CN113574571A - 用于检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种借助于加速度测量来检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的装置。该装置具有加速度传感器,该加速度传感器被设置为对所测量加速度的预设阈值作出反应,并且当阈值被超过时,该加速度传感器触发数据存储、修改计数器或通过无线电来发送数据电报中的至少一个动作。该装置还包括能量转换器,以用于将初级能量转换成电能以操作该装置或加速度传感器。能量转换器被设置成独立于由所测量加速度产生的能量来获得初级能量。
Description
本发明涉及一种用于检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的装置。本发明还涉及一种用于检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的方法。
通常期望确定人或物体的局部存在(位置、房间、工作或就座位置等)以及受人影响的基础设施、器械、工作材料或消耗材料等的状态。
已经存在能够记录周围环境中人员的存在和活动的各种传感器,尤其是有线传感器。示例是利用其通过运动情况来检测人的运动检测器传感器,诸如所谓的PIR传感器(PIR英文为passive infrared(被动红外)),或者是照相机,其通过评估运动图像来获取关于人数、他们的运动轨迹和受到影响的基础设施或设备的信息。其他示例是(例如通过振动)检测物体运动的传感器,例如玻璃破碎传感器或门触点。
所描述类型的先前解决方案具有各种缺点。所提到的装置或传感器通常具有有线电源,其限制了它们的灵活性。PIR传感器也只能够记录运动的热源(人员)。它们既不适用于无生命物体,也不适用于仅稍微运动的人员。出于隐私原因,通常不允许使用相机来记录/处理人员的图像。
本发明的一个目的是描述一种上述类型的装置以及方法,其能够灵活且多样地使用并且克服了所提到的缺点。
根据第一方面,该目的通过根据权利要求1所述的装置来解决。其他实现方式在从属权利要求中公开。
该装置被设置为借助于加速度测量来检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态。该装置具有用于测量加速度的至少一个加速度传感器。加速度传感器被设置为对所测量加速度的预设阈值作出响应。加速度传感器被设置为在阈值被超过时触发以下动作中至少之一:
-数据存储,
-修改计数器或
-通过无线电发送数据电报。
该装置具有能量转换器,以用于将初级能量转换成电能以操作该装置或加速度传感器。能量转换器被设置成独立于由所测量加速度产生的能量来获得初级能量。
这种装置在能量方面能够自给自足地操作。操作所需的电能能够经由能量转换器从初级能量中获得。由此该装置被设置成独立于由所测量加速度产生的能量来获得初级能量。以这种方式,该装置独立于由所测量加速度产生的能量以电能用于其操作。即使未感应到加速度,该装置也能够经由单独的(周围环境)初级能量来操作。特别地,该装置不需要有线电源。
经由设置为用于测量加速度的加速度传感器,能够检测在各种应用中的人、设备、机器等的活动、存在、操作等,这些活动、存在、操作等触发/生成了由于冲击、振动、致动等导致的能够经由加速度传感器来被检测到的加速力。
因此该装置能够灵活且多向地使用。通过该装置,能够在许多不同的应用中以简单的方式来确定人的局部存在及其活动水平,以及确定受人员影响的基础设施和器械的状态。例如,能够检测特定位置、房间、座位、工作站、卧铺、床、车辆等中人员的存在,以及他们在这些位置处的活动(如果有)。此外,能够检测或识别座位、休息室、工作场所、床、房间、大厅的占用性/占用率,或甚至设备、机器、材料、填充水平、库存等的消耗状态。这导致了卫生、临床、私人、公共和工业环境中的多种应用。还能够确定人或物体的位置并对其进行定位。
在所有这些应用场景中,加速度是通过振动、运动、致动或对佩戴该装置的人、该装置本身或联接到该装置的装置或机器的其他影响来检测的。加速度的检测则使得能够基于上述触发的动作来对该信息进行感官的或设备内部或设备外部的进一步处理。例如,这些动作可以在微控制器或微控制器单元中执行或者由其来控制。为此目的,该装置能够具有以下部件中的一个或更多个:微控制器/微控制器单元、(可能在微控制器/微控制器单元中实现的)(数据)存储器、(可能在微控制器/微控制器单元中实现的)计数器/寄存器或无线电发送器。
