DE10025744C2 - Anordnung zur Erfassung von Bewegungsabläufen und Lagepositionen - Google Patents

Abstract

Um eine Anordnung zur Erfassung von Bewegungsabläufen und Lagepositionen von Personen, wie Fahrzeugführer, Extremsportler, Personen gefährdeter Berufsgruppen, gesundheitsgefährdete Personen sowie von zu überwachenden Fahrzeugen, wie Lastkraftwagen, Personenkraftwagen, Motorräder und Fahrräder bei Unfallsituationen zu schaffen, mit der die notwendigen Informationen sicher und in kürzester Zeit ermittelbar sind, wird vorgeschlagen, daß in einem Gehäuse (1) eine durchsichtige Hohlkugel (2) befestigt ist, in der eine kleinere lichtundurchlässige Kugel (4) so angeordnet ist, daß sie bei einer Lageänderung des Gehäuses (1) an einer Innenwand (5) der Hohlkugel (2) abrollt und wobei nach Lage des Gehäuses (1) eine in der durchsichtigen Hohlkugel (2) vorgesehene Lichtquelle (8) einen Schatten (9) auf den auf der Oberfläche der Hohlkugel (2) angeordneten lichtempfindlichen Elementen (6) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung von Bewegungsabläu­ fen und Lagepositionen von Personen, wie Fahrzeugführer, Extremsportler, Personen gefährdeter Berufsgruppen, gesundheitsgefährdete Personen sowie von Fahrzeugen, wie Lastkraftwagen, Personenkraftwagen, Motorräder und Fahrräder bei Unfallsituationen.

Aus dem Stand der Technik sind für gefährdete Berufsgruppen, beispiels­ weise Wachdienste, Personal in Kraftwerken oder Waldarbeiter eine Viel­ zahl von Sicherheitssystemen zum Auffinden der vielfach allein arbeitenden Personen bekannt, indem eine gesundheitlich kritische Situation dieser Per­ sonen mittels einer am Körper der zu überwachenden Person zu tragenden Überwachungseinheit ermittelt und über Funksignale diese Informationen an eine Zentrale übermittelt wird.

Aus der DE 196 53 773 C1 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Erfas­ sung von Sturzsituationen gesundheitsgefährdeter Personen, insbesondere Kranke, alte Menschen und Personen gefährdeter Berufsgruppen bekannt, wobei durch eine, am Körper der zu überwachenden Person zu tragenden Meßeinheit Informationen von zeitlichen Bewegungsabläufen und Bewegungszuständen vor, während sowie nach einer Sturzsituation von der zu überwachenden Person erfaßt ausgewertet und bei auftretenden Differenzen ein Notruf in einer Notrufzentrale ausgelöst wird und wobei der Neigungs- und Bewegungssensor als optisches Meßsystem eine in einer doppelwandi­ gen Glaslinse bewegliche, von einer Lichtquelle beleuchtet Kugel umfaßt.

Zur Bestimmung von Lage- und Bewegungszuständen sind ebenfalls aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Sensoren, die auf der Basis unter­ schiedlichster optischer und mechanischer Prinzipien arbeiten, bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 42 37 953 C1 ein auf dem Prinzip der Libelle arbeitender Neigungssensor und aus der DE 41 14 992 C1 und der DE 42 36 328 C1 Neigungs- und Beschleunigungssensoren bekannt, bei denen ei­ ne schwerkraftabhängige Eigenverformung eines Kontaktkörpers aus einem Material, etwa dem für Neigungssensoren an sich bekannten Quecksilber, welches bei Annäherung an die Schwerelosigkeit von einer linsenförmigen in eine kugelförmige Gestalt übergeht, in der Weise ausgenutzt wird, daß mit­ tels eines einzigen Sensors eine kombinierte Lage- und Neigungsmessung durchgeführt wird und auch, wie in der DE 41 14 992 dargestellt, eine Hori­ zontalbeschleunigung und in der DE 42 36 328 eine Vertikalbeschleunigung gemessen wird, wobei diese Sensoren zur Anzeige kritischer Fahrzustände vielfach in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Ein Neigungssensor mit dem sowohl die Richtung als auch der Betrag einer Neigung in einem Raster mit einer als Lageindikator dienenden Kugel erfaßt wird, ist in der DE 38 31 144 A1 beschrieben, wobei sich mit diesem Nei­ gungsensor mehrere Raumwinkelbereiche abdecken lassen, so daß damit entschieden werden kann, ob Lageabweichungen nicht über ein vorgegebe­ nes Maß hinausgehen. Aus der DE 43 20 494 C1 ist weiterhin ein Nei­ gungssensor für ein Fahrzeug bekannt, der aus einem als durchsichtiger Hohlkörper ausgebildeten Gefäß und einem Steiggefäß am Gefäßrand be­ steht sowie aus einem Optosender und Optoempfänger bestehenden Licht­ schrankenanordnung zur Überwachung des Flüssigkeitsspiegels.

