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Die Erfindung betrifft eine Verbesserung des Komforts und Senkung des Energieverbrauchs durch automatisierte benutzerabhängige Steuerung eines elektrischen Geräts.
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In vielen Fällen kann der Komfort erhöht werden und/oder der Energieverbrauch gesenkt werden, wenn elektrische Geräte vom Benutzer nach seinen Wünschen gesteuert werden. So ist es selbstverständlich, dass ein Benutzer die Heizung zurückdreht, wenn es ihm zu warm ist. Auch können hierbei Automatisierungen erreicht werden, wie etwa eine nächtliche Temperaturabsenkung. Derartige Automatisierungen sind aber nicht imstande auf schwankende Bedürfnisse einzugehen. So nimmt beispielsweise eine nächtliche Temperaturabsenkung keine Rücksicht darauf, ob der Benutzer an einem Tag unvorhergesehen später oder früher als sonst ins Bett geht. Ein aktives Eingreifen des Benutzers erfolgt oft deshalb nicht, da der Benutzer zu träge ist oder gar einschläft.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine verbesserte Automatisierung zu schaffen. Diese Aufgabe wird insbesondere durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Abhängige Patentansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an.
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Erfindungsgemäß wird ein System zur Erfassung des Wachheitsgrads einer Person, die sich in einem Gebäude aufhält, vorgeschlagen. Dieses System weist eine Einheit auf, welche abhängig vom Wachheitsgrad der Person mindestens ein elektrisch steuerbares Gerät, welches sich in und/oder am Gebäude, befindet steuern kann. Auf diese Weise kann die Funktion des elektrisch steuerbaren Geräts den veränderten Wünschen einer weniger wachen oder gar schlafenden Person Rechnung tragen. Hierbei ist der Wachheitsgrad weit zu verstehen. Es ist nicht allein darauf abzustellen, ob die Person wirklich tief schläft oder hellwach ist. Auch leichtes Dösen kann bereits zu veränderten Wünschen führen. Der Begriff eines elektrisch steuerbaren Geräts ist weit zu verstehen. So fällt darunter beispielsweise auch eine Heizung, bei der die Wärme nicht elektrisch gewonnen wird, soweit die Steuerung elektrisch erfolgt. Auch muss es sich nicht um dauernd betriebene Geräte handeln. So könnten abhängig vom Wachheitsgrad der Person ein Rollladen oder ein Fenster einmal in die gewünschte Position gebracht werden.
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Dabei wird nicht verkannt, dass es bekannt ist, den Wachheitsgrad einer Person zu erfassen, insbesondere wenn die Person sicherheitsrelevante Tätigkeiten ausführen muss. So sind sogenannte Totmannschaltungen für Führer von Schienenfahrzeugen bekannt. Bei diesen Totmannschaltungen muss der Führer des Schienenfahrzeugs regelmäßig einen Schalter betätigen. Tut er dies trotz eines Warnsignals nicht, wird darauf geschlossen, dass der Führer nicht wach ist und das Schienenfahrzeug wird automatisch gebremst.
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Für Fahrer von Kraftfahrzeugen ist obiger Ansatz bisweilen untauglich. Zum einen kann der Fahrer eines Kraftfahrzeugs in vielen Fällen keinen Schalter betätigen, da der Straßenverkehr seinen Einsatz erfordert. Zum anderen wird es meist nicht als ausreichend angesehen, dass der Fahrer regelmäßig einen Schalter betätigen kann. Es wird meist ein höherer Wachheitsgrad gefordert. Hierzu wurden Verfahren entwickelt aus dem Verhalten der Augen auf den Wachheitsgrad zu schließen und davon abhängig Warnungen an den Fahrer auszugeben. Ein automatischer Eingriff in das Fahrzeug ist in der Regel nicht vorgesehen, da dies mitunter höhere Gefährdungen bewirkt als Gefährdungen vermieden werden.
