CN108028010A - 地面接触装置和用于发出信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于布置在物体上的地面接触装置（10），由此能够建立在所述物体与基底之间的机械接触，所述地面接触装置包括：至少一个传感器装置（11），其具有有源的传感器表面（11a），所述传感器装置被设计用于通过所述有源的传感器表面（11a）检测加速度和/或声音并且产生测量信号；无线的传输装置（12），其与所述传感器装置（11）耦联，并且所述无线的传输装置被设计用于接收来自所述传感器装置（11）的所述测量信号并且基于所述测量信号无线地发出信号；以及能量供应装置（13），其被设计用于向所述传感器装置（11）和所述无线的传输装置（12）供应电能。

Description

地面接触装置和用于发出信号的方法

本发明涉及一种用于布置在物体上的地面接触装置，由此能够建立物体与基底之间的机械接触，以及用于发出信号的方法。

背景技术

“物联网”(物联网, IoT)被看作是信息技术的最重要的未来发展之一。物联网在此用于互联例如传感器（机器对机器，M2M）等电子设备。尤其能够通过大量的传感器检测各种数据（诸如温度、光信号或者声波）并通过无线的无线电接口（诸如WLAN或蓝牙）将其传递到其他设备上。所检测的数据接下来能够集中地或者也能够由大量的最终用户进行分析。

另一个可能的信号源是固体声，所述固体声在固体中传播。固体声尤其通过建筑物、车辆或机器中的振动进行传输。

从DE 10 2009 027 011 A1已知一种固体声传感器，其被构造为微机械的构件。

发明内容

本发明提供了一种用于布置在物体上的地面接触装置，由此能够建立物体与基底之间的机械接触，并且提供了一种具有独立权利要求的特征的用于发出信号的方法。

根据第一方面，本发明因此提供一种用于布置在物体上的地面接触装置，由此能够在物体和基底之间建立机械接触。地面接触装置包括具有有源的传感器表面的至少一个传感器装置，该传感器装置被设计用于通过所述有源的传感器表面检测加速度和/或声音并产生测量信号；地面接触装置还包括无线的传输装置，其与传感器装置耦联并且被设计用于接收来自传感器装置的测量信号并且基于所述测量信号无线地发出信号；并且地面接触装置包括能量供应装置，其被设计用于向传感器装置和无线的传输装置供应电能。

根据第二方面，本发明提供了一种用于发出信号的方法。该方法包括：通过布置在物体和基底之间的传感器装置的有源的传感器表面来检测加速度和/或声音；基于所检测的加速度和/或所检测的声音，通过传感器装置产生测量信号；由与传感器装置耦联的无线的传输装置接收测量信号；以及通过无线的传输装置，基于所述测量信号无线地发出传感器信号。

优选的改进方案为相应的从属权利要求的主题。

本发明的优点

本发明提供了一种自主的地面接触装置，其通过直接在物体与基底之间的边界面上检测声音或加速度来由此扩展自主的传感器系统的检测范围。地面接触装置由于其内部的能量供应装置而为自主的，并且因此能够在任何地方使用。对最终用户或使用者来讲，地面接触装置在此能够简单地被安装、更换或加装。尤其省去了高耗费的布线。

地面接触装置能够用于许多情况。地面接触装置尤其能够用于监控移动或用于智能家居区域内的入侵检测。由此能够监视和分析诸如人的脚步、门或窗的开启，人在椅子或沙发等家具上的就坐、或者将物品移到诸如桌子或架子等表面上的动作。

根据另一种实施方式，地面接触装置包括容纳传感器装置、无线的传输装置和电的能量供应装置的壳体。地面接触装置通过壳体被保护不受化学或物理的影响，如污垢或湿气。

根据另一种实施方式，地面接触装置包括由无纺布料或橡胶制成的保护罩，所述保护罩安装在有源的传感器表面上或者有源的传感器表面嵌入所述保护罩中，其中地面接触装置尤其能够通过旋拧、插接、夹紧或粘接而安装在物品上、尤其家用物品、家具或机器上。地面接触装置由此尤其能够被构造成橡胶塞或无纺布滑动件，其能够固定在物品的边界面上。地面接触装置例如能够固定在诸如桌子、椅子或柜子等家具的立式脚上，或者粘连在诸如电子装置、家具或也在花盆或花瓶等物品上。由此，通过地面接触装置直接在传播介质的边界面上检测到通过基底（例如地面或桌板）传播的声音或加速度，并且随后能够对所述声音或加速度进行分析。