加速度的阈值/极限值能够在所述类型的装置中被检测。如果所测量加速度(或其变化)超过一个或更多个预设阈值,则触发所述类型的某些动作或其他动作。如果所测量加速度(或其变化)保持低于一个或更多个预设阈值,则不采取动作或不采取其他动作。在这方面,该装置被设置为用于阈值测量或阈值检测。特别地,不需要对加速度曲线执行频谱分析,例如对机器或桥梁进行的振动分析。所述类型的装置仅确定是否已经超过预定阈值或周期性地确定并传输当前加速度值。以这种方式,该装置易于实现。
在该装置的各种实现方式中,加速度传感器被设计为单轴或多轴(集成)加速度传感器,尤其是在MEMS结构设计中。例如,加速度传感器的单轴或多轴微机械的激励是通过将力(例如振荡力、振动等)施加到装置或加速度传感器来执行的,这些力在一个或更多个空间方向上作用在加速度传感器的微机械的一个或更多个质量或振荡元件上并激励它们。
在该装置的各种实现方式中,加速度传感器被设计成检测气态介质的加速度,尤其是设计为麦克风。这导致用于空气传播的声音或结构传播的声音的检测的可能应用。
在该装置的各种实现方式中,该装置还包括以下组件中的一个或多个:
-麦克风,尤其是用于记录空气传播的声音,
-气体传感器,尤其是用于测量CO2和/或其他空气气体,
-温度传感器,
-湿度传感器,尤其是用于测量环境空气的湿度,
-磁性触头、霍尔传感器,尤其是用于检测磁体的接近,
-距离传感器,尤其是超声波传感器、光传感器或电感式传感器,
-电压传感器,尤其是用于测量装置内从初级能量转换所得电能的能量状态或能量水平,
-亮度传感器,
-用于手动操作该装置的按钮。
当使用其数据能够组合/融合的多个传感器/部件时,这些部件中的一个或更多个的附加实现方式能够改进加速度检测和推断。
此外,还能够通过使用允许对关于操作行为的融合指示进行控制的各种传感器/部件来改进装置本身的操作。
根据第二方面,以上目的通过根据权利要求5的装置来解决。其他实现方式在从属权利要求中公开。
该装置被设置为检测人员的活动或受人员影响的基础设施或物体的状态。该装置具有至少两个传感器。传感器被布置为测量不同的物理量。一个或更多个或全部传感器被设置为对相应所测量物理量的预设阈值作出响应,并在所测量物理量的阈值被超过时触发以下动作中的至少之一:
-数据存储,
-修改计数器或
-通过无线电发送数据电报。
该装置具有能量转换器,以用于将初级能量转换成电能以操作该装置或一个或更多个或全部传感器。能量转换器被设置成独立于由相应所测量物理量产生的能量来获得初级能量。
至少两个传感器能够分别是以下类型的传感器:
-加速度计,尤其是上述类型的加速度计,
-麦克风,尤其是用于记录空气传播的声音,
-气体传感器,特别是用于测量CO2和/或其他空气气体,
-温度传感器,
-湿度传感器,尤其是用于测量环境空气的湿度,
-磁性触头、霍尔传感器,尤其是用于检测磁体的接近,
-距离传感器,尤其是超声波传感器、光传感器或电感式传感器,
-电压传感器,尤其是用于测量装置内从初级能量转换所得电能的能量状态或能量水平,
-亮度传感器。
然而,传感器也能够以其他方式来设置、实现或配置。
在该装置的各种实现方式中,该装置具有用于手动操作该装置的按钮。
这种装置在能量方面能够自给自足地操作。操作所需的电能能够经由能量转换器从初级能量中获得。在这种情况下,该装置被设置成独立于由相应所测量物理量产生的能量来获得初级能量。以这种方式,该装置独立于由所测量物理量产生的能量以电能用于其操作。即使未检测到所测量物理量的明显值,该装置也能够经由单独的(周围环境)初级能量来操作。特别地,该装置不需要有线电源。
经由设置为用于测量不同物理量的至少两个传感器,能够在各种用例中检测人、设备、机器等的活动、存在、操作等,这些活动、存在、操作等通过改变所测量物理量(例如加速度、温度、(空气)湿度、声音、气体、磁效应、距离、光/照明)而能够被检测。还能够通过施加多个传感器来改进检测,因为能够组合/融合多种类型的感测。
此外,还能够通过使用允许关于待控制操作行为的融合指示的不同传感器来改进装置本身的操作。
