Elemente,
wie Fensterscheiben oder Spiegel, werden häufig mutwillig zerstört. Insbesondere
in Zügen
des öffentlichen
Nah- und Fernverkehrs werden Fensterscheiben oder Spiegel zunehmend
durch Vandalismus zerstört.
In Großstädten, wie
beispielsweise Berlin, ist besonders die Zerstörung der Fensterscheiben durch
Glasschneider oder Kratzer "in Mode" gekommen. Für die Betreiber
der Fahrzeuge, insbesondere der Bahnen, verursacht diese Art von Vandalismus
erhebliche Kosten bei der Sanierung der Fahrzeuge bzw. der Vermeidung
zukünftiger Schäden.
Es
ist bekannt derartige Elemente, wie Fensterscheiben und Spiegel,
zu überwachen
und bei Zerstörung
bzw. Beschädigung
dieses anzuzeigen. Bei der Zerstörung
beispielsweise einer Fensterscheibe durch Glasschneider wird die
Scheibe mechanisch angeregt und in spezifische mechanische Schwingungen
versetzt. Die Schwingungen werden akustisch abgestrahlt und sind
hörbar.
Bei dem bekannten Stand der Technik findet dementsprechend eine akustische Überwachung
des Fahrgastraumes statt. Hierzu ist ein Mikrophon innerhalb des
Fahrgastraumes angeordnet. Dieses Mikrophon nimmt die Geräusche innerhalb
des Fahrgastraumes auf und leitet diese an ein System mit nachfolgender
Signalanalyse weiter.
Nachteile
dieser bekannten Lösung
liegen in der Fehleranfälligkeit
durch eine Vielzahl unvorsehbarer Nebengeräusche, die eine wesentliche
Verschlechterung in der Erkennung des Zerstörungsgeräusches, wie beispielsweise
die typischen Kratzgeräusche
eines Glasschneiders, bewirken. Die Nebengeräusche sind z. B. Fahrgeräusche oder
Rufen/Schreien von Menschen. Eine sichere und zuverlässige Detektion
eines Zerstörungsgeräusches ist mit
dieser Methode alleine nicht zu erreichen.
Eine
weitere bekannte Möglichkeit
der Detektion eines Zerstörungsgeräusches oben
genannter Elemente, insbesondere von Scheiben und Spiegeln, wäre durch
die Anbringung von elektromechanischen Sensoren, wie z. B. Dehnungsmessstreifen, an
jedem Element, d. h. an jeder Fensterscheibe, möglich. Obwohl diese Methode
sehr sicher und zuverlässig
wäre, würde die
Umsetzung an den hohen Kosten scheitern, die durch die sehr aufwändige Verkabelung
der Sensoren an allen Fenstern verursacht wird.
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur parallelen Überwachung von
Elementen, insbesondere von Scheiben und Spiegeln, zu schaffen,
die/das kostengünstig,
flexibel und einfach handhabbar ist und bei der/dem nach Feststellung
einer Zerstörung
eines Elementes eine Aktion und/oder ein Alarm an einem externen
Gerät ausgelöst wird.
Ferner soll eine einfache und kostengünstige Verwendung einer derartigen
Vorrichtung geschaffen werden.
Diese
Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und eine
Verwendung der Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
10 gelöst.
Eine
Vorrichtung zur parallelen Überwachung
mehrerer Elemente, die eine optische Quelle zur Erzeugung eines
Lichtstrahls, ein optisches Sensorelement mit einer Auswerteeinrichtung,
ein Strahlteilersystem zur Aufspaltung des Lichtstrahls in zumindest
zwei unterschiedliche Richtungen, eine mit der Auswerteeinrichtung
gekoppelte Steuereinheit zur Auslösung einer Aktion und/oder
ein mit der Auswerteeinrichtung gekoppeltes Funkmodul zur Übermittlung
von Ergebnissen der Auswerteeinrichtung aufweist, ist kostengünstig, flexibel
und einfach handhabbar und löst
nach Feststellung einer Zerstörung
eines Elementes eine Aktion und/oder ein Alarm an einem externen
Gerät aus.