根据另一种实施方式，地面接触装置被构造为立式脚，并且能够通过旋拧、插接、夹紧或粘接而安装在物品上、尤其家用物品、家具或机器上。立式脚理想地适用于检测声音或加速度，因为所述立式脚被布置在到基底的边界面上并且由此能够直接在所述边界面上检测声音或加速度。构造为立式脚有进一步的优点：即，地面接触装置能够容易地通过安置立式脚而被安装并且在出现故障时同样能够简单地被更换。另外确保了可加装性，因为必要时旧的立式脚能够被更新的立式脚更换。也不需要安装额外的组件，这尤其在出于美学原因的居住环境中通常是不希望的，而是将已经存在的立式脚扩展或者替换掉，从而不影响整体外观。

根据另一种实施方式，至少一个传感器装置包括固体声传感器。固体声在固体中传播并且因此尤其在物体和基底之间的边界面上能够良好地被测量。

根据另一种实施方式，能量供应装置包括振动采集器或动能采集器，其被设计用于从机械运动和/或振动中产生电能。振动采集器或动能采集器实现了在安装有地面接触装置的地方直接捕获或收集能量。地面接触装置的自主性因此被提高。由此优选地完全省去了通过使用者来手动更换能量供应装置。

根据另一种实施方式，能量供应装置包括能量存储装置，该能量存储装置被设计用于存储电能。这种能量存储装置包括尤其蓄电池或干电池。

根据另一种实施方式，地面接触装置包括介质入口、光学的入口，以及

介质传感器、尤其压力传感器和/或湿度传感器和/或亮度传感器和/或气体传感器和/或光传感器和/或红外传感器和/或化学传感器和/或麦克风中的至少一个。通过组合所检测的传感器信号，能够改善传感器数据的分析。

根据另一种实施方式，本发明包括具有至少一个地面接触装置的家具。

根据另一种实施方式，本发明包括一种网络，该网络包括至少一个作为网络节点的地面接触装置。

根据另一种实施方式，所述网络包括作为其他的网络节点的接收装置，其中接收装置被构造用于通过无线的网络连接来接收由至少一个地面接触装置发出的信号。

根据所述网络的另一种实施方式，接收装置被构造为借助于对多个地面接触装置的信号的比较，在空间上定位触发由地面接触装置所检测的固体声的产生声音的动作。该网络例如能够用在智能家庭区域中使用，并且借助于固体声来检测人员的移动、检测入侵，所述固体声能反推断窗或门的暴力的打开。此外，该网络能够在医疗技术中用于监控患者，并且尤其识别患者的移动。

根据本发明的网络的另一个重要的应用领域例如为工业生产线，其中地面接触装置例如被作为立式脚固定。由此能够检测和分析生产线本身的动作以及在其周围环境中的动作或移动。

附图简要说明

其中：

图1示出了根据本发明的地面接触装置的框图；

图2至5示出了根据本发明的实施方式的地面接触装置的示意性横截面图；

图6示出了用于解释地面接触装置的作用方式的示例性场景；

图7,8示出了根据本发明实施方式的网络的框图；并且

图9示出了用于解释根据本发明的实施方式的用于发出信号的方法的流程图。

在所有附图中，除非另有说明，相同或功能相同的元件和装置具有相同的附图标记。方法步骤的编号是为了清楚起见，并且尤其，除非另有说明，不应该暗示特定的时间顺序。尤其也能够同时执行多个方法步骤。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的地面接触装置的框图。地面接触装置被构造成布置在物体上，由此能够建立物体与基底之间的机械接触。在此，地面接触装置10包括具有有源的传感器表面11a的传感器装置11，其被构造用于检测加速度和/或声音。在此，有源的传感器表面11a尤其能够包括电容式传感器，其能够优选地被构造为微机械的构件。有源的传感器表面11a能够尤其包括加速度传感器，其例如基于压电效应并且将相应的构件的加速度转换为电信号。这种加速度能够例如由通过基底传输的固体声引起。传感器装置11因此优选地包括固体声传感器。