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Der erfindungsgemäße Gedanke, den Wachheitsgrad einer Person, die sich in einem Gebäude aufhält, zu bestimmen und abhängig davon ein elektrisch steuerbares Gerät zu steuern, ist jedoch nicht bekannt. Der oben geschilderte Ansatz der Totmannschaltung wäre auch für das erfindungsgemäße System denkbar. Allerdings wäre dies mit Komforteinbußen für die Person verbunden, da das regelmäßige Betätigen eines Schalters sicher vielen Personen unangenehm wäre. Daher sollte im Regelfall die Erfassung des Wachheitsgrads ohne aktive Mitwirkung der Person möglich sein. Hierfür stehen verschiedene Ansätze zur Verfügung. Es ist auch zu betonen, dass vorliegend der Wachheitsgrad keinesfalls so verlässlich bestimmt werden muss, wie bei den geschilderten bekannten Systemen, bei denen der Wachheitsgrad aus Sicherheitsgründen überwacht wird.
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Unter Wachheitsgrad ist ein Maß dafür zu verstehen, wie wach eine Person ist. Auch der Zustand der Ermüdung soll im Rahmen der hier vorgestellten Erfindung ein Wachheitsgrad sein. Es ist nicht sinnvoll davon auszugehen, dass eine Person entweder wach ist oder nicht. Vielmehr gibt es eine weite Bandbreite von Wachheitsgraden. So drückt etwa der deutsche Begriff „hellwach” aus, dass eine Person sehr wach und aufmerksam sein kann. Auch wird bekanntlich zwischen Tiefschlaf und leichtem Schlaf unterschieden. Anstelle von „Wachheitsgrad” wird auch von „Müdigkeitsniveau” gesprochen.
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Ergänzend soll erwähnt werden, dass sich die Erfindung keineswegs auf das Ausschalten oder Einschalten des elektrisch steuerbaren Geräts beschränkt. Es ist auch möglich das elektrisch steuerbare Gerät anders zu betreiben, also beispielsweise leiser einzustellen, Programme mit ruhiger Musik zu wählen, eine andersfarbige Beleuchtung zu wählen und eine Vielzahl weiterer Maßnahmen.
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Das System kann zur Erfassung des Wachheitsgrads einen Augenpositionssensor und/oder einen Augenlidsensor und/oder einen Blickrichtungssensor und/oder einen Pulssensor und/oder einen Bewegungssensor und/oder einen Sleep-Tracker und/oder ein EEG umfassen. Auch kann die Temperatur gemessen werden und/oder Atemgeräusche untersucht werden. Diese Aufzählung ist sicher nicht vollständig, da eine weniger wache Person sich von einer wachen Person in vielerlei Hinsicht unterscheidet. So kann auch eine Bestimmung der Kopfposition bzw. -neigung für eine Analyse des Wachheitsgrades eingesetzt werden, z. B. wenn in Schlafposition die Augen der interessierenden Person nicht mehr detektierbar sind. Auch Kombinationen der vorgeschlagenen Vorrichtungen sind denkbar. Generell kann auch auf ohnehin vorhandene Erfassungseinheiten zurückgegriffen werden. Sollte die Person etwa einen Herzschrittmacher haben, können die vom Herzschrittmacher erfassten Aktivitätsdaten auch – normalerweise kabellos – übertragen werden und für das erfindungsgemäße System genutzt werden.