Eine derartige Vorrichtung lässt
sich einfach nachträglich
installieren, so dass nur geringe Nachrüstkosten entstehen. Das Strahlteilersystem
sorgt dafür,
dass der von der optischen Quelle ausgehende Lichtstrahl bzw. Teile
des Lichtstrahls auf alle Elemente, wie Scheiben und Spiegel, gerichtet
und nach Reflektion an diesen Elementen die jeweiligen Lichtstrahlen
derart weitergeleitet werden, dass sie auf das optische Sensorelement
gerichtet werden. Dieses optische Sensorelement nimmt die, von den
Elementen reflektierten Lichtstrahlen auf und die Auswerteeinrichtung
des optischen Sensorelements wertet diese Lichtstrahlen aus. Dabei
vergleicht die Auswerteeinrichtung die Phasenlage des ausgesendeten
Lichtes mit der des zurückgeführten bzw.
reflektierten Lichtes sowie mit zuvor bestimmten Referenzwerten.
Die Referenzwerte werden bei ruhigen Bedingungen oder bei normalen
Betriebsbedingungen festgelegt. Beispielsweise kann ein Referenzwert
in einem Fahrzeug oder einem bewegten Abteil eines Fahrzeuges in
einem bewegten Zustand des Fahrzeugs gemessen werden, wobei keine
Berührung
der Elemente, insbesondere keine Zerstörung, stattfindet. Bei Einsatz
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden die von dem optischen Sensorelement aufgenommenen Lichtstrahlen
in der Auswerteeinrichtung mit den Referenzwerten verglichen und
bei einer Überschreitung
eines zuvor bestimmten Wertes wird über eine mit der Auswerteeinrichtung
gekoppelte Steuereinheit ein Signal ausgesendet, was zu einer Aktion
in einem externen Gerät
führt.
Aktion bedeutet das durch das Signal ein mechanischer oder akustischer
Vorgang ausgelöst wird.
Beispielsweise wird durch das ausgesendete Signal der Steuereinrichtung
eine Tür
oder mehrere Türe
eines Fahrzeugs oder eines Abteils eines Fahrzeugs geschlossen.
Hierdurch kann unmittelbar nach Zerstörung zumindest eines Elementes
in einem Fahrzeug oder in einem Abteil eines Fahrzeugs der Verursacher
der Zerstörung
festgehalten werden. Ferner kann beispielsweise durch das Signal
der Steuereinrichtung eine Kamera aktiviert werden, die den Bereich,
in denen sich die Elemente befinden, filmt. Alternativ oder zusätzlich kann über das
mit der Auswerteinrichtung gekoppelte Funkmodul ein autorisierter
Empfänger
benachrichtigt werden. Hierzu übermittelt
das Funkmodul dem Empfänger
ein Signal, so dass beim Empfänger
ein Alarm ausgelöst wird.
Als Empfänger
sind ebenfalls Funkmodule mit einer Anzeigeeinrichtung einsetzbar.
Vorteilhafterweise sind die Empfänger
Mobiltelefone mit entsprechendem Display zur optischen Anzeige des
Alarms oder mit einem Lautsprecher zur akustischen Anzeige des Alarms.
Durch eine derartige Vorrichtung kann einerseits sofort festgestellt
werden, dass eine Zerstörung
eines Elementes, wie einer Glasscheibe, eines Spiegels, einer Metallplatte,
etc., stattfindet, und andererseits kann über das Funkmodul eine sofortige
Meldung an entsprechende Stellen, wie den Fahrer des Fahrzeugs,
den Sicherheitsdienst oder die Polizei, erfolgen, die dann sofortige
Maßnahmen zur
Ergreifung des Zerstörers
einleiten können.
Vorteilhaft
ist eine Vorrichtung, bei der die optische Quelle ein Laser ist.