Aus der EP 0 626 061 B1 ist ein Meßgerät zur Bestimmung der Relativlage eines Objektes in bezug auf eine Horizontalebene bekannt, bei dem mittels einer Meßkammer mit zwei nicht mischbaren Medien unterschiedlicher Dicke eine Winkelabweichung um eine Kreisdrehung in einer Ebene gemessen wird.

Eine andere technische Lösung wird in der GB 2 197 078 A beschrieben, bei der ein Positionsmeßsystem auf dem Prinzip der Änderung eines magneti­ schen Feldes arbeitet.

Bei den bekannten technischen Lösungen zur Messung der Bewegungsab­ läufe und Lagepositionen von zu überwachenden Personen oder Fahrzeu­ gen ist die Messung der zeitlichen Änderung der Bewegung sehr aufwendig sowie der Meßbereich stark eingeschränkt. Eine Messung größer 360° im Raum und damit das Feststellen eines Überschlages einer Person oder des Fahrzeuges vorwärts, rückwärts und nach beiden Seiten ist mit den be­ kannten Anordnungen nicht möglich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Messung von Bewegungsabläufen und Lage­ positionen von zu überwachenden Personen oder Fahrzeugen während und nach einem Unfall zu schaffen, mit der auf einfache Weise die notwendigen umfassenden Informationen über Bewegungsabläufe und Lagepositionen si­ cher und in kürzester Zeit bei einem Unfall ermittelt und bei Überschreitung kritischer Werte diese Informationen an ein mobiles Überwachungsgerät weitergeleitet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Anordnung vor, bei der die Messung des Bewegungsablaufes und der Lageposition mittels einer in einem Gehäuse befestigten durchsichtigen Hohlkugel erfolgt, in der eine kleinere lichtundurchlässige Kugel so angeordnet ist, daß sie bei einer La­ geänderung des Gehäuses an einer Innenwand der Hohlkugel abrollt und wobei nach Lage des Gehäuse eine in der durchsichtigen Hohlkugel vorge­ sehene Lichtquelle einen Schatten auf den auf der Oberfläche der Hohlkugel angeordneten lichtempfindlichen Elementen erzeugt.

Die gemessenen Werte werden mit abgespeicherten Verhaltensmustern verglichen, wobei bei Überschreitung von vorgegebenen Grenzwerten In­ formationen an ein mobiles Überwachungsgerät erfolgen.

Durch eine derartige Anordnung kann die Bewegung im Raum in einem Be­ reich größer 360° erfaßt und festgestellt werden, ob sich die zu überwa­ chende Person oder das zu überwachende Fahrzeug bei einem Unfall über­ schlagen hat. Damit kann auf die Unfallschwere geschlossen werden. Au­ ßerdem ist es möglich, durch die Messung der Bewegungsänderungen auf die Heftigkeit des Unfalls zu schließen. Zusätzlich kann durch Vergleichen der Bewegungsabläufe mit abgespeicherten Verhaltensmustern auf kritische Situationen geschlossen werden.

Besonders vorteilhaft ist, daß mit der vorliegenden Erfindung die Bewegung einer zu überwachenden Person auch nach dem Unfall weiterhin gemessen und in Verbindung mit einem mobilen Überwachungsgerät mit Ortungssy­ stem festgestellt werden kann, ob sich die zu überwachenden Person nach dem Unfall noch bewegt oder sich z. B. durch Schockeinwirkung vom Fahr­ zeug entfernt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Hohlkugel eine durchsichtige Dämpfungsflüssigkeit enthält, deren Zähigkeit veränderbar ist, so daß die Empfindlichkeit der Anordnung durch unterschiedliche Dämp­ fungsflüssigkeiten veränderbar ist. Damit kann die Anordnung auf das Be­ wegungsverhalten der jeweiligen zu überwachenden Person oder des zu überwachenden Fahrzeuges abgestimmt und so ein breites Einsatzgebiet gewährleistet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Lichtquelle im Zentrum der Hohlkugel insbesondere an einem Quersteg so angeordnet ist, daß sie in alle Richtungen strahlt, so daß dadurch der Innenraum der Hohlkugel vollständig ausgeleuchtet wird.