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In einer Ausführungsform handelt es sich beim elektrisch steuerbaren Gerät um ein Fernsehgerät. Dies ist insofern relevant als viele Menschen müde fernsehen und das Fernsehgerät dann ungewollt betrieben wird, auch wenn die Person vor dem Fernsehgerät eingeschlafen ist oder zumindest so wenig wach ist, dass die Person eigentlich gar nicht mehr fernsehen will oder kann, aber das Fernsehgerät nicht mehr ausschalten kann, zumindest zu wenig wach ist, dies zu tun. Nach einer Studie der Zeitschrift Apotheken-Umschau unter Menschen mit Einschlafschwierigkeiten verbringen 54% der Befragten ihre Zeit mit fernsehen, um einschlafen zu können. Man kann sich vorstellen, dass viele dieser Personen nach gewisser Zeit zu wenig wach sind, so dass der Betrieb des Fernsehgeräts keinen Nutzen bringt. Dies unterstreicht die Wichtigkeit und Nützlichkeit der Erfindung, insbesondere der Ausführungsform, bei der das elektrisch steuerbare Gerät ein Fernsehgerät ist.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann das System den Wachheitsgrad aus einer Augenmessung, die der Erzeugung eines dreidimensional wirkenden Bildes dienen soll, ermitteln. So wird bei vielen Fernsehgeräten zur Erzeugung eines dreidimensional wirkenden Bildes eine Augenmessung vorgenommen. Bei der Augenmessung kann es sich um eine Messung handeln bei der die Position und/oder Bewegung der Augen und/oder der Augenlider erfasst wird. Auch eine Erfassung der Blickrichtung ist denkbar. In Rahmen einer derartigen Messung kann beispielsweise auch festgestellt werden, ob die Augen etwa geschlossen sind. Die Einrichtung zur Augenmessung kann somit auch als Erfassungseinheit zur Erfassung des Wachheitsgrads dienen. Damit kann die Erfindung verwirklicht werden, indem lediglich die Steuersoftware eines bekannten Fernsehgeräts modifiziert wird. Damit kann bei marginaler Erhöhung der Kosten ein Nutzen für den Benutzer eines Fernsehgeräts geschaffen werden. Es versteht sich, dass auch andere steuerbare Geräte als ein Fernsehgerät unter Nutzung der zur Erzeugung eines dreidimensional wirkenden Bilds vorgenommenen Augenmessung gesteuert werden können, auch wenn dabei die Realisierung aufwendiger sein sollte.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann abhängig vom erfassten Wachheitsgrad eine Aufzeichnung der Fernsehsendung ausgelöst werden. Dabei sind verschiedene Kombinationen denkbar. So kann abhängig vom Wachheitsgrad das Fernsehgerät gleichzeitig mit der Aktivierung der Aufzeichnung der Sendung ausgeschaltet werden. Es kann aber auch eine Sendung aufgezeichnet werden und das Fernsehgerät dennoch eine gewisse Zeit weiter in Betrieb sein. Manche Menschen wünschen auch in einem Wachheitsgrad, in dem sie sich die Sendung nicht merken können und daher die Aufzeichnung sinnvoll ist, dennoch ein laufendes Fernsehgerät.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems können zur Erfassung des Wachheitsgrads Komponenten eines weiteren Systems, insbesondere einer Alarmanlage, genutzt werden. Damit kann die Erfassungseinheit zumindest teilweise durch die Komponenten des weiteren Systems ersetzt werden. Dies gestattet die Erfindung mit niedrigem Aufwand zu verwirklichen. So sind insbesondere Alarmanlagen oft ohnehin geeignet den Wachheitsgrad zu überwachen.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems können zur Steuerung des elektrisch steuerbaren Geräts Komponenten eines weiteren Systems, insbesondere eines Haussteuerungssystems, genutzt werden. So kann die in der Erfassungseinheit gewonnene Information über den Wachheitsgrad auch an eine in einem anderen System ohnehin vorhandene Steuereinheit übergeben werden. Ein Haussteuerungssystem, welches sich in sogenannten intelligenten Häusern befindet, ist ein Beispiel für ein solches weiteres System.