Hierdurch kann besonders effektiv und einfach eine Unregelmäßigkeit,
d. h. eine Zerstörung
eines Elementes, festgestellt werden. Der Laser wird durch das Strahlteilersystem
auf die zu messende Oberfläche
der Elemente fokussiert. Aufgrund des Doppler-Effektes verschiebt
sich bei einer Bewegung der zu messenden Oberfläche bzw. des Elementes die
Frequenz des zurückgestreuten
Laserlichts. Diese Frequenzverschiebung wird in der Auswerteeinrichtung
mit Hilfe der Auswerteeinrichtung ausgewertet und als Spannungssignal oder
digitaler Datenstrom ausgegeben. Bei dem Laserlicht ist darauf zu
achten, dass ein Laser verwendet wird, der im niederenergetischen
Bereich liegt und der nicht sichtbar ist. Das Laserlicht sollte
so eingestellt sein, dass eine Kontaktierung für den Menschen ungefährlich ist.
Die Strahlenführung
des Laserlichtes sollte so erfolgen, dass diese außerhalb der
Reichweite von Personen liegt.
Es
ist besonders vorteilhaft, wenn das optische Sensorelement der Vorrichtung
ein Interferometer aufweist. Durch ein Interferometer lassen sich
mechanische Schwingungen besonders leicht und exakt feststellen.
Bevorzugt
ist ferner eine Vorrichtung, bei der das Strahlteilersystem zumindest
einen teilweise lichtstrahldurchlässigen Spiegel aufweist. Durch
einen derartigen teilweise lichtstrahldurchlässigen Spiegel wird ein Teil
des Lichtstrahls abgelenkt und auf die Oberfläche eines ersten Elementes
gerichtet, während
der restliche Teil auf zumindest ein anderes Element gerichtet wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Vielzahl von teilweise lichtstrahldurchlässigen Spiegel
verwendet wird. Hierdurch kann eine Vielzahl von Elementen von einem
einzigen Lichtstrahl bestrahlt werden.
Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung muss
zumindest ein kleiner Teil des auf die Oberfläche der Elemente gerichtete
Lichtstrahls reflektiert werden, so dass dieser mit Hilfe des Strahlteilersystems
dem optischen Sensorelement mit seiner Auswerteeinrichtung zugeführt wird.
Hierzu ist besonders vorteilhaft, wenn die Elemente jeweils einen
reflektierenden Bereich aufweisen. Glasscheiben oder Spiegel reflektieren
aufgrund ihrer Beschaffenheit einfallende Lichtstrahlen. Andere
Elemente aus Metall, Kunststoff, Holz oder anderen Materialien,
weisen einen entsprechenden reflektierenden Bereich auf. Dieser
Bereich kann in die Oberfläche
des jeweiligen Elementes integriert sein.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist jeweils
ein reflektierendes Bauteil an den Elementen angeordnet. Dies ist
insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich das reflektierende Element
nicht in die Oberfläche
des Elementes integrieren lässt.
Das reflektierende Bauteil sollte nach Möglichkeit im oberen Bereich
des Elementes angeordnet sein. Dies ist in geschlossenen Räumen vorteilhaft,
da der Lichtstrahl entlang der Decke des Raumes geführt werden
kann, ohne dass er in Berührung mit
Personen gelangt. Dies ist möglich,
da die Elemente meist bis zur Decke des Raumes abgeordnet sind.
Bevorzugt
sind die Elemente der Vorrichtung Glasscheiben, Kunststoffscheiben
und/oder Spiegel. Diese Elemente reflektieren Lichtstrahlen ausreichend
gut, so dass kein zusätzliches
reflektierendes Bauteil an ihnen angeordnet werden muss.
Bevorzugt
ist ferner eine Vorrichtung die zumindest einen akustischen Sensor
aufweist. Durch einen akustischen Sensor, beispielsweise ein Mikrophon,
können
die Geräusche
in einem Raum, in dem sich die Elemente befinden, aufgenommen werden und
eine erste Auswertung kann aufgrund der aufgenommenen Geräusche stattfinden.