因此该装置能够灵活且多样地使用。通过该装置,能够在许多不同的应用中以简单的方式来确定人员的局部存在及其活动水平,以及确定受人员影响的基础设施和器械的状态。例如,能够检测特定位置、房间、座位、工作站、卧铺、床、车辆等中人员的存在,以及他们在这些位置处的活动(如果有)。此外,能够检测或识别座位、休息室、工作场所、床、房间、大厅的占用性/占用率,或甚至设备、机器、材料、填充水平、库存等的消耗状态。这导致了卫生、临床、私人、公共和工业环境中的多种应用。还可以确定人或物体的位置并对其进行定位。
在所有这些应用场景中,各种物理变量的变化由至少两个传感器来检测,或者该物理变量受到佩戴该装置的人、该装置本身或联接到该装置的装置或机器的影响。不同物理量的变化的检测则使得能够基于上述触发的动作来对该信息进行感官的或设备内部或设备外部的进一步处理。
在所述类型的装置中,能够检测不同物理量的相应阈值/极限值或其变化。如果所测量物理量或其变化超过一个或更多个预设阈值,则触发所述类型的某些动作或其他动作。如果所测量物理量或其变化保持低于一个或更多个预设阈值,则不采取动作或不采取其他动作。在这方面,该装置被设置为用于阈值测量或阈值检测。特别地,不需要对物理量或其变化执行频谱分析。所述类型的装置仅确定是否超出预定阈值或周期性地确定并传输所测量物理量或其变化的当前值。以这种方式,该装置易于实现。
以下讨论的其他实现方式能够在根据以上第一方面的装置中以及在根据以上第二方面的装置中实现。
在该装置的各种实现方式中,能量转换器包括初级能量为光能的太阳能电池。这代表了从环境能量(即光能)中获取电能的一种简单方法。
在该装置的各种实现方式中,能量转换器包括机电转换器、热转换器、或磁转换器或所述转换器的组合。可选地,在这些实现方式中,能量转换器还能够包括太阳能电池。这代表了从各种周围环境或环境能量中获取电能的另一中可能。
在该装置的各种实现方式中,该装置还包括能量存储设备。能量存储设备被设置为存储经由能量转换器从初级能量转换所得的电能。以这种方式,即使(在短期或中期)没有初级能量可用(例如在夜间的光能的情况下),装置也能够操作。
在该装置的各种实现方式中,该装置还包括用于管理能量存储设备充电的充电管理设备。该充电管理设备被设置为将对充电电压的限制控制为最大值,并且在所述能量存储设备的预定最小电压以下来控制、限制或切断所述装置的能量消耗。这具有以下优点:保护装置、尤其是能量存储设备免受过压和/或深度放电。
在该装置的各种实现方式中,能量存储设备包括第一能量存储器和第二能量存储器。第一能量存储器具有比第二能量存储器更高的存储容量。第二能量存储器具有比第一能量存储器更低的内阻。第一能量存储器和第二能量存储器被设置为存储经由能量转换器从初级能量转换所得的电能。两个能量存储器的这种组合使得能够满足以下相互冲突的要求,即在没有(周期性)环境/初级能量情况下的长时间运行(例如,建筑物中没有光的几天)以及一旦环境/初级能量可用时立即操作准备就绪。
在该装置的各种实现方式中,第一能量存储器和第二能量存储器经由一个或更多个二极管连接为使得电能能够从第一能量存储器传输到第二能量存储器,但不能从第二能量存储器传输到第一能量存储器。这防止了第二能量存储器(具有更小的存储容量)朝向第一(大)能量存储器释放其能量。然而,第二能量存储器能够利用相对快速地来自初级能量的电能来充电并且因此实现了非常快或立即的操作准备。然而,如果第二能量存储器由于装置的操作而放电,则其能够从第一能量存储器(假设它已经达到足够的能量水平)进行(重新)充电。因此,第一能量存储器在没有(周期性)环境/初级能量的情况下实现了长运行时间。
在该装置的各种实现方式中,第二能量存储器被连接为使得能够从第二能量存储器中提取用于操作该装置或该装置的单个部件的电能并且第二能量存储器能够通过来自第一能量存储器的电能进行再充电。在这些实现方式中,第二能量存储器是从其中提取电能以操作装置或单个部件的初级能量存储器。第二能量存储器能够通过第一能量存储器进行再充电。
在该装置的各种实现方式中,该装置还包括能量存储辅助设备。能量存储辅助设备被设置为与能量存储设备分隔开,以提供用于操作该装置或该装置的单独部件的辅助电能。如果(在中期或长期)没有初级能量可用并且第一能量存储器或第二能量存储器不再能够提供足够的电能,则能量存储辅助设备就使得能够操作装置或装置的单个部件。能量存储辅助设备能够是例如电池(如碱性电池或锂电池)。
