DE102014002164A1 - Room climate monitoring method and a room climate monitoring device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Raumklimaüberwachung von Räumen (1) mittels einer Raumklimaüberwachungsvorrichtung und eine dafür geeignete Raumklimaüberwachungsvorrichtung, die zumindest eine Überwachungseinheit (3) und zumindest eine Sensoreinheit (2) aufweist, die mit der zumindest einen Überwachungseinheit (3) operativ verbunden ist. In einem ersten Schritt wird die zumindest eine Sensoreinheit (2) an einem Fenster (4) oder einer Tür (5) oder einer Lüftungsvorrichtung des Raumes (1) angebracht. Hiernach werden Sensorwerte mittels eines Mehrachsensensors in der Sensoreinheit (2), die mit einer Stellung und/oder einer relativen Position und/oder Bewegung des Fensters (4) oder der Tür (5) oder der Lüftungsvorrichtung korrelieren, durch zeitabhängiges Messen eines Wertes zumindest einer Rotation und einer Beschleunigung des Mehrachsensensors und eines Erdmagnetfeldes erfasst. In einem weiteren Schritt wird zumindest ein Raumklimaparameter mittels eines Raumklimasensors, der mit der Überwachungseinheit (3) gekoppelt ist, erfasst und aus dem erfassten Raumklimaparameter Ist-Raumklimadaten erstellt. Die mittels des Mehrachsensensors erfassten Sensorwerte werden an eine Datenverarbeitungseinheit übertragen und mittels der Datenverarbeitungseinheit ausgewertet. Dabei wird die aktuelle Ist-Stellung und/oder relative Position und/oder Bewegung des Fensters (4) oder der Tür (5) oder der Lüftungsvorrichtung berechnet und die Ist-Raumklimadaten mit vorbestimmten Soll-Raumklimadaten verglichen. Bei Abweichung der Ist-Raumklimadaten von den vorbestimmten Soll-Raumklimadaten wird eine Meldung an eine Benutzerschnittstelle der Überwachungseinheit (3) ausgegeben.The present invention relates to a room climate monitoring of rooms (1) by means of a room climate monitoring device and a suitable room climate monitoring device having at least one monitoring unit (3) and at least one sensor unit (2), which is operatively connected to the at least one monitoring unit (3). In a first step, the at least one sensor unit (2) is attached to a window (4) or a door (5) or a ventilation device of the room (1). Hereinafter, sensor values by means of a multi-axis sensor in the sensor unit (2), which correlate with a position and / or a relative position and / or movement of the window (4) or the door (5) or the ventilation device, by measuring a value of at least one time-dependent Rotation and an acceleration of the multi-axis sensor and a geomagnetic field detected. In a further step, at least one room climate parameter is detected by means of a room climate sensor, which is coupled to the monitoring unit (3), and actual room climate data is created from the acquired room climate parameter. The sensor values detected by means of the multi-axis sensor are transmitted to a data processing unit and evaluated by means of the data processing unit. In this case, the current actual position and / or relative position and / or movement of the window (4) or the door (5) or the ventilation device is calculated and the actual indoor climate data compared with predetermined desired indoor climate data. If the actual indoor climate data deviates from the predetermined desired indoor climate data, a message is output to a user interface of the monitoring unit (3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Raumklimaüberwachung, kurz „Raumklimaüberwachung” und eine Raumklimaüberwachungsvorrichtung.The invention relates to a method for room climate control, in short "room climate monitoring" and a room climate monitoring device.
