DE202008005467U1

DE202008005467U1 - Positionsüberwachungseinrichtung für Personen

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Publication number: DE202008005467U1
Application number: DE202008005467U
Authority: DE
Original assignee: Rittal GmbH and Co KG
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2018-04-19
Also published as: AU2009237932B2; US20110260856A1; WO2009127411A1; EP2269089A1; ZA201007354B; RU2472226C2; US8618931B2; RU2010146921A; AU2009237932A1; CA2720374A1; CN102007426A; BRPI0910588A2; CA2720374C

Abstract

Positionsüberwachungseinrichtung für Personen in Tunnelsystemen (10) oder Gebäuden mit einer Auswertevorrichtung (5, 6),
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Tunnelsystem (10) oder Gebäude in den zu überwachenden Räumen an festen Ankerpunkten (A1, A2, ... An), die der Auswertevorrichtung (5, 6) bekannt sind, eine lokal verteilte Anordnung von drahtlosen Sender-Empfänger-Einheiten installiert ist,
dass die Personen mit mobilen Sensoren (S1, S2, ..., Sn) ausgerüstet sind, dass die Sender-Empfänger-Einheiten Datenübertragungsschnittstellen aufweisen, über die sie zum einen mit den mobilen Sensoren (S1, S2, ..., Sn) in drahtlose Datenübertragung bringbar sind und zum anderen mit der Auswertevorrichtung (5, 6) in drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung gebracht sind und
dass in der Auswertevorrichtung (5, 6) Programme hinterlegt sind, mit denen auf der Basis von Erfassungsdaten der Sender-Empfänger-Einheiten die Position der Personen bestimmbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Positionsüberwachungseinrichtung für Personen in Tunnelsystemen oder Gebäuden mit einer Auswertevorrichtung.
In der EP 1 047 244 A1 ist die Ortung eines mobilen Knotens an einem physikalischen Ort in einem Netzwerk angegeben, das unterschiedlich groß sein kann, wie z. B. in einem Büro oder länderübergreifend. Insbesondere soll dabei auch die Identifizierung des mobilen Knotens in einem fremden Netz möglich sein. Der mobile Knoten kann dabei auf unterschiedliche Weise mit dem Netz verbunden sein, z. B. über ein lokales Netz, eine Infrarotverbindung oder ähnliches. Dabei geht es um die Wahl von Übertragungswegen für die Datenpakete (IP-Pakete), jedoch nicht um die Ortung von Personen. Insbesondere ergeben sich besondere Probleme, Personen in einem Tunnelsystem oder in Gebäuden zu orten.
Die WO 2005/076553 A1 zeigt die Bestimmung des physikalischen Ortes in einem Netz von Knoten, wobei die Entfernung zu verschiedenen Knoten zur Ortsbestimmung herangezogen wird. Diese Druckschrift geht ebenfalls nicht näher auf die Lösung von Problemen ein, wie sie in einem Tunnelsystem bei der Ortung von Personen vorliegen.
Die EP 0 826 278 B1 zeigt ein Verfahren zur Lenkung von Datenpaketen innerhalb eines drahtlosen Paketsprungnetzes und ein drahtloses Netz und Knoten zur Anwendung des Verfahrens. Hierbei geht es um die Steuerung der Nachrichtenwege für die Paketübertragung, jedoch ebenfalls nicht um die Ortung von Personen in einem Tunnelsystem oder in Gebäuden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsüberwachungseinrichtung für Personen in Tunnelsystemen oder Gebäuden bereit zu stellen, mit dem eine zuverlässige Positionsbestimmung in dieser Umgebung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass in dem Tunnelsystem oder Gebäude in den zu überwachenden Räumen an festen Ankerpunkten, die der Auswertevorrichtung bekannt sind, eine lokal verteilte Anordnung von drahtlosen Sender-Empfänger-Einheiten installiert ist, dass die Personen mit mobilen Sensoren ausgerüstet sind, dass die Sender-Empfänger-Einheiten Datenübertragungsschnittstellen aufweisen, über die sie zum einen mit den mobilen Sensoren in drahtlose Datenübertragung bringbar sind und zum anderen mit der Auswertevorrichtung in drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung gebracht sind und dass in der Auswertevorrichtung Programme hinterlegt sind, mit denen auf der Basis von Erfassungsdaten der Sender-Empfänger-Einheiten die Position der Personen bestimmbar ist.