在该装置的各种实现方式中,该装置还包括微控制器。在该装置的各种实现方式中,该装置还包括数据存储器。该数据存储器能够设置在微控制器内。在该装置的各种实现方式中,该装置还包括用于控制微控制器的软件程序。软件程序能够存储在数据存储器内。在该装置的各种实现方式中,该装置还包括无线电发送器。
微控制器和/或软件程序能够被实现为使得响应于触发信号来进行对装置内的过程的控制。替代地或附加地,微控制器和/或软件程序能够实现为使得能够根据预设或随机选择的时间段来重复启动的对周期性过程的控制。
在该装置的各种实现方式中,该装置还包括无线接口,尤其是近场通信接口,以用于与其他装置进行无线通信和/或数据交换和/或电力输送。
根据第三方面,以上目的通过根据权利要求16的方法来解决。
该方法被实现为借助于加速度测量来检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态。加速度由加速度传感器来测量。加速度传感器对所测量加速度的预设阈值作出反应。当阈值被超过时,通过加速度传感器触发以下动作中至少之一:
-数据存储,
-修改计数器或
-通过无线电发送数据电报。
在该方法中,加速度传感器借助从初级能量获得的电能来操作。独立于由所测量加速度产生的任何能量来获得初级能量。
该方法同样使得能够实现如上结合根据第一或第二方面的装置所述的优点。
根据第四方面,以上目的通过根据权利要求17的方法来解决。
该方法被实现为通过评估至少两个不同物理量来检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态。对至少两个不同物理量的测量由至少两个不同的传感器来执行。至少两个传感器中的一个或更多个或全部对相应所测量物理量的预设阈值作出反应。当阈值被超过时,通过至少一个反应传感器触发以下动作中至少之一:
-数据存储,
-修改计数器或
-通过无线电发送数据电报。
在该方法中,至少两个传感器中的一个或更多个或全部通过来自初级能量的电能来操作。独立于由相应所测量物理量产生的能量来获得初级能量。
该方法同样使得能够实现如上结合根据第一或第二方面的装置所述的优点。
在下文中,说明了能够在上述类型的装置和/或方法中施加或实现的其他方面。替代地,这些方面也能够在单个传感器中施加或实现。
方面1:一种借助于加速度测量来测量人的活动和受人影响的基础设施或物体的状态的装置/传感器,其特征在于:
-使用对预设阈值作出反应的至少一个加速度传感器,其中,当该阈值被超过时进行数据存储、修改计数器、通过无线电来发送数据电报中的至少一个动作,并且其中,装置/传感器借助于能量转换器以能量自主的方式来操作。
方面2:根据方面1所述的装置/传感器,其中,使用两个能量存储设备,其中一个具有相对高的存储容量,同时第二个具有低内阻。
方面3:根据方面1或2所述的装置/传感器,其中,使用用于一个能量存储器或两个能量存储器的充电管理的设备,该设备通过在低于临界电压时切断所有或所有基本负载,来既实现对充电电压到最大值的限制又保护一个或更多个能量存储设备免受深度放电。
方面4:根据方面1至3之一所述的装置/传感器,其具有另一(能量)存储设备,该设备确保在能量紧急情况下的能量供应。
方面5:根据方面1至4之一所述的装置/传感器,其由环境能量供电,其中,该能量转换器为太阳能电池。
方面6:根据方面1至5之一所述的装置/传感器,其利用环境能量操作,其中,该能量转换器为机电转换器、热转换器或磁转换器。
方面7:根据方面1至6之一所述的装置/传感器,除了无线电接口之外,还包括能够传输数据和电力的另一无线接口。
方面8:根据方面1至7之一所述的装置/传感器,其中,使用加速度计,该加速度计是以MEMS技术实现的能够测量加速度的多轴加速度计。
方面9:根据方面1至8之一所述的装置/传感器,其使用以下传感器中的至少另外之一:
-麦克风,用于记录空气传播的声音,
-气体传感器(CO2及其他空气气体),
-温度传感器,
-湿度传感器(环境空气的湿度),
-磁触点、霍尔传感器(磁铁的接近),
-距离传感器(超声波、光或感应),
-电压传感器(存储的自身能量状态),
-亮度传感器,
-用于手动操作的按钮。
方面10:根据方面1至9之一所述的装置/传感器,其包括微控制器,该微控制器被配置为响应于触发信号和能够根据预设或随机选择的时间段重复启动的周期性操作来控制操作。