本发明不限于特定的频率范围，所以有源的传感器表面能够尤其被构造用于检测宽的频谱。

此外，传感器装置11被构造为借助于由有源的传感器表面11a所检测的声音或加速度来产生测量信号。所述测量信号尤其能够包括所检测的固体声的频率、相位和振幅。

地面接触装置10进一步包括与传感器装置11耦联的无线的传输装置12。无线的传输装置12被构造用于接收由传感器装置11产生的测量信号并基于该测量信号无线地发出传感器信号。无线的传输装置12尤其能够包括蓝牙无线电接口、WiFi无线电接口、WLAN无线电接口、红外线无线电接口和/或移动无线电接口。

此外，地面接触装置10具有与传感器装置11和无线的传输装置12耦联的能量供应装置13。能量供应装置13向传感器装置11和无线的传输装置12供应电能。能量供应装置13优选地包括能量存储装置，诸如电池或蓄电池。优选地，能量供应装置13被如此固定在地面接触装置10上，使得如果能量供应装置13为空的或有缺陷的，则其能够容易地由用户更换。

地面接触装置10优选地包括容纳传感器装置11、无线的传输装置12和能量供应装置13的壳体。有源的传感器表面11a在此布置在壳体的壁上。

本发明不限于此。因此，所述地面接触装置10具有其他的传感器，尤其压力传感器、湿度传感器、亮度传感器、气体传感器、红外传感器、光传感器、化学传感器和/或麦克风。介质入口尤其能够被引入地面接触装置10中。

图2示出了根据第一种实施方式的地面接触装置20a的示意性横截面图。

地面接触装置 20a被构造为立式脚并且包括优选由塑料或金属制成的壳体23a。地面接触装置 20a具有插塞连接件24，该插塞连接件布置在地面接触装置 20a的壳体23a的顶面26上。插塞连接件24用于通过地面接触装置 20a的插接来将地面接触装置 20a安装在物品、尤其家用物品、家具或机器上。与顶面26相对而置的是底面25，其用作地面接触装置20a与基底（例如地面）的连接件。

壳体23a此外包围包括尤其无线的传输装置12的电子装置22。电子装置22位于顶面26附近的壳体23a内。地面接触装置20a还包括能量存储装置13a和与能量存储装置13a耦联的振动采集器13b。能量存储装置13a和振动采集器13b构成向电子装置22和无线的传输装置12供电的能量供应装置13。振动采集器13b被设计用于由通过在基底中传播的固体声被传递到地面接触装置 20a上的机械运动产生电能，以用于能量存储装置13a的充电。

具有有源的传感器表面11a的传感器装置11在地面接触装置20a的底面25附近位于壳体23a内，所述传感器表面被直接布置在壳体23a上。有源的传感器表面11a尤其机械地硬耦联到地面接触装置 20a的底面25。传感器装置11在此与无线的传输装置12耦联，并且能量供应装置13与传感器装置11和无线的传输装置12耦联。

本发明不限于此。因此，有源的传感器表面11a也能够机械地硬耦联到顶面26。

图3示出了根据第二种实施方式的地面接触装置20b的示意性横截面图，其中地面接触装置同样被构造为立式脚。

代替插塞连接件24，地面接触装置20b包括位于地面接触装置20b的顶面26上的粘合带32和保护膜33。通过剥离保护膜33，地面接触装置 20b能够借助于粘合带32固定在相应的家具、家用物品或机器上。

额外地，地面接触装置20b包括附加件（Aufsatz）31，所述附加件尤其能够由橡胶或无纺布料构成，并且用作有源的传感器表面11a的保护罩。附加件31形成地面接触装置20b在基底上的支撑点。