Mit den Sender-Empfänger-Einheiten, die zweckmäßig an markanten Orten des Tunnelsystems für eine möglichst lückenlose Ortsbestimmung des Aufenthalts von Personen positioniert sind, und den Datenübertragungsschnittstellen sowie der Auswertevorrichtung wird eine schnelle und sichere Ortsbestimmung für die Personen im Tunnelsystem bzw. Gebäude ermöglicht. Dabei kann die Datenübertragung zwischen den Sender-Empfänger-Einheiten und der Auswertevorrichtung auch mehrere Verbindungen zwischen den Sender-Empfänger-Einheiten selbst nutzen, um z. B. Erfassungsdaten von einem entlegenen Ort im Tunnelsystem zu einem zentralen Ort zu leiten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung zum Erfassen des Aufenthaltsorts einer Person besteht darin, dass die Auswertevorrichtung zur Positionsbestimmung auf der Basis gleichzeitiger Erfassungsdaten mehrerer Sender-Empfänger-Einheiten durch Triangulation ausgebildet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für die Positionserfassung bestehen darin, dass die Auswertevorrichtung zur Positionsbestimmung auf der Basis einer Laufzeitmessung der Signale der mobilen Sensoren und/oder ihrer Signalstärke über die Erfassungsdaten ausgebildet ist.
Eine zuverlässige Auswertung und Ortsbestimmung wird dadurch begünstigt, dass die Datenübertragungsstrecken zwischen den mobilen Sensoren und den Sender-Empfänger-Einheiten und/oder die Datenübertragungsstrecken zwischen der Auswertevorrichtung und den Sender-Empfänger-Einheiten bidirektional ausgestaltet sind.
Ein vorteilhafter Aufbau der Positionsüberwachungseinrichtung besteht darin, dass die Sender-Empfänger-Einheiten in vorhandene Einrichtungen der Elektroinstallation, insbesondere Leuchten und/oder Komponenten einer Meldeeinrichtung, eingebracht sind.
Eine für die Personenüberwachung und den Personenschutz vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass das Tunnelsystem in Teilstrecken unterschiedlichen Gefährdungsgrades klassifiziert ist und diesbezügliche Klassifikationsdaten in der Auswertevorrichtung hinterlegt und mit den ermittelten Positionsdaten in Verbindung gebracht oder bring bar sind.
Die Personenüberwachung und der Personenschutz werden dadurch begünstigt, dass in dem Tunnelsystem ein Messsystem mit stationären Sensoren für physikalische Zustände installiert ist, deren Sensordaten der Auswertevorrichtung zugeführt und mit den Erfassungsdaten in Beziehung bringbar sind.
Weiterhin tragen zum Schutz der in dem Tunnelsystem oder einem Gebäude befindlichen Personen die Maßnahmen bei, dass ein Personenwarnsystem vorhanden ist, wobei die Abgabe von Warnsignalen in Abhängigkeit von der Position der Person in der Auswertevorrichtung oder der Sender-Empfänger-Einheiten ausgelöst wird.
Eine für den Personenschutz vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass Personen zusätzliche mobile Sensoren zugeordnet sind, die zur Erfassung von Vitalfunktionen der Personen, insbesondere Blutdruck, Atmung, EKG und/oder Bewegung ausgebildet sind, und dass die Auswertevorrichtung zum Auswerten erfasster Vitalfunktion ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1A und 1B eine schematische Darstellung eines Tunnelsystems mit mobilen Sensoren im Querschnitt und in Draufsicht,
2A und 2B das Tunnelsystem nach 1A, 1B ohne mobile Sensoren, jedoch mit Störungen verursachenden Einrichtungen im Querschnitt und in Draufsicht,
3 einen Ausschnitt eines Tunnelsystems mit stationären Sensoren für zu überwachende physikalische Zustände in perspektivischer Ansicht,
4 einen Ausschnitt eines Tunnelsystems mit an stationären Ankerpunkten angeordneten Sender-Empfänger-Einheiten und einem beweglichen Objekt sowie mit einer Auswerteeinheit einer Auswertevorrichtung,
5 eine schematische Darstellung eines Tunnelsystems mit mehreren Ankerpunkten für Sender-Empfänger-Einheiten und mit einer Vielzahl mobiler Teilnehmer sowie mit einer Auswertevorrichtung,
6 einen Ausschnitt eines Tunnelsystems mit einem Ausführungsbeispiel für eine Datenübertragung in schematischer Ansicht,
7 ein Beispiel für die Positionserfassung eines mobilen Teilnehmers in einem Abschnitt des Tunnelsystems,
8 ein Ausführungsbeispiel für eine Positionsbestimmung in dem Tunnelsystem in schematischer Darstellung,
9 ein Beispiel für die Vorgehensweise bei einer Positionsbestimmung,
10 eine schematische Darstellung zur Aufteilung eines Tunnelabschnittes in verschiedene Gefahrenbereiche und
11 ein Ausführungsbeispiel für die Datenübertragung von einem Tunnelabschnitt zu einer Auswertevorrichtung mit Darstellung auf einem Sichtgerät.