Wird in Räumen unzureichend geheizt oder gelüftet, insbesondere nach dem Kochen, Baden oder Duschen, steigt die Luftfeuchtigkeit an. Ist die Feuchtigkeit auf Dauer zu hoch, können sich Schimmelpilze an den Wänden bilden und nachweislich die Raumluft verschlechtern, wobei für den/die Raumnutzer gesundheitliche Risiken bestehen und sich die Gebäudesubstanz verschlechtert. Wird dagegen zu oft oder zu lange gelüftet, muss gerade im Winter stärker geheizt werden, was unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten ebenfalls nicht sinnvoll ist. Aus dem Stand der Technik sind daher verschiedene Einrichtungen und Verfahren bekannt, um ein optimales Lüftverhalten zu erreichen.If there is insufficient heating or ventilating in rooms, especially after cooking, bathing or showering, the humidity increases. If the humidity is too high in the long term, mold can form on the walls and can be shown to worsen the air in the room, causing health risks for the room user and worsening the building fabric. If, on the other hand, it is ventilated too often or too long, more heating is required in winter, which is also not sensible from an ecological and economic point of view. Therefore, various devices and methods are known from the prior art in order to achieve an optimal venting behavior.
In der
Die
Weitere Vorrichtungen, die u. a. zum Erkennen von Fensterstellungen verwendet werden können, sind aus der
Die
Nachteil des vorgenannten Standes der Technik ist insbesondere, dass Magnetfeldsensoren in vier Positionen vorkalibriert werden müssen und Metall in Fensterteilen oder einer Wand die Messung des Erdmagnetfeldes empfindlich beeinflusst. Die Messungen sind daher aufwändig einzustellen und ungenau, wodurch die Überwachung der Lüftungszeiten fehlerhaft ist.Disadvantage of the aforementioned prior art is in particular that magnetic field sensors must be precalibrated in four positions and metal in window parts or a wall sensitive to the measurement of the earth's magnetic field. The measurements are therefore complicated to set and inaccurate, whereby the monitoring of the ventilation times is faulty.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den jeweiligen Nutzer von Wohn-, Büro- und sonstigen beheizbaren und belüftbaren Räumen ein Verfahren zu ermöglichen, ein optimales und gesundes Raumklima zu erzeugen und zu erhalten, indem überwacht wird, ob ein Fenster oder eine Lüftungsvorrichtung geöffnet oder geschlossen ist oder wann das Fenster zur Lüftung geöffnet wurde, für wie lange und wie der Öffnungswinkel des Fensters oder der Lüftungsvorrichtung war.Based on this prior art, the present invention has the object to enable the respective users of residential, office and other heated and ventilated rooms a method to create and maintain an optimal and healthy indoor climate by monitoring whether a window or ventilation device is open or closed, or when the ventilation window has been opened, for how long and what was the opening angle of the window or ventilation device.
Diese Aufgabe wird durch eine Raumklimaüberwachung, resp. ein Verfahren zur Raumklimaüberwachung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.This task is performed by a room climate monitoring, resp. a method for room climate control with the features of
Die weitere Aufgabe, eine Vorrichtung zur Raumklimaüberwachung bereitzustellen, die einfach zu bedienen ist und zuverlässig das Raumklima überwacht, wird durch die Raumklimaüberwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 gelöst.The further object of providing a device for room climate monitoring which is easy to operate and reliably monitors the room climate is achieved by the room climate monitoring device having the features of independent claim 7.
Bevorzugte Ausführungsformen der Raumklimaüberwachung und der Raumklimaüberwachungsvorrichtung werden durch die Unteransprüche beschrieben.Preferred embodiments of the room climate control and the room climate monitoring apparatus are described by the subclaims.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Klimaüberwachung von Räumen mittels einer Raumklimaüberwachungsvorrichtung erfolgt, die eine oder mehrere Überwachungseinheit(en) und eine oder mehrere Sensoreinheit(en) aufweist, die mit der einen oder den mehreren Überwachungseinheit(en) operativ verbunden ist bzw. sind. Im Sinne der Erfindung heißt „operativ” unter Bezug auf „Operation”, nämlich Vorgang oder Arbeitsvorgang zur Ausführung eines Vorgangs oder Arbeitsvorgangs, so dass die Sensoreinheit und die Überwachungseinheit miteinander bevorzugt drahtlos kommunizieren, und Daten zur Auswertung, Speicherung und Steuerung austauschen. Die Datenkommunikation und Bearbeitung kann unter Beachtung aktueller Anforderungen an die Datensicherheit erfolgen, wobei die Daten kodiert und/oder verschlüsselt werden. Damit kann ausgeschlossen werden, dass so anonymisierte Daten von Dritten ausgespäht oder manipuliert werden.An embodiment of the method according to the invention provides that the climate monitoring of rooms takes place by means of a room climate monitoring device which has one or more monitoring unit (s) and one or more sensor unit (s), which is operatively connected to the one or more monitoring unit (s) or are. For the purposes of the invention, "operational" means with reference to "operation", namely operation or operation for carrying out a process or operation the sensor unit and the monitoring unit preferably communicate wirelessly with one another, and exchange data for evaluation, storage and control. The data communication and processing can take place in compliance with current data security requirements, the data being encoded and / or encrypted. This can be ruled out that so anonymized data are spied out or manipulated by third parties.