图4示出了根据本发明的第三种实施方式的地面接触装置20c的示意性横截面图，其中地面接触装置20c又被构造为立式脚。

地面接触装置20c包括布置在地面接触装置20c的顶面26上的螺栓连接件42，该螺栓连接件被构造用于将地面接触装置20c与相应的家具、家用物品或机器旋拧在一起。

此外，地面接触装置20c包括亮度传感器41，所述亮度传感器被构造用于检测亮度并且与电子装置22耦联。亮度传感器41优选地被构造用于检测光谱和强度。亮度传感器41在此基于所检测的光产生亮度测量信号，并将所述亮度测量信号传输到电子装置22上。无线的传输装置12被构造用于基于由传感器装置11接收的测量信号和由亮度传感器41接收的亮度测量信号产生并无线地发出传感器信号。

此外，能量供应装置13被构造用于向亮度传感器41供应电能。

图5示出了根据本发明第四种实施方式的地面接触装置50的横截面图。

地面接触装置50包括壳体23c，在所述壳体中容纳有：包括能量存储装置13a和振动采集器13b的能量供应装置13、具有无线的传输装置12的电子装置22以及具有有源的传感器表面11a的传感器装置11。有源的传感器表面11a在此位于壳体23c的底面52上。在壳体23c的底面52的外侧面上安装有基部件（Untersatz）51，该基部件尤其能够由橡胶或无纺布料形成。粘合层52被安置在壳体23c的与底面52相对而置的顶面53上，利用该粘合层，地面接触装置50能够被固定在任何物体上，例如立式脚、花盆、花瓶或电子物品。

地面接触装置 50由此优选地构造为橡胶塞或无纺布滑动件。

图6示出了用于解释地面接触装置的作用方式的示例性场景。在此，将根据第四种实施方式的地面接触装置50粘接在花盆63的底面上，将四个构造为立式脚的根据第二种实施方式的地面接触装置20b固定粘接在椅子62上，将四个构造为立式脚的根据第三种实施方式的地面接触装置20c固定旋拧在桌子61上，并且将两个被构造为立式脚的根据第一种实施方式的地面接触装置 20a固定插接在立体声设备65上，所述立体声设备位于柜子64中。被安置在桌子61、椅子62和花盆63上的地面接触装置被构造用于检测通过地面66传输的固体声。布置在所述立体声设备65上的地面接触装置检测在架子64中传播的固体声。

图7示出了根据本发明实施方式的网络70a的框图，其包括作为网络节点的地面接触装置10。网络70a能够包括多个其他的网络节点，尤其多个传感器，诸如温度传感器、声音传感器或光传感器。

图8示出了根据有利的改进方案的网络70b的框图。网络70b包括三个地面接触装置10，所述地面接触装置分别通过无线的网络连接与接收装置81耦联。接收装置81和三个地面接触装置10形成网络70b的网络节点。

网络70b的地面接触装置10的数量在此不受限制。该数量尤其能够是可变的，并且能够通过添加其他的作为网络节点的地面接触装置10来扩展所述网络。

接收装置81被构造用于通过无线的网络连接接收由地面接触装置10所接收的信号。优选地，接收装置81被构造用于借助于对多个地面接触装置10的信号的比较来在空间上定位触发由地面接触装置10所检测的固体声的产生声音的动作。例如，图6中所示的位于花盆63、椅子62、桌子61和立体声设备65上的地面接触装置基于由相应的地面接触装置10产生的测量信号发出传感器信号。借助于所述传感器信号能够在考虑固体声的传播速度的情况下回推所述固体声的位置。

优选地，地面接触装置10的位置在此是已知的，使得接收装置81借助于固体声信号的传播时间，能够在空间上和/或时间上定位导致了固体声的产生声音的动作。地面接触装置10的位置，例如在具有其位置不变的能够安装的立式脚的生产线的情况下，是已知的。

图9示出了用于解释发出信号的方法的流程图。在第一步骤S1中，通过布置在物体和基底之间的传感器装置11的有源的传感器表面11a来检测加速度和/或声音，尤其固体声。在此，传感器装置11尤其是根据上述实施方式中的一个的地面接触装置10的一部分，并且尤其能够被构造为立式脚和/或橡胶塞和/或无纺布滑动件，其能够优选地通过旋拧、插接、夹紧、衬垫或粘接来安装。