方面11:一种借助于至少两个测量传感器对不同物理量的评估来测量人的活动和受人影响的基础设施或物体的状态的装置传感器,其特征在于,当至少一个测量传感器的预设阈值被超过时,进行以下动作中的至少之一:数据存储、修改计数器、通过无线电来发送数据电报,并且其中装置/传感器借助于太阳能电池以能量自主的方式来操作。
方面12:根据方面11所述的装置/传感器,其中,使用两个能量存储设备,其中一个具有相对高的存储容量,同时第二个具有低内阻。
方面13:根据方面11或12所述的装置/传感器,其中,使用用于对一个能量存储器或两个能量存储器进行充电管理的设备,该设备通过在低于临界电压时切断所有或所有基本负载,来既实现对充电电压到最大值的限制又保护一个或更多个能量存储设备免受深度放电。
方面14:根据方面11至13之一所述的装置/传感器,其具有在能量紧急情况下确保能量供应的另一(能量)存储设备。
方面15:根据方面11至14之一所述的装装置/传感器,其由环境能量供电,其中,该能量转换器为太阳能电池。
方面16:根据方面11至15之一所述的装置/传感器,其利用环境能量操作,其中,该能量转换器为机电转换器、热转换器或磁转换器。
方面17:根据方面11至16之一所述的装置/传感器,除了无线电接口之外,还包括能够传输数据和电力的另一无线接口。
方面18:根据方面11至17之一所述的装置/传感器,其中,使用加速度计,该加速度计是以MEMS技术实现的能够测量加速度的多轴加速度计。
方面19:根据方面11至18之一所述的设备/传感器,其使用以下感测元件中的至少另外之一:
-麦克风,用于记录空气传播的声音,
-气体传感器(CO2及其他空气气体),
-温度传感器,
-湿度传感器(环境空气的湿度),
-磁触点、霍尔传感器(磁铁的接近),
-距离传感器(超声波、光或感应),
-电压传感器(存储的自身能量状态),
-亮度传感器,
-用于手动操作的按钮。
方面20:根据方面11至19之一所述的装置/传感器,其包括微控制器,该微控制器被配置为响应于触发信号和能够根据预设或随机选择的时间段重复启动的周期性操作来控制操作。
上述装置/传感器的任何结构特性、实现方式和方面能够被考虑、施加或反映在上述方法的步骤、过程、测量和实现方式中,并且反之亦然。
下文结合附图借助于实施例来更详细地说明本发明。
图1以框图示意性地示出了用于检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的装置的一个实施例。
中心元件是加速度传感器(传感器1.3.1)。加速度传感器1.3.1优选是以MEMS结构设计的多轴集成加速度传感器。也能够使用对实体的加速度作出响应的其他加速度传感器,诸如机械加速度阈值开关或压电加速度传感器。
也能够可选地实现其他传感器1.3.2至1.3.x。传感器(传感器组)1.3通常被设置为检测(不同的)物理变量。更多细节在下文中说明。
根据图1的实施例中的其他部件是微控制器单元1.4。该微控单元包括具有存储装置/存储器1.4.3(用于数据、信息、代码等)的微控制器1.4.2和微控制器的软件程序1.4.1(用于其控制)。此外,设置有具有天线1.6.1的无线电发送器(无线电发送机/无线电发送器)1.6还具有能量供应单元1.2以及用于初级能量的能量源或能量转换器1.1。
在根据图1的实施例中,能量源或能量转换器1.1包括例如将环境光(作为初级能量)转换成电压(电能)的太阳能电池。此外,能量供应单元1.2包括能量管理电路(充电管理设备)1.2.1,其对能量存储设备1.2.2的一个或更多个电能存储1.2.2.1和1.2.2.2的充电进行控制。能量管理电路1.2.1至少提供能量存储设备1.2.2的过压保护和/或深度放电保护的功能。
在两个单独的能量存储其1.2.2.1和1.2.2.2中对来自能量源或能量转换器1.1的电能进行存储。这使得能够平衡低损耗能量存储器的优点和缺点,并能够在能量方面自给自足地操作装置。
能量存储1.2.2.1具有高存储容积(高存储容量),但也具有通常>10欧姆的高内阻。该能量存储1.2.2.1能够存储例如操作数周所需的能量。然而,由于其原理上的高内阻,其相当不适用于高电流峰值,诸如在无线电发送器1.6的传输操作期间出现的那些高电流峰值。这些能量存储器1.2.2.1的典型代表是所谓的双层电容器、容量为0.05法拉至100法拉的超级电容器(PAS电容器)、或存储容量为1mAh至5000mAh的可充电电化学存储器。