In einem ersten Schritt wird die Sensoreinheit an einem Fenster oder einer Tür oder einer Lüftungsvorrichtung des Raumes angebracht. Im Falle mehrerer vorliegender Fenster und Türen kann an jeder Tür oder jedem Fenster oder jeder Lüftungsvorrichtung eine Sensoreinheit befestigt werden.In a first step, the sensor unit is attached to a window or door or ventilation device of the room. In the case of several existing windows and doors, a sensor unit can be attached to each door or window or ventilation device.
Hiernach werden Sensorwerte mittels eines Mehrachsensensors in der Sensoreinheit, die mit einer Stellung und/oder einer relativen Position und/oder Bewegung des Fensters oder der Tür oder der Lüftungsvorrichtung korrelieren, durch zeitabhängiges Messen eines Wertes zumindest einer Rotation und einer Beschleunigung des Mehrachsensensors und eines Erdmagnetfeldes erfasst.Hereinafter, sensor values are correlated with a position and / or relative position and / or movement of the window or door or vent by means of a multi-axis sensor in the sensor unit by time-measuring a value of at least one rotation and one acceleration of the multi-axis sensor and one geomagnetic field detected.
In einem weiteren Schritt werden ein oder mehrere Raumklimaparameter mittels eines Raumklimasensors, der mit der Überwachungseinheit gekoppelt ist, erfasst und aus dem erfassten Raumklimaparameter Ist-Raumklimadaten erstellt, die ein aktuelles Raumklima des überwachten Raumes darstellen.In a further step, one or more room climate parameters are detected by means of a room climate sensor which is coupled to the monitoring unit, and from the acquired room climate parameter actual room climate data is created which represents a current room climate of the monitored room.
Die mittels des Mehrachsensensors erfassten Sensorwerte werden an eine Datenverarbeitungseinheit übertragen und mittels der Datenverarbeitungseinheit ausgewertet. Dabei wird die aktuelle Ist-Stellung und/oder relative Position und/oder Bewegung des Fensters oder der Tür oder der Lüftungsvorrichtung berechnet und die Ist-Raumklimadaten mit vorbestimmten Soll-Raumklimadaten verglichen.The sensor values detected by means of the multi-axis sensor are transmitted to a data processing unit and evaluated by means of the data processing unit. In this case, the current actual position and / or relative position and / or movement of the window or the door or the ventilation device is calculated and the actual indoor climate data compared with predetermined desired indoor climate data.
Bei Abweichung der Ist-Raumklimadaten von den vorbestimmten Soll-Raumklimadaten wird eine Meldung an eine Benutzerschnittstelle der Überwachungseinheit ausgegeben.If the actual indoor climate data deviates from the predetermined desired indoor climate data, a message is output to a user interface of the monitoring unit.