Die 1A und 1B zeigen in schematischer Darstellung ein Tunnelsystem, z. B. in einem Bergwerk mit mehreren mobilen Sensoren S1, S2, ..., S6, die verschiedenen mobilen Teilnehmern, insbesondere Personen, wie z. B. einer Person in einem Gefahrenbereich 11, einem einen Notruf aussendenden Mitarbeiter, einer Gruppenführung, einer Eisenbahn, einem Aufzug und einem weiteren Mitarbeiter zugeordnet sind und mit entsprechenden Kennungen versehen sein können. In 1B ist das Tunnelsystem 10 nach 1A in Draufsicht dargestellt.
Die 2A und 2B zeigen das Tunnelsystem 10 nach den 1A, 1B ohne die mobilen Sensoren S1, S2, ..., Sn, aber mit der Eisenbahn E und dem Aufzug L, die Signalstörungen für die Sensorsignale der mobilen Sensoren S1, S2, ..., Sn ergeben können.
Wie 3 zeigt, können innerhalb des Tunnelsystems 10 zudem stationäre Sensoren 40, 41, ..., 50 angeordnet sein, die z. B. einen Vandalismussensor, einen Spannungsdetektor, einen Funktionssensor für Ventilatoren, einen Sensor eines CO-Messgerätes, einen Temperatursensor, eine Video-Überwachungskamera, einen Zugangssensor, Telefone, Erste-Hilfe-Einrichtungen, und einen Feuerlöscher und dgl. (z. B. Rauchmelder, Feuchtesensor) auch in einer Mehrzahl derselben betreffen können.
4 zeigt eine Zweigstelle innerhalb des Tunnelsystems 10 mit in den abzweigenden Stollen positionierten Ankerpunkten A1, A2, A3, A4, an denen stationäre Sender-Empfänger-Einheiten angebracht sind. Mit den Sender-Empfänger-Einheiten kann ein bewegliches Objekt 30, insbesondere eine Person, hinsichtlich seiner Position überwacht werden. Dazu stehen die Sender-Empfänger-Einheiten, soweit in Reichweite, über drahtlose Datenverbindungen mit dem mobilen Sensor, der dem beweglichen Objekt 30 zugeordnet ist, in Datenübertragungsverbindung. Die Daten können nun von den Sender-Empfänger-Einheiten weitergeleitet und an eine Auswerteeinheit 5 z. B. in Form eines Mini-Computers (Taschencomputer) mit Sichtanzeige übertragen werden oder aber von dem beweglichen Objekt 30 über dessen mobilen Sensor weitergeleitet werden, wobei die zu der Auswerteeinheit 5 übertragenen Erfassungsdaten jedenfalls Informationen zur Positionsbestimmung und Auswertung in der Auswerteeinheit 5 beinhalten. Auf der Sichtanzeige kann der Ort des beweglichen Objektes 30, insbesondere also einer betreffenden Person, in einem größeren Zusammenhang übersichtlich dargestellt werden. Dazu sind in der Auswerteeinheit 5 auch Daten zu dem Tunnelsystem hinterlegt.
5 zeigt schematisch einen Abschnitt des Tunnelsystems 10 mit einer Vielzahl von Ankerpunkten A1, A2, ..., A11 sowie einer Vielzahl von in dem Tunnelsystem 10 befindlicher mobiler Teilnehmer M1, M2, ..., Mn. Die mobilen Teilnehmer M1, M2, ..., Mn sind jeweils mit mobilen Sensoren S1, S2, ..., Sn ausgerüstet, die jeweilige Übertragungsschnittstellen für eine drahtlose Signalübertragung, insbesondere über Funk, besitzen, die vorteilhaft zur bidirektionalen Übertragung ausgelegt sind. Auch können die mobilen Sensoren S1, S2, ..., Sn mit jeweiligen Kennungen ausgestattet sein. Die Kennungen sind auch in einer Auswertevorrichtung 6 hinterlegt, die über eine Schnittstelle 8 drahtgebunden oder drahtlos mit den Sender-Empfänger-Einheiten in Datenübertragungsverbindung gebracht ist und auch mit einem Sichtanzeigegerät 7 in Verbindung steht, auf der das Tunnelsystem zumindest abschnittsweise mit den betreffenden mobilen Teilnehmern M1, M2, ..., Mn an ihrer jeweiligen Position darstellbar ist Die Erfassungsdaten können von den Sender-Empfänger-Einheiten, die an den Ankerpunkten A1, A2, ..., An angeordnet sind, jeweils über daran angebrachte Schnittstellen zu der Auswertevorrichtung 6 über deren Schnittstelle 8 z. B. draht gebunden oder drahtlos geliefert werden oder von Sender-Empfänger-Einheit zu Sender-Empfänger-Einheit weitergegeben und dann von einer geeigneten Sender-Empfänger-Einheit zu der Auswertevorrichtung 6 übertragen werden. Die Schnittstellen der Sender-Empfänger-Einheiten und der Auswertevorrichtung 6 sind vorteilhaft für eine bidirektionale Übertragung ausgelegt.