Die aufgenommenen Geräusche
werden in der Auswerteeinrichtung des Sensorelementes mit Referenzwerten
verglichen und bei Überschreitung
eines Grenzwertes wird der Lichtstrahl von der optischen Quelle
der Vorrichtung ausgesendet. Hierdurch wird zu einen eine geringere
Energie aufgewendet und zum anderen wird vermieden, dass Personen,
die sich in dem Überwachungsbereich
aufhalten, permanent einem Lichtstrahl, insbesondere einem Laserstrahl,
ausgesetzt sind.
Der
akustische Sensor dient zur Vorabüberprüfung einer möglichen
Zerstörung.
Die
Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Überwachung von Elementen und
zur Detektion und Anzeige von Schäden an Elementen aufgrund von
Vandalismus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Ein
Verfahren zur Überwachung
von Elementen und zur Detektion und Anzeige von Schäden an Elementen
aufgrund von Vandalismus, bei dem von der optischen Quelle einer
zuvor erwähnten
erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein optischer Lichtstrahl über
das Strahlteilersystem auf mehrere Elemente gerichtet, von dort
reflektiert und über
das Strahlteilersystem zu dem optischen Sensorelement mit einer
Auswerteeinrichtung gerichtet wird, wobei in der Auswerteeinrichtung
Veränderungen,
insbesondere Frequenzverschiebungen, des optischen Lichtstrahls
gemessen werden, wobei bei Überschreitung eines
zuvor bestimmten Messwertes zur Auslösung einer Aktion ein Signal
von der mit der Auswerteeinrichtung gekoppelten Steuereinheit ausgesendet wird
und/oder zur Anzeige der Überschreitung
des Messwertes das mit der Auswerteeinrichtung gekoppelte Funkmodul
ein Funksignal an zumindest einen mit dem Funkmodul verbundenen
Empfänger
sendet, stellt ein einfaches, kostengünstiges und flexibel einsetzbares
Verfahren zur Überwachung
von Elementen und zur Detektion und Anzeige von Schäden an Elementen
dar. Durch den Einsatz eines derartigen erfindungsgemäßen Verfahrens
kann eine Zerstörung
eines Elementes, wie beispielsweise Scheiben oder Spiegel in einem
Zugabteil, sofort festgestellt werden, so dass unmittelbar auf diese
Zerstörung
reagiert werden kann. Zum einen kann eine Aktion, wie beispielsweise
das Schließen
von Türen
und Fenstern ausgelöst
werden, so dass die Zerstörer leicht
gefasst werden können,
zu anderen kann über das
angeschlossene Funkmodul ein Alarm in einem externen Gerät, wie einem
Mobilfunktelefon oder einem anderen ein Funkmodul aufweisenden Gerät, ausgelöst werden,
so dass diese externen Empfänger
entsprechende Maßnahmen
zur Ergreifung des Zerstörers
einleiten können.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Zum einen kann durch eine derartige Vorrichtung
von einer zentralen Stelle in einem Raum, einem Fahrzeug oder einem
Abteil eines Fahrzeugs, und einem einfachen Strahlteilersystem alle
in dem Raum, dem Fahrzeug oder dem Abteil eines Fahrzeugs, befindlichen
Elemente überwacht werden.
Dies ermöglicht
eine sehr kostengünstige Überwachung.
Diese Vorrichtung lässt
sich sehr einfach nachrüsten,
so dass sie flexibel eingesetzt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und
das erfindungsgemäße Verfahren
ist eine sehr genaue und eine sehr zuverlässige Detektion von Zerstörungen an überwachten
Elementen möglich.