Die Raumklimadaten geben darüber Aufschluss, ob der Raum zu feucht, zu trocken, zu kalt, zu warm oder gut temperiert ist. Zum einfachen Vergleich der aktuell gemessenen Daten mit den bspw. aus generellen Erfahrungswerten oder einer Kalibrierung vorbestimmten Sollwerten kann ein Raumklima effektiv erfasst und schnell überwacht werden. So kann dargestellt werden, wie sich das Raumklima und das Lüftungs- und Heizverhalten über verschiedene Zeiträume hinweg verhält. Dabei wird erfasst, ob ein Fenster oder die Tür oder der Lüftungsvorrichtung geöffnet oder geschlossen ist, und dem Benutzer je nachdem, ob den Raumklimadaten zufolge ein Lüften oder Heizen notwendig ist, die entsprechende Meldung ausgegeben. Generelle Erfahrungswerte können bspw. der
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch die Verwendung des Mehrachsensensors eine höhere Auflösung der gemessenen Daten und damit eine genauere Überwachung der Raumklimadaten, da drei Sensoren zur Messung des Erdmagnetfelds sowie der Rotation und Beschleunigung des Mehrachsensensors darin integriert sind. Die Datenerfassung ist daher auch unabhängig von Störfaktoren, wie bspw. metallischen Anteilen in Fensternähe. Ferner kann ein für die Steuerung und Datenverarbeitung für den Mehrachsensensor spezielles Berechnungsverfahren, das ohne Wahrscheinlichkeitsberechnung auskommt, verwendet werden. Mittels einer dafür entwickelten Softwarebibliothek kann der Mehrachsensensor einen im Vergleich zu bisher verwendeten Einfachsensoren verringerten Drift aufweisen, wobei die gemessenen Sensordaten der drei integrierten Sensoren über geeignete Algorithmen miteinander verknüpft werden, wie bspw. ein proprietärer Kalmanfilter oder auch ein heuristischer Rechenalgorithmus. Bevorzugt kann der Mehrachsensensor mit einem eigenen Mikroprozessor verbunden sein, wobei er mit Hilfe der dafür ausgerichteten Softwarebibliothek angesteuert werden kann. Dadurch kann die Datenverarbeitungseinheit bei der Auswertung der erfassten Sensorwerte unterstützt werden und einen Drift der Werte kompensieren. Eine absolute und relative Bestimmung von Ort und Orientierung der Tür oder des Fensters oder der Lüftungsvorrichtung kann damit nahezu drift-frei ermöglicht werden.The inventive method allows by using the multi-axis sensor, a higher resolution of the measured data and thus a more accurate monitoring of indoor climate data, since three sensors for measuring the earth's magnetic field and the rotation and acceleration of the multi-axis sensor are integrated therein. The data acquisition is therefore independent of disturbing factors, such as. Metallic shares near the window. Further, a calculation method special to the control and data processing for the multi-axis sensor which can do without the probability calculation can be used. By means of a software library developed for this purpose, the multi-axis sensor can have a reduced drift compared to previously used single sensors, wherein the measured sensor data of the three integrated sensors are linked to each other via suitable algorithms, such as a proprietary Kalman filter or a heuristic calculation algorithm. Preferably, the multi-axis sensor can be connected to its own microprocessor, where it can be controlled by means of the software library designed for this purpose. As a result, the data processing unit can be assisted in the evaluation of the detected sensor values and compensate for a drift in the values. An absolute and relative determination of location and orientation of the door or the window or the ventilation device can thus be made almost drift-free.