6 zeigt die Übertragung von Sensorsignalen eines mobilen Teilnehmers M1 zu der Sender-Empfänger-Einheit an einem Ankerpunkt A2 (Knoten) zu weiteren Ankerpunkten An.
7 zeigt das Prinzip einer Positionsbestimmung eines mobilen Teilnehmers M1 über Distanzmessungen von Ankerpunkten A1, A2 aus. Zur Positionsbestimmung können z. B. ein Triangulationsverfahren, eine Laufzeitmessung und/oder eine Messung über die Signalstärke angewandt werden, wobei die mittels der Sender-Empfänger-Einheiten erhaltenen Erfassungsdaten insbesondere in der Auswertevorrichtung 5, 6 mit darin hinterlegten Programmen verrechnet und ausgewertet werden.
8 zeigt z. B. die Positionsbestimmung eines mobilen Teilnehmers M1 über eine Entfernungsmessung mittels dreier Sender-Empfänger-Einheiten an Ankerpunkten A1, A2 und A3, die jeweilige Entfernungen R1, R2, R3 bis zu dem mobilen Teilnehmer M1 bestimmen. Im Schnittpunkt der drei Kreise mit dem Radius der jeweiligen Entfernung Ankerpunkt zu mobilem Teilnehmer liegt die Position des mobilen Teilnehmers M1. Die Erfassungsdaten werden von Knoten zu Knoten über die Ankerpunkte A3, A4, A5 zu der Auswertevorrichtung 6 mit der Sichteinheit 7 weitergeleitet und dem Ort innerhalb des Tunnelsystems 10 zugeordnet und mit diesem angezeigt.
9 zeigt z. B. die Vorgehensweise zur Distanzbestimmung eines mobilen Teilnehmers über Ankerpunkte (Knoten) A1, A2 mit jeweiligen Laufzeiten und Verzögerungszeiten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Positionsüberwachungseinrichtung zeigen die 10 und 11. Hierbei ist das Tunnelsystem in verschiedene Gefahrenbereiche in Teilstrecken 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 ... eingeteilt. In der Teilstrecke 10.1, die z. B. ein Portal darstellt, werden alle Personen (Besucher und Mitarbeiter) erfasst. In der Teilstrecke 10.2, die z. B. eine fertige Teilstrecke darstellt, ist der Zutritt für Besucher und Mitarbeiter M1, M2, M3, M4 erlaubt. In der Teilstrecke 10.3, die sich noch in Bearbeitung befindet, ist der Zutritt nur für geschulte Facharbeiter erlaubt, wobei für Besucher Alarmmeldungen abgesetzt werden können.
In der Teilstrecke 10.4 liegt ein Gefahrenbereich, z. B. bei Sprengarbeiten. Hierbei ist ein Warnsystem für dort befindliche mobile Teilnehmer vorgesehen.