能量存储其1.2.2.2具有基本上更小的存储容积(小存储容量),并且仅能够存储用于例如几个动作或甚至仅一个动作(例如“测量加速度+发送无线电报”)的能量。然而,能量存储器1.2.2.2能够在短时间内供应高电流,因为其由于其原理从而具有通常<1欧姆的低内阻。这些能量存储器1.2.2.2的典型代表是例如电容值为50μF至5000μF的电解质电容器或钽电容器。
两个能量存储器1.2.2.1和1.2.2.2经由二极管(未示出)来连接为使得低电阻能量存储器1.2.2.2始终首先被充电。仅当已经达到其最大电压时,能量存储器1.2.2.1才会进一步充电,直到该能量存储器也达到其最大电压。关于何时开关能量存储器1.2.2.2和1.2.2.1的充电的决定是由在电子上实现的阈值开关来做出的。只有这样充电才会中断。在根据图1的实施例中,装置的所有功能/部件都能够访问能量存储器1.2.2.2。由于具有高电流需求的动作非常短(通常为0.3至50毫秒)并且发生相对较少(通常为每天1次至每10秒1次),因此能量存储器1.2.2.2能够在高电流呼叫之间的暂停中通过能量存储器1.2.2.1来很好/充分地再充电。
通过这两个能量存储1.2.2.1和1.2.2.2的这种方式的组合,能够满足以下相冲突的要求,即在没有周期性环境能量的情况下长时间运行(例如,在建筑物中没有光的长周末)和一旦光落在太阳能电池就立即操作准备就绪(能量存储1.2.2.2非常快速地充电)的冲突要求。
可选地,在根据图1的实施例中,能够使用被设计例如作为电池的另一能量存储器(能量存储辅助设备)1.2.3。该能量存储器1.2.3仅在例如在无光的少有的长时间期间的情况下,能量存储器1.2.2.1和1.2.2.2低于特定能量含量时才开始起作用。然后能够使用能量存储器1.2.3来对能量存储器1.2.2.1和1.2.2.2再充电。替代地,电能能够从能量存储器1.2.3中直接获取(即,无需绕行至能量存储器1.2.2.1和1.2.2.2的再充电)以用于进一步操作装置或单个部件。
能量存储器1.2.3的典型代表是碱性电池或锂电池,它们通常不可再充电,但能够将其电量存储多年-通常为10年或更长时间。
在根据图1的实施例中,加速度传感器1.3.1(或来自传感器组1.3的其他传感器)由微控制器单元1.4来控制。各种替代或补充操作模式也是可行的。
示例:
a)操作模式。加速度传感器1.3.1被激活并且在“低功率”模式下等待至少一个先前定义的加速度阈值(加速度的阈值)被超过。在这种状态下,当前所不需要的所有或一些电路模块/功能模块/部件被关断。一旦加速度达到或超过设定的阈值,则其他电路模块/功能模块/部件就会被激活-但至少微控制器1.4根据所存储的软件程序1.4.1在系统返回到初始模式之前控制动作。这些动作能够包括以下全部或部分元素:存储加速事件、增加计数器、广播事件和/或通过无线电(例如经由无线电发送器1.6)来读取计数器。
b)此外,结果或活动标志的发送能够独立于或依赖于所测量加速度值根据商定的方案来周期性地进行。
c)不对加速度曲线执行任何频谱分析,例如对机器或桥梁进行的振动分析。该方法仅确定是否超出预定义的极限值/阈值或者周期性地确定并传输当前加速度值。
d)飞行模式。由于该装置通过环境能量来供电并且通常不具有单独的关闭开关,因此必须确保在运输过程中不发送无线电报。为此目的,在根据图1的实施例中的传感器具有按钮或其他输入接口(未示出),利用它们能够通过预定义的键序列来切换各种操作模式。特别地,这还包括其中不发送无线电报的飞行模式。
可选地,除了加速度传感器1.3.1之外,使用图1中由1.3.2至1.3.x所指示的其他传感器来从装置的周围环境中获取尽可能多的信息。
有用的附加传感器的示例是:
-麦克风,用于记录空气传播的声音
-气体传感器(CO2及其他空气气体)
-温度传感器
-湿度传感器(环境空气的湿度)
-磁触点、霍尔传感器(磁铁的接近)
-距离传感器(超声波、光或感应)
-电压传感器(存储器的自身能量状态)
-亮度传感器
-用于手动操作的按钮。
所提到的所有传感器(列表并不完整)都能够有用地补充加速度信息,并且因此提供在传感器周围环境中活动的更完整图片。此外,通过在相应时间点处评估多个传感器,能够有效地改进误报率。
附加传感器信息的另一应用是减少自身能源需求。
示例:
a)光传感器(例如传感器1.3.2)区分白天与黑夜。在夜间,不需要周期性的无线电报-通过仅从预设的最小亮度来发送能够节省能量。
