensor, un sensor de temperatura (12) será relevante para la matemática del software a fin de calcular la clásica ecuación de gases PV=nRT, donde la temperatura afecta la medición de moléculas de alcohol.

Un tercer sensor, el sensor de higroscopia (13), ayuda a establecer la humedad del aire, parámetro que afecta la sensibilidad al sensor de CO2 (16) y al sensor de alcohol (15), los cuales deben ser ajustados a la humedad.

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) Y un cuarto sensor, el sensor de presión de la boquilla (17) que nos permite valorar si la boquilla no está siendo expuesta a alteraciones mediante sistemas de desplazamiento de aire como compresores u otros elementos mecánicos o eléctricos.

Estos cuatro sensores nos permite identificar las señales ambientales de inicio y su secuencia de funcionamiento no altera la calidad de la medición, posterior a ello el protocolo tomara las señales del sensor para alcohol (15), lo que permitirá identificar no solo si en el aire existe o no alcohol circulante en habitáculo, sino también a detectar otras sustancias químicas como lo son: dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrocarburos, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, alcoholes, siliconas, tabaco y sus derivados; teniendo éste último sensor una función multipropósito al, además, realizar depuración y eliminación de partículas residuales de muestras anteriores.

Este sensor permitirá así construir la línea base medición (background), que reconocerá qué aire es del ambiente del habitáculo, tomando como tara cualquier tipo de trazas circulantes que eventualmente hubiesen podido dar un falso positivo.

Posterior a esta línea base, el sistema habilitará el sensor de presión de la boquilla (17), el sensor de gas carbónico (16) y el sensor para alcohol (15) e iniciaría una rutina para evaluar si la muestra es humana y si corresponde a un usuario apto para conducir o realizar cualquier tipo de operación en la industria que se aplique.

En este sentido, el sistema pedirá al usuario que sople por la boquilla (14), donde el sensor de presión (17) detectara un rango de presión, donde un valor por debajo de 0.1 Kpa indicará que el usuario está intentando esconder el aliento y un valor por encima de 1 Kpa podrá corresponder a un soplador mecánico, siendo el rango aceptable 0.1 Kpa -1 Kpa

Si el rango no es aceptable, el sistema pedirá al usuario volver a soplar, si es aceptable continuara el análisis con el sensor de gas carbónico (16) donde evaluará si efectivamente corresponde a una muestra humana, la cual debe ser superior a 350ppm de CO2 _.

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) Si la medición de CO2 no es aceptable, el sistema volverá a solicitar al usuario que vuelva a soplar; si es aceptable, el sensor para alcohol (15) empezará a censar el soplido: en este caso, una muestra superior en 20 ppm a la línea base arroja positivo para consumo de alcohol por lo que bloqueará el sistema de encendido del carro o generará una alerta para el caso de las estaciones fijas, si dicho umbral no es superado, el carro o máquina encenderá o en dará como resultado negativo en la estación fija.

El orden de ejecución de los sensores en este protocolo es efectivo para aplicarse en motos, carros, aviones, maquinaria industrial o estaciones fijas industriales; sin embargo, es insuficiente a la hora de prevenir suplantaciones, donde otra persona puede soplar por la boquilla (14) y de este modo engañar el sistema, por lo que es necesario contar con protocolos adicionales anti suplantación y zonas de distanciamiento social, como los que se describen a continuación. b) Protocolo anti suplantación en zona de verificación v seguridad.

El protocolo anti suplantación y de seguridad, es una serie de procesos mediante sensores ejecutados, previo, durante y después del protocolo de detección de alcohol y tiene como fin evitar que otra persona diferente al conductor sople en la boquilla (14) para engañar al dispositivo o se encuentren en la zona de riesgo de contagio por residuos de partículas flotantes residuales de la muestra.

Antes de ejecutar el protocolo de detección de alcohol en habitáculos cerrados como carros, motocicletas, cuartos de máquinas exclusivos, estaciones fijas de trabajo o como tambores, mezcladoras, peletizadoras u otros, se instalan una variedad de sensores que evitarán que otra persona interfiera o esté dentro de la zona delimitada como segura. En el caso de los carros, un primer sensor de cierre (4) el cual puede ser inductivo, capacitivo, magnético, óptico, piroeléctrico o de

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) presión, detectará si la puerta del conductor está cerrada, a la vez o consecutivamente un sensor en ventana (5) identificará o pedirá al conductor que cierre la ventana, (para evitar intromisiones por ventana), y un tercer sensor lateral (3) evaluará si desde el puesto del copiloto hay intromisión en la zona de seguridad A.

Eso en cuanto a los sensores que evalúan intromisiones y delimitan la zona segura por residuos de partículas flotantes, pero también es necesario, al menos un sensor de conductor (2) que evalúa si el conductor está en la silla del conductor; este protocolo puede ser tan exigente como la empresa o dueño de la máquina o vehículo lo exija, dado que también se puede exigir registro biométrico de huella (9), registro facial, registro de voz, contraseña o llave electrónica, cualquiera de estas o la combinación de las mismas.

En principio lo que protocolo busca es que no haya intromisiones en la zona segura A que puedan interferir en la muestra de aliento o estén en riesgo por partículas residuales; si esta condición se cumple, el dispositivo ejecutará el protocolo de detección de alcohol al conductor.