Das Alarmsystem bzw. Warnsystem für die mobilen Teilnehmer M1, M2, ..., Mn ist z. B. so ausgelegt, dass diesen über eine Meldeeinrichtung optische und/oder akustische Signale übermittelt werden, wobei das Übermittlungssystem ein selbstständiges System mit eigenen Datenübertragungsstrecken sein kann oder von den Datenübertragungsstrecken der Positionsüberwachungseinrichtung Gebrauch macht. Beispielsweise können die zu überwachenden Personen etwa im Zusammenhang mit den mobilen Sensoren S1, S2, ..., Sn selbst mit Warnanzeigen ausgerüstet sein oder in den Teilstrecken 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 sind Alarm- oder Warnkomponenten installiert. Auch kann das Meldesystem für Alarme und Warnmeldungen zur Personenüberwachung, beispielsweise zum Erfassen biometrischer Daten bei Ausrüstung der Personen als den mobilen Teilnehmern M1, M2, ..., Mn mit entsprechenden mobilen Messkomponenten oder mit stationären Sensoren für physikalische Zustandsgrößen ausgerüstet sein. Alle erfassten Daten werden in der Auswertevorrichtung 6 erfasst und verrechnet und z. B. dazu genutzt, eine sich in einem Gefahrenbereich befindliche Person mit einer geeigneten Warnmeldung über die Gefahrensituation in Kenntnis zu setzen, etwa bei hohem CO-Gehalt, Methangas oder hohem Staubgehalt. Zudem können Kontrollpersonen oder ein anderer Mitarbeitertrupp alarmiert werden, wenn eine Person in eine Gefahrensituation gerät und sich z. B. nicht mehr selbst aus dieser befreien kann. Dies kann über eine Sprachaufnahme mit der betreffenden Person festgestellt werden oder durch Auswertung physiologischer Parameter, etwa Blutdruck, Atmung, Bewegung und dgl.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben insbesondere in einem Tunnelsystem 10 oder auch in Gebäuden für die Positionsbestimmung und Überwachung von Personen wesentliche Vorteile.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1047244 A1 [0002]
- WO 2005/076553 A1 [0003]
- EP 0826278 B1 [0004]

Claims

Positionsüberwachungseinrichtung für Personen in Tunnelsystemen (10) oder Gebäuden mit einer Auswertevorrichtung (5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tunnelsystem (10) oder Gebäude in den zu überwachenden Räumen an festen Ankerpunkten (A1, A2, ... An), die der Auswertevorrichtung (5, 6) bekannt sind, eine lokal verteilte Anordnung von drahtlosen Sender-Empfänger-Einheiten installiert ist, dass die Personen mit mobilen Sensoren (S1, S2, ..., Sn) ausgerüstet sind, dass die Sender-Empfänger-Einheiten Datenübertragungsschnittstellen aufweisen, über die sie zum einen mit den mobilen Sensoren (S1, S2, ..., Sn) in drahtlose Datenübertragung bringbar sind und zum anderen mit der Auswertevorrichtung (5, 6) in drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung gebracht sind und dass in der Auswertevorrichtung (5, 6) Programme hinterlegt sind, mit denen auf der Basis von Erfassungsdaten der Sender-Empfänger-Einheiten die Position der Personen bestimmbar ist.
Positionsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (5, 6) zur Positionsbestimmung auf der Basis gleichzeitiger Erfassungsdaten mehrerer Sender-Empfänger-Einheiten durch Triangulation ausgebildet ist.
Positionsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (5, 6) zur Positionsbestimmung auf der Basis einer Laufzeitmessung der Signale der mobilen Sensoren (S1, S2, ..., Sn) und/oder ihrer Signalstärke über die Erfassungsdaten ausgebildet ist.
Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungsstrecken zwischen den mobilen Sensoren (S1, S2, ..., Sn) und den Sender-Empfänger-Einheiten und/oder die Datenübertragungsstrecken zwischen der Auswertevorrichtung (5, 6) und den Sender-Empfänger-Einheiten bidirektional ausgestaltet sind.
Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender-Empfänger-Einheiten in vorhandene Einrichtungen der Elektroinstallation, insbesondere Leuchten und/oder Komponenten einer Meldeeinrichtung, eingebracht sind.
Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tunnelsystem (10) in Teilstrecken (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) unterschiedlichen Gefährdungsgrades klassifiziert ist und diesbezügliche Klassifikationsdaten in der Auswertevorrichtung (5, 6) hinterlegt und mit den ermittelten Positionsdaten in Verbindung gebracht oder bring bar sind.
Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tunnelsystem (10) ein Messsystem mit stationären Sensoren (40, 41, .., 50) für physikalische Zustände installiert ist, deren Sensordaten der Auswertevorrichtung (5, 6) zugeführt und mit den Erfassungsdaten in Beziehung bringbar sind.
Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Personenwarnsystem vorhanden ist, wobei die Abgabe von Warnsignale in Abhängigkeit von der Position der Person von der Auswertevorrichtung (5, 6) oder der Sender-Empfänger-Einheiten ausgelöst wird.
Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Personen zusätzliche mobile Sensoren zugeordnet sind, die zur Erfassung von Vitalfunktionen der Personen, insbesondere Blutdruck, Atmung, EKG und/oder Bewegung ausgebildet sind, und dass die Auswertevorrichtung (5, 6) zum Auswerten erfasster Vitalfunktion ausgebildet ist.