b)能量存储器1.2.2和/或1.2.3的能量状态被周期性地测量(经由传感器组1.3中的一个或更多个电压传感器)。如果由于环境能量的可用性较差而使能量状态低于预定义的阈值,则装置能够切换到省电操作模式,例如,在该模式下,周期性工作循环较低频率地被执行(但以牺牲实时性为代价)。然而,以这种方式,能够保持该功能直到再次有更多能量可用。
c)振动,例如在桌子上的振动,能够用作周围环境中(人类)活动的尺度。然而,通过将空气传播声音测量(例如经由传感器组1.3中的麦克风)或气体测量(例如空气的CO2含量,经由传感器组1.3中的气体传感器来测量)包括在内,能够显著增加结论的可靠性和准确性。例如由于经过的卡车或火车或人走过桌子引起的误差来源能够被潜在地消除。
可选地,除了无线电发送器1.6之外,该装置还具有另一无线接口1.5,其特别地能够使用所谓的“NFC”技术(近场通信)。该技术的特征在于数据和操作能量都能够在短距离(几厘米)上传输。能量的传输很重要,尤其是对于能够利用环境能量来操作的装置而言很重要。这是因为能量存储器1.2.2或1.2.3能够是空的。尽管如此,人们还是想要
-通信,
-读出数据,
-更新软件。
这应通过可选接口1.5来完全地或部分地实现。为此目的,接口具有天线1.5.1。
所示出的实施例仅作为示例被选择。
附图标记说明
1.1 能量转换器/能量源
1.2 电力供应单元
1.2.1 能量管理电路/充电管理设备
1.2.2 能量存储设备
1.2.2.1 能量存储器
1.2.2.2 能量存储器
1.2.3 能量存储/能量存储辅助设备
1.3 传感器组
1.3.1 加速度传感器
1.3.2 另一传感器
1.3.x 另一传感器
1.4 微控制器单元
1.4.1 软件程序
1.4.2 微控制器
1.4.3 (数据)存储器
1.5 无线接口
1.5.1 天线
1.6 无线电发送机/无线电发送器
1.6.1 天线
Claims (17)
1.一种借助于加速度测量来检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的装置,
-其中,所述装置包括用于测量加速度的至少一个加速度传感器(1.3.1),
-其中,所述加速度传感器(1.3.1)被设置为对所测量加速度的预设阈值作出反应,并且在所述阈值被超过时触发以下动作中的至少一个:
-数据存储,
-修改计数器或
-通过无线电发送数据电报,以及
-其中,所述装置包括能量转换器(1.1),用于将初级能量转换为电能以用于操作所述装置或所述加速度传感器(1.3.1),其中,所述能量转换器(1.1)被设置成独立于由所测量的加速度产生的能量来获得初级能量。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述加速度传感器(1.3.1)被设计为单轴或多轴加速度传感器,尤其是以MEMS结构设计。
3.根据权利要求1或2所述的装置,其中,所述加速度传感器(1.3.1)被设计用于检测气态介质的加速度,尤其是作为麦克风。
4.根据权利要求1至3之一所述的装置,还包括以下部件中的一个或更多个:
-麦克风,尤其是用于记录空气传播的声音,
-气体传感器,尤其是用于测量CO2和/或其他空气气体,
-温度传感器,
-湿度传感器,尤其是用于测量环境空气的湿度,
-磁性触头、霍尔传感器,尤其是用于检测磁体的接近,
-距离传感器,尤其是超声波传感器、光传感器或电感式传感器,
-电压传感器,尤其是用于测量所述装置内由初级能量转换得到的电能的能量状态或能量水平,
-亮度传感器,
-用于手动操作所述装置的按钮。
5.一种用于检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的装置,
-其中,所述装置包括被设置为测量不同物理量的至少两个传感器(1.3.1、1.3.2、1.3.x),
-其中,所述传感器(1.3.1、1.3.2、1.3.x)中的一个或更多个或全部被设置为对相应所测量物理量的预设阈值作出反应,并在所测量物理量的阈值被超过时触发以下动作中的至少之一:
-数据存储,
-修改计数器或
-通过无线电发送数据电报,以及
-其中,所述装置包括能量转换器(1.1),用于将初级能量转换为电能以用于操作所述装置或者一个或更多个或全部传感器(1.3.1、1.3.2、1.3.x),其中,所述能量转换器(1.1)被设置成独立于由相应所测量物理量产生的能量来获得初级能量。