Die
Aufgabe wird ferner durch eine Verwendung einer zuvor erwähnten erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem Gebäude,
einem Fahrzeug oder einem Abteil eines Fahrzeugs gelöst. Insbesondere in
Transportmittel des öffentlichen
Verkehrs, wie in Bussen und Bahnen, ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
von Vorteil. Gerade in diesen öffentlichen
Verkehrsmitteln findet häufig
eine mutwillige Zerstörung
von Elementen, wie Fenster- und Türscheiben sowie Spiegeln, statt.
Solche Räume
bzw. Abteils lassen sich leicht mit der Vorrichtung ausstatten,
so dass kostengünstig
und einfach eine zuverlässige
und genaue Überwachung
der jeweiligen Elemente durchgeführt
werden kann.
Die
zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgeführten Merkmale
und Vorteile gelten ebenso für
das erfindungsgemäßen Verfahren
und umgekehrt.
1 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur parallelen Überwachung
mehrerer Elemente (1). Die Elemente (1), hier Fenster
und Türen,
sind in dieser Ausführungsform Teil
eines Fahrgastraumes (8) eines Fahrzeugs, beispielsweise
einer Bahn. Die optische Quelle (2) und das optische Sensorelement
(4) mit der Auswerteeinrichtung sind an einer zentralen
Stelle des Fahrgastraumes (8) angeordnet, vorzugsweise
an der Decke des Fahrgastraumes (8). Das Strahlteilersystem
(5) weist mehrere nacheinander angeordnete teilweise lichtdurchlässige Spiegel
auf. Ausgehend von der optischen Quelle (2) wird der Lichtstrahl
(3) auf die teilweise lichtdurchlässigen Spiegel (5)
gerichtet, wird dort zum Teil umgelenkt, so dass diese Teile auf
die jeweiligen Elemente (1) strahlen, von denen wiederum
Teile des Lichtstrahls (3) zurückreflektiert werden und über die
teilweise lichtdurchlässigen
Spiegel (5) zum optischen Sensorelement (4) mit
angeschlossener Auswerteeinrichtung gelenkt werden. Durch Vergleich
der Phasenlage des ausgesendeten und des reflektierten Lichtstrahls
(3) in der Auswerteeinrichtung des optischen Sensorelementes
(4) kann festgestellt werden, ob Veränderungen an der Oberfläche der
Elemente (1) stattfinden. Mittels eines Interferometers
in der Auswerteeinrichtung lassen sich die, auf dem reflektierten
Lichtstrahl (3) befindlichen Anteile des akustomechanischen
Spektrums, die beispielsweise durch ein Kratzen auf einer Fensterscheibe
(1) generiert wurden, herausfiltern. Interferometer eignen
sich aufgrund ihrer äußerst hohen Empfindlichkeit
besonders gut zur Feststellung der Veränderungen an den Elementen
(1). Wird in der Auswerteeinrichtung festgestellt, dass
eine Veränderung
an einem Element (1), insbesondere eine Zerstörung der
Oberfläche
des Elementes (1), stattfindet, wird bei Überschreitung
eines zuvor bestimmten Mess- bzw. Referenzwertes ein Signal von
der mit der Auswerteeinrichtung gekoppelten Steuereinheit (6)
ausgesendet, wodurch eine Aktion ausgelöst wird. In diesem Ausführungsbeispiel
werden unmittelbar die Türe
und Fenster des Fahrgastraumes (8) geschlossen, so dass
der Verursacher der Zerstörung
eines Elementes (1) innerhalb des Fahrgastraumes (8)
eingeschlossen werden kann. Parallel zur Auslösung dieser Aktion sendet das
mit der Auswerteeinrichtung gekoppelte Funkmodul (7) ein
Funksignal an zumindest einen mit dem Funkmodul verbundenen Empfänger. Der
Empfänger
erhält
dadurch Nachricht von der Überschreitung
des Mess- bzw. Referenzwertes, d. h. von der Zerstörung eines
Elementes (1), so dass er umgehend Maßnahmen zur Ergreifung des
Zerstörers
einleiten kann.