DE102008031923A1

DE102008031923A1 - Verfahren für die Überwachung eines Raums

Info

Publication number: DE102008031923A1
Application number: DE200810031923
Authority: DE
Inventors: Stefan Prof. Dr. Witte
Original assignee: Hochschule Ostwestfalen Lippe
Current assignee: Hochschule Ostwestfalen Lippe
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-14
Also published as: DE112009001665A5; WO2010003408A8; WO2010003408A1

Abstract

Bei einem Verfahren für die Überwachung eines Raumin einem Raum fest installierte, Funksignale übertragende Sensoren vorgesehen, wenigstens eine Empfangsvorrichtung für den Empfang der Funksignale, ist der wenigstens einen Empfangsvorrichtung eine Auswertevorrichtung zugeordnet und ermittelt die Auswertevorrichtung aus einer Auswertung der Signalstärke empfangener Funksignale eine Änderung der räumlichen Präsenz des überwachten Raums.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Überwachung eines Raums mittels drahtlos kommunizierender Sensoren.
Eine Vielzahl unterschiedlichster Sensoren dient der Überwachung von Räumen. Bei dem Überschreiten einer vorgegebenen sensorischen Schwelle wird durch die Sensoren eine Reaktion ausgelöst. Dies kann beispielsweise bei Temperatursensoren die Steuerung einer Klimaanlage sein, um eine Raumtemperatur innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite zu halten. Rauch- und Gasmelder dienen der Sicherheit eines Gebäudes und darin befindlicher Personen. Durch solche Meldesysteme wird regelmäßig ein akustischer Alarm ausgelöst, wenn die Konzentration eines Rauchs oder eines Gases gleichfalls wieder einen Schwellenwert überschritten hat. Um Bewegungen innerhalb eines Raums zu erfassen, finden vielfach Infrarot- oder Ultraschallsensoren Verwendung, die, als Bewegungsmelder bekannt, eine Bewegung in dem überwachten Raum erfassen und damit eine Änderung seiner räumlichen Präsenz.
Sind jedoch zu überwachende Räume stark strukturiert, beispielsweise sehr verwinkelt, durch Möbel oder dergleichen verstellt, oder sind durch spanische Wände aufgeteilte Großraumbüros, durch Regalwände strukturierte Geschäftsräume usw. zu überwachen, ist die Erfassung von Bewegungen in solchen Räume durch die bekannten Bewegungsmelder nur sehr eingeschränkt möglich, da diese in solchen Räumen nur Ausschnitte erfassen können. Eine Vielzahl von Sensoren wäre für eine vollständige Überwachung notwendig. Darüber hinaus müssen, um Fehleralarme zu vermeiden, solche Bereiche aus der Überwachung ausgespart werden oder sind für diese Bereiche die Schwellenwerte sehr hoch anzusetzen, in denen naturbedingte Bewegungen erfolgen, beispielsweise Bewegungen von Büschen oder Bäumen im Wind oder in denen z. B. aufgrund von großen Temperaturunterschieden starke Luftströmungen entstehen. So ist bekannt, dass es bei Ultraschallalarmanlagen in von Sonne beschienenen Kraftfahrzeugen häufig zu Fehlalarmen kommt.
Die Auswertung der von den Sensoren ermittelten Daten erfolgt zumeist zentral in einer Auswertevorrichtung. Die Messwerte werden zumeist kabelgebunden übertragen, bekannt sind jedoch auch insbesondere bei Wetterstationen drahtlos übertragene Temperaturmessergebnisse eines Außensensors. Die Auswertung der Daten beschränkt sich ferner zumeist in der Anzeige der gemessenen Werte, ggfls. in der Bildung von Mittelwerten gleichartiger Daten, um beispielsweise eine Durchschnittstemperatur eines Raums für die Steuerung der Klimaanlage zu gewinnen. Dabei kann dahingestellt bleiben, ob eine solche Auswertevorrichtung auch geeignet ist, zusätzlich beispielsweise zur Temperatur auch Messwerte von Rauch- und Gasmeldern mitzuverwalten, eine Kombination der von den Sensoren ermittelten Daten unterschiedlicher Art erfolgt jedoch regelmäßig nicht.
Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein Verfahren der Raumüberwachung zur Verfügung zu stellen, mit dem auch komplex eingerichtete oder ausgestaltete Räume sicher auf eine Änderung ihrer räumlichen Präsenz überwacht werden können, und das auf einfach zu installierende Sensoren zurückgreift, die ggfls. auch in bereits vorhandenen Überwachungsanlagen integriert sein können.
Die Erfindung geht von einer Überwachung eines Raums mittels drahtlos kommunizierender Sensoren aus, sodass aufwendige Verkabelungen nicht von Nöten sind. Aufgrund dieser Maßnahme kann das erfindungsgemäße Verfahren auch bei bereits bestehenden Überwachungsanlagen Verwendung finden.