6.根据权利要求1至5之一所述的装置,其中,所述能量转换器(1.1)包括太阳能电池并且所述初级能量为光能。
7.根据权利要求1至6之一所述的装置,其中,所述能量转换器(1.1)包括机电转换器、热转换器或磁转换器或所述转换器的组合。
8.根据权利要求1至7之一所述的装置,其还包括能量存储设备(1.2.2)所述能量存储设备被设置为储存通过能量转换器(1.1)从初级能量转换而来的电能。
9.根据权利要求8所述的装置,其还包括用于对所述能量存储设备(1.2.2)进行充电管理的充电管理设备(1.2.1),其中,所述充电管理设备(1.2.1)被设置为将对充电电压的限制控制为最大值,并且在所述能量存储设备(1.2.2)的预定最小电压以下来控制、限制或切断所述装置的能量消耗。
10.根据权利要求8或9所述的装置,其中,所述能量存储设备(1.2.2)包括第一能量存储器(1.2.2.1)和第二能量存储器(1.2.2.2),其中,所述第一能量存储器(1.2.2.1)比所述第二能量存储器(1.2.2.2)具有更高的存储容量,并且其中,所述第二能量存储器(1.2.2.2)比所述第一能量存储器(1.2.2.1)具有更低的内阻,并且其中,所述第一能量存储器(1.2.2.1)和所述第二能量存储器(1.2.2.2)被设置成存储通过能量转换器(1.1)从初级能量转换而来的电能。
11.根据权利要求10所述的装置,其中,所述第一能量存储器(1.2.2.1)和所述第二能量存储器(1.2.2.2)经由一个或更多个二极管连接为使得电能能够从所述第一能量存储器(1.2.2.1)传输到所述第二能量存储器(1.2.2.2),但不能够从所述第二能量存储器(1.2.2.2)传输到所述第一能量存储器(1.2.2.1)。
12.根据权利要求10或11所述的装置,其中,所述第二能量存储器(1.2.2.2)被连接为使得用于操作所述装置或所述装置的单个部件的电能能够从第二能量存储器(1.2.2.2)中提取并且所述第二能量存储器(1.2.2.2)能够通过来自所述第一能量存储器(1.2.2.1)的电能进行再充电。
13.根据权利要求8至12之一所述的装置,还包括与所述能量存储设备(1.2.2)分隔开设置的能量存储辅助设备(1.2.3)以用于提供辅助电能以操作所述装置或所述装置的单个部件。
14.根据权利要求1至13之一所述的装置,还包括以下部件中的一个或更多个:
-微控制器(1.4.2),
-数据存储器(1.4.3),
-用于控制所述微控制器(1.4.2)的软件程序(1.4.1),
-无线电发送器(1.6)。
15.根据权利要求1至14之一所述的装置,还包括无线接口(1.5),尤其是近场通信接口,以用于与其他装置进行无线通信和/或数据交换和/或电力输送。
16.一种借助于加速度测量来检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的方法,所述方法具有以下步骤:
-通过加速度传感器(1.3.1)来测量加速度,
-所述加速度传感器(1.3.1)对所测量加速度的预设阈值作出反应,
-当所述阈值被超过时,通过所述加速度传感器(1.3.1)触发以下动作中至少之一:
-数据存储,
-修改计数器或
-通过无线电发送数据电报,
其中,所述加速度传感器(1.3.1)借助从初级能量获得的电能来操作,并且独立于由所测量加速度产生的能量来获得所述初级能量。
17.一种借助于评估至少两个不同物理量来检测人的活动或受人影响的基础设施或物体的状态的方法,所述方法具有以下步骤:
-通过至少两个不同传感器(1.3.1、1.3.2、1.3.x)来测量至少两个不同的物理量,
-所述至少两个传感器(1.3.1、1.3.2、1.3.x)中的一个或更多个或全部对相应所测量物理量的预设阈值作出反应,以及
-当所述阈值被超过时,由至少一个响应传感器(1.3.1、1.3.2、1.3.x)来触发以下动作中的至少一个:
-数据存储,
-修改计数器或
-通过无线电发送数据电报,
其中,所述至少两个传感器(1.3.1、1.3.2、1.3.x)中的一个或更多个或全部借助从初级能量获得的电能来操作,并且独立于由相应所测量物理量产生的能量来获得所述初级能量。
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