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Für die Datenübertragung vom erfindungsgemäßen System zu einem anderen System, wie auch im erfindungsgemäßen System selbst, vor allem Von der Erfassungseinheit zur Steuereinheit, können drahtlose Übertragungen zum Einsatz kommen. Vollständigkeitshalber soll erwähnt werden, dass das erfindungsgemäße System auch nur durch ein geeignetes Zusammenwirken von Komponenten ohnehin vorhandener Systeme gebildet werden kann. So kann etwa die Erfassungseinheit in einer Alarmanlage bereits vorhanden sein und die Steuereinheit in einem Haussteuerungssystem bereits ausgeführt sein.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems können abhängig vom Wachheitsgrad der Person eine Sitzposition und/oder Liegeposition eines Möbels eingestellt werden. Solange Personen wach sind, nehmen sie gerne eine Sitzposition und/oder Liegeposition ein, die nach dem Einschlafen nicht mehr optimal ist. Etwa vor dem Fernsehgerät einschlafende Personen nehmen oft eine ungesunde Haltung ein, die zu Beschwerden führen kann. Durch eine Verstellung der Sitzposition und/oder Liegeposition des Möbels kann dies vermieden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann abhängig vom Wachheitsgrad der Person eine Beleuchtung eingestellt werden. Häufig bevorzugen Menschen beim Einschlafen zunächst mehr Licht, wollen aber danach dunkel schlafen. Mit dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann das erreicht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann abhängig vom Wachheitsgrad der Person die Beheizung und/oder Klimatisierung des Raums oder Gebäudes, in dem sich die Person befindet, beeinflusst werden. Die Problematik der Heizungssteuerung ist eingangs bereits angerissen worden. Bleibt man beim Beispiel einer vor dem Fernsehgerät einschlafenden Person kann es gewünscht sein, dass bei sinkendem Wachheitsgrad die Temperatur im Raum erhöht wird, weil schlafende Menschen eher frieren. Es wäre aber auch denkbar, dass die Temperatur reduziert wird, wenn festgestellt wird, dass die Person eingeschlafen ist. Vor allem zugedeckte Personen sind mit niedrigeren Temperaturen zufrieden. Dabei könnte auch die Temperatur in weiteren Räumen reduziert werden. Weiterhin kann auch der morgendliche Wachheitsgrad erfasst werden. Wird festgestellt dass die Person aufwacht kann die Temperatur in gewünschten Räumen erhöht werden. Damit ist es möglich in Räumen dann die gewünschte Temperatur zu haben, wenn die Person tatsächlich aufwacht und nicht zu vorgewählten Zeiten.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kann abhängig vom Wachheitsgrad der Person eine programmierbare Steckdose angesteuert werden. Solche programmierbaren Steckdosen sind bekannt. Auf diese Weise können verschiedene Geräte gesteuert werden, auch wenn diese selbst nur erschwert angesteuert werden können. Es genügt über die programmierbare Steckdose die Stromzufuhr zu steuern.
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Wie bereits dargestellt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Senkung des Energieverbrauchs und/oder zur Erhöhung des Komforts, wobei der Wachheitsgrad einer Person erfasst wird und abhängig vom Wachheitsgrad der Person mindestens ein elektrisch steuerbares Gerät gesteuert wird.
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Dabei wird bevorzugt ein oben beschriebenes System genutzt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. Es stellen dar:
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1 die schematische Funktionsweise.
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2 eine fernsehende Person, deren Wachheitsgrad erfasst wird.
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3 schematisch geöffnete und geschlossene Augen im Vergleich
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Wie in 1 schematisch dargestellt, erfasst eine Erfassungseinheit den Wachheitsgrad einer Person. Dazu kann beispielsweise eine Kamera eingesetzt werden, die bestimmt, wie weit und ob die Augen geöffnet oder geschlossen sind. Der daraus bestimmte Wachheitsgrad wird an eine Steuereinheit weitergeleitet. Die Steuereinheit sendet ein Regelsignal an ein elektrisch steuerbares Gerät.