Gem. des Anspruchs 1 erfolgt erfindungsgemäß die Lösung des eingangs erläuterten Problems durch die Maßnahmen, dass in einem Raum fest installierte, Funksignale übertragende Sensoren vorgesehen sind, dass wenigstens eine Empfangsvorrichtung für den Empfang der Funksignale vorgesehen ist, dass der wenigstens einen Empfangsvorrichtung einer Auswertevorrichtung zugeordnet ist und dass die Auswertevorrichtung aus einer Auswertung der Signalstärke empfangener Funksignale eine Änderung der räumlichen Präsenz des überwachten Raums ermittelt.
Bei den Funksignalen der ortsfest installierten Sensoren, die ihre Messwerte wie Temperatur, Gaskonzentration oder dergleichen mehr, in üblicher Weise drahtlos übertragen, werden sich deutliche Änderungen der Signalstärken ergeben, wenn Änderungen der räumlichen Präsenz auf den Übertragungswegen von den Sensoren hin zu der Empfangsvorrichtung statt finden. Eine solche Änderung kann durch eine sich dort bewegende Person erfolgen, das Einbringen eines entsprechend großen Gegenstandes oder dergleichen mehr. Aus einer Vielzahl der Änderungen von Signalstärken von in dem zu überwachenden Raum verteilten Sensoren, ggfls. weiteren, außerhalb des Raums angeordneten Sensoren, kann auch auf den Ort der Änderung der räumlichen Präsenz in dem überwachten Raum geschlossen werden. So kann beispielsweise festgestellt werden, ob jemand durch eine Türe einen leeren Raum betreten hat, ob noch sich bewegende Personen oder Gegenstände in dem Raum befindlich sind, so dass beispielsweise eine Lichtsteuerung das Licht einschalten kann, oder ob lediglich Fenster und/oder Türen geöffnet sind und sich möglicherweise bewegen. Entsprechend gemachter Vorgaben kann dann durch die Auswertevorrichtung eine Reaktion auf solche Vorgänge ausgelöst werden.
Das Verfahren wird umso genauer, je mehr Sensoren auch untereinander drahtlos vernetzt sind und vernetzte Sensoren über eine Auswertevorrichtung zur Feststellung der Signalstärken aufweisen. Hierdurch wird eine Vielzahl von Funkstrecken geschaffen, deren Störung eine Lokalisierung von Änderungen der räumlichen Präsenz des überwachten Raums ermöglichen. Die Zahl solcher Funkstrecken wird nochmals erhöht, wenn die Sensoren bidirektional vernetzt sind.
Für die Auswertung der Änderung der Empfangssignalstärken der einzelnen Sensoren bieten sich eine Reihe von Möglichkeiten an. Da nach der Erfindung die Sensoren ortsfest installiert sind, kann bevorzugt eine vergleichsweise einfache Auswertung der Änderung der Feldstärke und/oder eine Änderung der Empfangsleistung bspw. eines übertragenen Messwertsignals erfolgen. Auch hierbei ist wieder daran gedacht, dass dann eine gewisse Bandbreite der Empfangsleistung bzw. der Feldstärke vorgegeben wird, so dass erst nach einem Überschreiten einer Schwelle eine entsprechende Reaktion erfolgt.
Zweckmäßigerweise erfolgt die drahtlose Kommunikation aus Kostengründen und Verfügbarkeit von Technologien auf den bekannten ISM-Bändern, insbesondere bei 868 MHz, 2,4 GHz und/oder 5,8 GHz.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet darüber hinaus noch den Vorteil, dass aus Änderungen der Messwerte von Sensoren und aus der Auswertung der Signalstärke empfangener Funksignale einer Änderung der räumlichen Präsenz des überwachten Raums ermittelt wird. So kombiniert, können aus verschiedenen Informationen weitere Informationen gewonnen werden, die sonst nicht unmittelbar zugänglich wären. Eine solche Sensorfusion erlaubt die Kombination von beispielsweise Ultraschallsensoren, Temperatursensoren, Geräuschsensoren oder dergleichen, aus der dann eine Raumbelegung insgesamt erkannt werden kann.
Dabei ist es dennoch möglich, dass eine selbstlernende, adaptive Auswertung aller Signale erfolgt, so dass übliche Ruhezustände des Raums erkannt werden und keine Reaktionen auf eine geringfügige Änderung der Präsenz eines Raums erfolgen.
Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich von Sensoren gebildete Knoten eines Netzes schematisch dargestellt sind.
Die einzige 1 der Zeichnung zeigt beispielhaft vier Sensoren, die nahezu beliebige Aufgaben erfüllen können, auch durchaus unterschiedliche. So mag Sensor 1 die Temperatur überwachen, Sensor 2 ein Gasmelder sein, Sensor 3 ein Ultraschallsensor und strahlt der Sensor 4 lediglich Funksignale ab.