Ya durante protocolo de detección de alcohol, el protocolo anti suplantación y de zona segura se entenderá que no hay personas suplantando al conductor o en riesgo de contagio; sin embargo, no se puede confiar ya que todos los sensores del protocolo anti suplantación seguirán activos y en caso de llegar a detectar una persona durante la toma de muestra, el protocolo anti suplantación detendrá el protocolo de muestreo y se reiniciará hasta que se descarte la presencia de una segunda persona en la zona delimitada como segura.

Finalmente, una vez el protocolo de muestreo haya determinado que el conductor u operario está en condiciones de ejecutar su labor, el controlador de paso de corriente (7) dará paso al encendido al vehículo automotor, motocicleta, maquinaria industrial móvil o fija, el protocolo anti suplantación entenderá para el caso de los carros que ya no necesita evaluar la proximidad de otra persona, pues esta ya se

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) encuentra conduciendo, no importa si el copiloto se acerca al conductor o si desea abrir la ventana. Sin embargo, en este caso sí importa si se abre la puerta, pues el dispositivo entenderá que se abrió y que otra persona pudo entrar, por lo que el único sensor que se mantiene activo para después del protocolo de muestreo es el sensor de la puerta (4).

Funcionamiento en motos

En motos, el protocolo de muestreo se mantiene, pero el protocolo anti suplantación variará respecto al implementado en vehículos automotores, porque no es posible delimitar un espacio. La opción planteada para este escenario , es contar con los sensores de muestreo (1 ) dentro o sobre el casco del piloto y el sensor de conductor (2). La conexión de estos sensores con la interfaz de usuario y conectividad (6) o microcontrolador puede ser alámbrica o inalámbrica, así como al controlador de paso de corriente (7), al encendido de la motocicleta.

Funcionamiento en máquinas v estaciones fijas.

Todo lo explicado en el mecanismo y funcionamiento del carro o maquinaria industrial se mantiene, solo que los sensores deberán ser calibrados para su funcionamiento en distancia para evaluar que el operario esté presente y que no haya fraudes o intromisión en la zona de seguridad por partículas, por parte de personas a una distancia máxima de hasta 150 cm o más, dependiendo de la necesidad para la delimitación por parte del usuario administrador del dispositivo, dentro de la zona de seguridad A.

Reportes

El dispositivo cuenta con una interfaz de usuario y conectividad (6) que tendrá un módulo de comunicación (19) el cual emitirá señales en microondas para comunicación bluetooth, internet, wifi, o mensajería mediante SMS y protocolo

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) JSON para intercambio de datos vía internet.

La información que comunicará estará relacionada con los intentos de encendido, alteraciones en los protocolos o interrupciones en la zona de seguridad, encendidos o bloqueos, fecha, hora, localización, tiempo de manejo, intentos de sabotaje al sistema, operatividad de los sensores, entre otras; todo esto parametrizable de acuerdo con las necesidades del usuario administrador.

También es importante mencionar que la comunicación se da hacia el usuario, de la interfaz de conectividad (6) a un display o parlante, donde se indicarán instrucciones al operante, advirtiéndole de todos los posibles eventos generados por el sistema.

Dispositivo físico v distribución en espacios.

El dispositivo básicamente es una interfaz de usuario y conectividad (6) que contendrá un microcontrolador el cual recibirá las señales del siguiente listado de sensores:

Sensor de altitud (10)

Sensor de temperatura (12)

Sensor higroscópico (13)

Sensor de CO2 (16)

Sensor de alcohol (15)

Sensor de presión (17)

Sensor de puerta o cierre (4)

Sensor de ventana (5)

Sensor de zona lateral (3)

Sensor del conductor (2)

Aparte de los distintos sensores, también llegarán a este controlador las señales eléctricas de los sensores o controladores biométricos tales como: cámaras (8), micrófonos, huellero (9), sensores inductivos, capacitivos o teclado.

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91) Este microcontrolador o interfaz de usuario y conectividad (6) también tiene conexión hacia una memoria digital (18) para guardar todos los eventos, un módulo intercomunicador (19) para reportar mediante SMS, o internet hacia un servidor externo (20) y también comunicación de doble vía, un display y/o parlante

Como la decisión que toma el microcontrolador con sus protocolos recae sobre el sistema de encendido o visualizador en el caso de estaciones fijas, éste estará conectado al controlador de paso (7) el cual da paso o no de corriente al sistema de encendido del vehículo, moto o maquinaria u estaciones fijas.

Cabe mencionar que el dispositivo puede depender de una fuente eléctrica (21) directa de vehículo, maquinaria móvil, motocicletas u estaciones fijas o una batería independiente. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Disposición del dispositivo en un vehículo Figura 2. Zona de seguridad A en un vehículo.

Figura 3. Vista lateral de un vehículo con el dispositivo Figura 4. Vista frontal de un vehículo con el dispositivo Figura 5. Dispositivo instalado en motocicleta Figura 6. Dispositivo instalado en maquinaria o estación fija.

Figura 7. Vista Superior de maquinaria con el dispositivo.

Figura 8. Dispositivo instalado en una estación de trabajo. Figura 9. Vista Superior de estación de trabajo con el dispositivo

Figura 10. Esquema del proceso, las divisiones y uniones se leen hacia la derecha. Figura 11. Esquema del proceso vista completa.

Figura 12 Esquema general del dispositivo.

Figura 13 Esquema general del dispositivo ampliación

HOJAS RECTIFICADAS (REGLA 91)