Vorteilhaft ist außerdem, daß die integrierte Lichtquelle gepulst betrieben wird. Dadurch kann Energie eingespart und die Betriebsbereitschaft der An­ ordnung erhöht werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1: eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der An­ ordnung;

Fig. 2: eine Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der An­ ordnung in Vorderansicht;

Fig. 3: eine Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der An­ ordnung in Seitenansicht.

Die Anordnung zur Erfassung von Bewegungsabläufen und Lagepositionen ist in einem Gehäuse 1 angeordnet, welches am Oberkörper einer nicht dar­ gestellten zu überwachenden Person zu tragen oder an einem zu überwa­ chenden Fahrzeug befestigt ist.

Im ersten Ausführungsbeispiel entsprechend Fig. 1 ist in dem Gehäuse 1 eine lichtdurchlässige Hohlkugel 2 mittels eines Steges 3 befestigt. In der Hohlkugel 2 befindet sich eine kleinere lichtundurchlässige Kugel 4, die bei Lageänderung des Gehäuses 1 und damit der Hohlkugel 2 an einer Innen­ wand 5 der Hohlkugel 2 abrollt und damit durch die Schwerkraft der Erde unterschiedliche Relativlagen zur Hohlkugel 2 einnimmt. Am Umfang der Hohlkugel 2 sind gleichmäßig verteilt lichtempfindliche Elemente 6 angeord­ net. Im Zentrum der Hohlkugel 2 ist an einem Quersteg 7 eine in alle Rich­ tungen strahlende Lichtquelle 8 angeordnet, so daß bei Aussenden eines Lichtstromes durch die Lichtquelle 8 ein Schatten 9 der Kugel 4 je nach La­ ge des Gehäuses 1 auf die lichtempfindlichen Elemente 6 geworfen wird. Die Lage des Schattens 9 auf den lichtempfindlichen Elementen 6 ändert sich in Abhängigkeit von der Lage des Gehäuses 1 im Raum und der damit verbundenen Änderung der Relativlage der Kugel 4 zur Hohlkugel 2. Da­ durch wird der durch die Lichtquelle 8 erzeugte Schatten der Kugel 4 auf unterschiedliche lichtempfindliche Elemente 6 geworfen und so die Lage der Kugel 4 zum Gehäuse 1 gemessen. Durch die Messung der Lage der Kugel 4, die durch die Schwerkraft der Erde immer eine definierte Lage einnimmt, kann auf die Lage des Gehäuses 1 im Raum und damit auf die Bewegung sowie die Lage einer zu überwachenden Person oder eines zu überwachen­ den Fahrzeuges geschlossen werden. Durch die Anordnung der lichtemp­ findlichen Elemente 6 am Umfang der Hohlkugel 2 und die Anordnung der Lichtquelle 8 im Zentrum der Hohlkugel 2 kann die Lage der Kugel 4 im ge­ samten Raum gemessen werden. Das gewährleistet eine Messung von Nei­ gungen über 360°. Dadurch kann festgestellt werden, ob sich die zu über­ wachende Person oder das zu überwachende Fahrzeug beim Unfall über­ schlagen hat. Um die Bewegung der Kugel 4 in der Hohlkugel 2 zu dämpfen, ist die Hohlkugel 2 mit einer durchsichtigen Dämpfungsflüssigkeit 10 gefüllt. Durch Einbringen von Dämpfungsflüssigkeiten 10 unterschiedlicher Zähig­ keit kann das Bewegungsverhalten des Sensors an unterschiedlichste Ein­ satzbedingungen angepaßt werden. Die Auswertung der Meßwerte durch Vergleich mit eingespeicherten Mustern über das Bewegungsverhalten der zu überwachenden Person oder des zu überwachenden Fahrzeuges erfolgt durch eine im Gehäuse 1 angeordnete Auswerteeinheit 11, die die ermittel­ ten Meßwerte mit abgespeicherten Verhaltensmustern vergleicht und bei Überschreitung von Grenzwerten Informationen an ein nicht dargestelltes mobiles Überwachungsgerät auslöst. Zur Betreibung der Lichtquelle 8 sowie der Auswerteeinheit 11 ist ein Energiespeicher 12 vorgesehen, der ebenfalls im Gehäuse 1 angeordnet ist. Zur Energieeinsparung wird die Lichtquelle 8 gepulst betrieben. Die Übertragung der Informationen an das mobile Über­ wachungsgerät erfolgt über eine am Gehäuse 1 befindliche genormte Schnittstelle 13. Das mobile Überwachungsgerät löst bei Überschreitung der vorgegebenen Grenzwerte einen automatischen Notruf an eine Leitzen­ trale aus und übermittelt die Standortdaten der zu überwachenden Person oder des Fahrzeuges.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend den Fig. 2 und 3 sind in einem Gehäuse 1 zwei um 90° versetzte durchsichtige ringförmige Elemente 14, 15 durch Stege 16, 17 fest angeordnet. Die ringförmigen Ele­ mente 14, 15 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt und in jedem der beiden ringförmigen Elemente 14, 15 befindet sich eine lichtundurchlässige Kugel 4. Am Umfang der ringförmigen Elemente 14, 15 sind gleichmäßig verteilt lichtempfindliche Elemente 6 angeordnet. Im Zentrum der beiden ringförmigen Elemente 14, 15 ist an einem Quersteg 7 eine in alle Richtun­ gen strahlende Lichtquelle 8 angeordnet, so daß bei Aussenden eines Licht­ stromes durch die Lichtquelle 8 ein Schatten 9 der Kugel 4 je nach Lage des Gehäuses 1 auf die am Umfang der ringförmigen Elemente 14, 15 angeord­ neten lichtempfindlichen Elemente 6 geworfen wird. Die Lage der Schatten 9 der beiden Kugeln 4 auf den lichtempfindlichen Elementen 6 ändert sich in Abhängigkeit von der Lage des Gehäuses 1 im Raum und der damit verbun­ denen Änderung der Relativlage der Kugel 4 zu den beiden ringförmigen Elementen 14, 15. Dadurch wird der durch die Lichtquelle 8 erzeugte Schatten 9 der Kugel 4 auf unterschiedliche lichtempfindliche Elemente 6 geworfen und so die Lage der Kugeln 4 zum Gehäuse 1 gemessen. Durch die Messung der Lage der Kugeln 4, die durch die Schwerkraft der Erde immer eine definierte Lage einnehmen, kann auf die Lage des Gehäuses 1 im Raum und damit auf die Bewegung sowie die Lage einer zu überwachenden Person oder eines Fahrzeuges geschlossen werden. Durch die Anordnung von zwei um 90° versetzten ringförmigen Elemente 14, 15 und die Anord­ nung der Lichtquelle 8 im Zentrum der ringförmigen Elemente 14, 15 kann die Lage der Kugeln 4 im gesamten Raum gemessen werden. Das gewähr­ leistet eine Messung von Neigungen über 360°, wie im ersten Ausführungs­ beispiel. Um die Bewegung der Kugeln 4 in den ringförmigen Elementen 14, 15 zu dämpfen, sind die ringförmigen Elemente 14, 15 mit einer durchsichti­ gen Dämpfungsflüssigkeit 10 gefüllt. Die Anordnung einer Auswerteeinheit 11, eines Energiespeichers 12 sowie einer Schnittstelle 13 ist in gleicher Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (3)