在第二步骤S2中，基于所检测的加速度和/或所检测的声音通过传感器装置11产生测量信号。

测量信号通过与传感器装置11耦联的无线的传输装置12来接收。如上所述，无线的传输装置12优选地与传感器装置11和能量供应装置13一起被容纳在壳体中。

在第四步骤中，基于所述测量信号，传感器信号通过无线的传输装置12无线地被发出。传感器信号包括尤其所检测的固体声的振幅和/或频率和/或相位偏移和/或检测时间点。

Claims (13)

1. 一种用于布置在物体上的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50），由此能够建立在所述物体与基底之间的机械接触，所述地面接触装置包括：

至少一个传感器装置（11），其具有有源的传感器表面（11a），所述传感器装置被设计用于通过所述有源的传感器表面（11a）检测加速度和/或声音并且产生测量信号；

无线的传输装置（12），其与所述传感器装置（11）耦联，并且所述无线的传输装置被设计用于接收来自所述传感器装置（11）的所述测量信号并且基于所述测量信号无线地发出信号；以及

能量供应装置（13），其被设计用于向所述传感器装置（11）和所述无线的传输装置（12）供应电能。

2. 根据权利要求1所述的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50），所述地面接触装置还包括：

容纳所述传感器装置（11）、所述无线的传输装置（12）和电的能量供应装置（13）的壳体（23a； 23b； 23c）。

3. 根据权利要求1或2所述的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50），所述地面接触装置还包括：

保护罩（31），所述保护罩由无纺布料或橡胶构成并且被安装在所述有源的传感器表面（11a）上或在所述保护罩中嵌入了所述有源的传感器表面（11a），

其中所述地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50）能够通过旋拧、插接、夹紧、衬垫或粘接而安装在物品上、尤其家用物品、家具或机器上。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50），其中所述地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50）被构造为立式脚（20a；20b； 20c）并且能够通过旋拧、插接、夹紧或粘接而安装在物品上、尤其家用物品、家具或机器上。

5. 根据权利要求1至4中任一项所述的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50），其中所述至少一个传感器装置（11）包括固体声传感器。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50），其中所述能量供应装置（13）包括振动采集器（13b）或动能采集器，其被设计用于由机械运动和/或振动产生电能。

7. 根据权利要求1至6中任一项所述的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50），其中所述能量供应装置（13）包括被构造用于存储电能的能量存储装置（13a）。

8. 根据权利要求1至7中任一项所述的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50），所述地面接触装置还包括以下中的至少一个：

介质入口，

光学的入口，以及

介质传感器、尤其压力传感器、湿度传感器、亮度传感器、气体传感器、光传感器、红外传感器、化学传感器和/或麦克风。

9. 一种家具（61,62,63,64），其具有至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50）。

10. 一种网络（70a； 70b），其包括至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的作为网络节点的地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50）。

11. 根据权利要求10所述的网络（70a，70b），所述网络具有作为其他网络节点的接收装置（81），其中所述接收装置（81）被构造用于通过无线的网络连接接收由所述至少一个地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50）所发出的信号。

12. 根据权利要求10所述的网络（70a； 70b），其中所述接收装置（81）被构造用于借助于对来自多个地面接触装置（10； 20a； 20b； 20c； 50）的信号的比较在空间上定位触发由所述传感器装置（10； 20a； 20b； 20c； 50）所检测的固体声的产生声音的动作。

13.一种用于发出信号的方法，其具有以下步骤：

通过布置在物体和基底之间的传感器装置（11）的有源的传感器表面（11a）来检测（S1）加速度和/或声音；

通过传感器装置（11），基于所检测的加速度和/或所检测的声音产生（S2）测量信号；

由无线的传输装置（12）接收（S3）测量信号，所述无线的传输装置与所述传感器装置（11）耦联，以及

通过所述无线的传输装置（12），基于所述测量信号无线地发出（S4）传感器信号。