Die Sensoren 1 bis 4 sind ortsfest in einem zu überwachendem Raum 5 angeordnet. Die Sensoren 1 bis 4 sind bidirektional und drahtlos untereinander vernetzt, angedeutet durch die Doppelpfeile zwischen den Sensoren 1 bis 4. Dementsprechend verfügen die Sensoren 1 bis 4 sowohl über eine Sende- als auch über eine Empfangvorrichtung für die drahtlose Kommunikation.
Des Weiteren verfügt bei dem Ausführungsbeispiel jeder der Sensoren 1 bis 4 über eine nicht dargestellte Auswertevorrichtung für eine Auswertung der Signalstärke der von den übrigen drei Sensoren ausgehenden Funksignale. Ist den Sensoren 1 bis 4 jeweils eine Auswertevorrichtung noch zugeordnet, kann bei einer Änderung der Signalstärke der empfangenen Funksignale aufgrund einer Änderung der räumlichen Präsenz des überwachten Raums 5 durch einen solches feststellenden Sensor eine Reaktion erfolgen, beispielsweise eine Meldung an eine Zentraleinheit 6, die dann ggfls. einen Alarm auslöst.
Entsprechend den Sensoren 1 bis 4 wird auch die Zentraleinheit 6 über Sende- und Empfangsvorrichtungen verfügen und bidirektional mit den Sensoren 1 bis 4 drahtlos kommunizieren, so dass eine Vielzahl weiterer Funkstrecken aufgebaut werden und ein engmaschiges Netz entsteht. Darüber hinaus wird die Zentraleinheit 6 die Messwertsignale der Sensoren 1 bis 3 empfangen und auswerten, so hier den zeitlichen Verlauf der Temperatur, die von dem Sensor 1 gemessen wird, die Rauch- oder Gaskonzentration, gemessen von dem Sensor 2 und Bewegungsabläufe, festgestellt durch den Sensor 3.
Es wird ferner die Zentraleinheit 6 auch die von ihr empfangenen Funksignale der Sensoren 1 bis 4 überwachen und auf Änderungen der Signalstärke auswerten. Solches erfolgt ebenfalls durch jeden der Sensoren 1 bis 4 als Knoten des Funknetzes. Werden von einem Sensor signifikante Änderungen der Signalstärke der übrigen Sensoren und der Zentraleinheit 6 erkannt, wird dies an die Zentraleinheit 6 weitergegeben, die dann eine Reaktion beispielsweise in Form eines Alarms oder dergleichen auslösen wird.
Von Vorteil ist hierbei, dass durch eine solche Zentraleinheit 6 auch Änderungen der Messwerte der Sensoren 1 bis 4 berücksichtigt werden können, beispielsweise bei einem Brand durch den Anstieg der von dem Sensor 1 gemessenen Temperatur und der steigenden Gaskonzentration, gemessen von dem Sensor 2 bei nur äußerst geringfügigen Änderungen der Signalstärken der Funksignale durch beispielsweise Flammen und aufsteigende Rauchgase.
Andererseits wird durch eine solche Zentraleinheit 6 auch eine selbstlernende, adaptive Auswertung aller Daten ermöglicht, so das dass System problemlos erkennen kann, dass Änderungen der räumlichen Präsenz des überwachten Raums lediglich einem in normalen Umfang statt gefunden haben.

Claims

Verfahren für die Überwachung eines Raums mittels drahtlos kommunizierender Sensoren, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Raum fest installierte, Funksignale übertragende Sensoren vorgesehen sind, dass wenigstens eine Empfangsvorrichtung für den Empfang der Funksignale vorgesehen ist, dass der wenigstens einen Empfangsvorrichtung eine Auswertevorrichtung zugeordnet ist und dass die Auswertevorrichtung aus einer Auswertung der Signalstärke empfangener Funksignale eine Änderung der räumlichen Präsenz des überwachten Raums ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren drahtlos untereinander vernetzt sind und dass vernetzte Sensoren über eine Auswertevorrichtung zur Feststellung der Signalstärke aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren bidirektional vernetzt sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertung der Änderung der Feldstärke und/oder eine Änderung der Empfangsleistung eines übertragenen Funksignals erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Kommunikation auf ISM-Bändern erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus Änderungen der Messwerte von Sensoren und aus der Auswertung der Signalstärke empfangener Funksignale eine Änderung der räumlichen Präsenz des überwachten Raums ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine selbstlernende, adaptive Auswertung.