1. Anordnung zur Erfassung von Bewegungsabläufen und Lagepositionen von Personen, wie Fahrzeugführer, Extremsportler, Personen gefährde­ ter Berufsgruppen, gesundheitsgefährdete Personen sowie von zu überwachenden Fahrzeugen, wie Lastkraftwa­ gen, Personenkraftwagen, Motorräder und Fahrräder bei Unfallsituatio­ nen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (1) eine durch­ sichtige Hohlkugel (2) befestigt ist, in der eine kleinere lichtundurchlässi­ ge Kugel (4) so angeordnet ist, daß sie bei einer Lageänderung des Ge­ häuses (1) an einer Innenwand (5) der Hohlkugel (2) abrollt und wobei nach Lage des Gehäuses (1) eine in der durchsichtigen Hohlkugel (2) vorgesehene Lichtquelle (8) einen Schatten (9) auf den auf der Oberflä­ che der Hohlkugel (2) angeordneten lichtempfindlichen Elementen (6) er­ zeugt.

2. Anordnung zur Erfassung von Bewegungsabläufen und Lagepositionen von Personen oder Fahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hohlkugel (2) eine durchsichtige Dämpfungsflüssigkeit (10) enthält, deren Zähigkeit veränderbar ist und damit die Empfindlich­ keit der Anordnung.

3. Anordnung zur Erfassung von Bewegungsabläufen und Lagepositionen von Personen oder Fahrzeugen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (8) in alle Richtungen strahlend im Zentrum der Hohlkugel (2) insbesondere an einem Quersteg (7) ange­ ordnet ist.