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Anhand von 2 wird das oben beschriebene Vorgehen am Beispiel einer fernsehenden Person näher erläutert. Eine Person 1 sitzt auf einem Sessel 2 und verfolgt eine Fernsehsendung vor einem Fernsehgerät 3. Bei brillenlosen 3-D Fernsehgeräten bestimmt eine Kamera 4 die Position der Augen 5 der Person 1 vor dem Fernsehgerät 3. Die Kamera 4 dient dabei auch als Erfassungseinheit für den Wachheitsgrad. Hierfür wird das Bild des Kopfes 6 der Person 1 zur Bestimmung der Position der Augen 5 weiter ausgewertet. Dazu wird die Öffnung der Augen 5 erfasst. Genauer gesagt wird geprüft, wie weit die Augenlider 7 die Augen 5 bedecken und daraus der Wachheitsgrad bestimmt. Fallen der Person 1 vor dem Fernsehgerät 3 die Augen 5 zu, bedecken also die Augenlider 7 die Augen 5, so wird die Aufnahme der gerade gezeigten Sendung gestartet und folgende Meldung eingeblendet: „Fernsehgerät wird abgeschaltet, wenn nicht innerhalb einer Minute eine Taste auf der Fernbedienung betätigt wird”. Bei diesem beispielhaften Zeitintervall von einer Minute handelt es sich um ein von der Person 1 einstellbares Zeitintervall. Entsprechend dieser Meldung wird das Fernsehgerät 3 dann nach einer Minute abgeschaltet, wenn die Person 1 keine Taste bedient. Alternativ kann, je nach vorher eingegebenem Wunsch der Person 1, in den Stand-by Modus geschalten werden.
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Dabei ist vorgesehen, dass die Kamera 4 die Person 1 erkennt, so dass für verschiedene Personen unterschiedliche Wunscheinstellungen möglich sind.
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Um die Bestimmung des Wachheitsgrades zu optimieren, werden zur Kalibration Bilder des Kopfes 6 der Person 1 mit offenen und geschlossenen Augen 5 aufgenommen. In 3a sind schematisch die Augen 5 einer wachen Person gezeigt. Es ist in 3a zu erkennen, dass die Augenlider 7 die Augen 5 nicht bedecken. In 3b hingegen ist ein Zustand gezeigt, bei dem die Augenlider 7 die Augen 5 vollständig bedecken. Die Bilder entsprechend 3a und 3b werden als Referenz bei der Bestimmung des Wachheitsgrads eingesetzt.
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Das von der Kamera 4 erfasste Bild wird im Betrieb laufend mit den Referenzbildern entsprechend 3a und 3b verglichen. Ist nahezu ausschließlich ein Bild ähnlich 3a zu sehen, wird davon ausgegangen, dass die Person 1 noch fernsehen kann. Zeigt sich häufiger oder gar andauernd ein Bild ähnlich 3b, so wird von einem zu niedrigen Wachheitsgrad ausgegangen und entsprechend die Meldung „Fernsehgerät wird abgeschaltet, wenn nicht innerhalb einer Minute eine Taste auf der Fernbedienung betätigt wird” ausgegeben. Dabei ist zu beachten, dass auch bei einer hellwachen Person immer wieder ein Bild entsprechend 3b zu erkennen ist, da ein regelmäßiger Lidschluss zur Befeuchtung der Augen 5 erforderlich ist.
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Zur optimierten Bestimmung des Wachheitsgrads ist eine Auswertung vorgesehen, wie oft die Person 1 nach Ausgabe der oben genannten Meldung „Fernsehgerät wird abgeschaltet, wenn nicht innerhalb einer Minute eine Taste auf der Fernbedienung betätigt wird” eine Taste betätigt. Überschreitet dieser Wert einen voreinstellbaren Wert, wird daraus gelernt, dass die Schwelle heraufzusetzen ist, also etwa weiter geschlossene Augen 5 gefordert werden. Damit verbessert sich die Qualität der Erfassung des Wachheitsgrads mit der Zeit weiter.
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Die vorstehenden Ausführungen sind nur beispielhaft und sollen die in den Ansprüchen definierte Erfindung nicht einschränken, sondern erläutern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Person
- 2
- Sessel, auf dem Person 1 sitzt
- 3
- Fernsehgerät
- 4
- im Fernsehgerät 3 eingebaute Kamera
- 5
- Augen der Person 1
- 6
- Kopf der Person 1
- 7
- Augenlider