Bevorzugt sieht die Erfindung vor, dass eine Kalibrierung der Sensoreinheiten automatisch ablaufen kann. Erfindungsgemäß kann der Mehrachsensensor in vorbestimmten Zeitabständen durch Erfassen und Mitteln von gleichförmigen Bewegungsmustern des Fensters oder der Tür oder der Lüftungsvorrichtung kalibriert werden. Diese Art der Kalibrierung kann auch als selbstlernend bezeichnet werden. Die Verzerrung des Erdmagnetfeldes durch eisenhaltige Elemente in der Umgebung der Sensoreinheit kann mittels des Kalmanfilters kompensiert werden. Dabei können dynamische und statische Einflüsse von magnetischen Feldern ausgerechnet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zunächst eine Kalibrierung in einer Nullposition durchgeführt, wobei nur noch die Größe der Öffnung des Fensters oder der Tür oder der Lüftungsvorrichtung eingegeben werden muss. Eine Kalibrierung in allen möglichen Positionen des Fensters oder Tür oder der Lüftungsvorrichtung entfällt. Unter Verwendung des Kalmanfilters werden die absolute bzw. relative Position der Sensoreinheit und die tatsächliche Öffnung des Fensters bzw. der Tür bestimmt. Zunächst kann eine Vorhersage mittels eines Systemmodells durch Errechnung eines ersten Steuerbefehlzustandes x(t – 1) mittels eines zweiten Steuerbefehlzustandes x(t) erfolgen. Hiernach wird mittels eines Messwertes z(t) eine Korrektur vorgenommen, wobei zunächst der Messwert auf übliche Weise gemessen und hiernach aus dem Steuerbefehlszustand x(t) ein Messwert z'(t) geschätzt wird. Hieraus kann ein Korrekturwert K berechnet und der Zustand x(t) durch einfache Addition von K korrigiert werden.Preferably, the invention provides that a calibration of the sensor units can take place automatically. According to the invention, the multi-axis sensor can be calibrated at predetermined time intervals by detecting and averaging uniform movement patterns of the window or the door or the ventilation device. This type of calibration can also be described as self-learning. The distortion of the earth's magnetic field by iron-containing elements in the vicinity of the sensor unit can be compensated by means of the Kalman filter. Dynamic and static influences of magnetic fields can be calculated. In a preferred embodiment, first a calibration in one Zero position performed, with only the size of the opening of the window or the door or the ventilation device must be entered. A calibration in all possible positions of the window or door or the ventilation device is eliminated. Using the Kalman filter, the absolute or relative position of the sensor unit and the actual opening of the window or door are determined. First, a prediction by means of a system model by calculation of a first control command state x (t - 1) by means of a second control command state x (t) take place. After this, a correction is made by means of a measured value z (t), the measured value first being measured in a customary manner and hereafter a measured value z '(t) being estimated from the control command state x (t). From this, a correction value K can be calculated and the state x (t) can be corrected by simple addition of K.
Ein weiterer Kalibrierungsschritt kann ferner den Raumklimasensor in die Kalibrierung mit einbeziehen, wobei ein zeitlich bekannter Raumklimaverlauf eines bestimmten Zeitabstandes, wie eines Tages, einer Woche etc. verwendet wird. Hierbei kann durch gezieltes, zeitlich abgestimmtes Öffnen und Schließen von Fenstern, Türen und Lüftungsklappen, d. h. Lüften ein solcher Raumklimaverlauf kalibriert werden.Another calibration step may further include the room climate sensor in the calibration, using a temporally known room climate history of a particular time interval, such as a day, a week, etc. This can be achieved by targeted, timed opening and closing of windows, doors and ventilation flaps, d. H. Ventilating such a room climate can be calibrated.
Die Erfindung kann ferner vorsehen, dass das Erfassen von Sensorwerten, die mit einer Stellung, einer relativen Position oder auch einer Bewegung des Fensters oder der Tür oder der Lüftungsvorrichtung korrelieren, in vorbestimmten Zeitabständen oder nur bei Änderung der Stellung, der relativen Position des Fensters oder der Tür oder der Lüftungsvorrichtung erfolgt. Alternativ kann auch nur eine Messung durch die Sensoreinheit erfolgen, wenn ein Wert von der Überwachungseinheit angefordert wird. Vorteilhaft kann dadurch eine minimale Datenübertragung erfolgen, weswegen weniger Rechenleistung und infolgedessen weniger Strom benötigt wird.The invention may further provide that the detection of sensor values that correlate with a position, a relative position or even a movement of the window or the door or the ventilation device, at predetermined time intervals or only when changing the position, the relative position of the window or the door or the ventilation device takes place. Alternatively, only one measurement can be made by the sensor unit when a value is requested by the monitoring unit. Advantageously, this can be done a minimal data transfer, which is why less computing power and consequently less power is needed.
Um einen oder mehrere Raumklimaparameter zu erfassen und Raumklimadaten zu erstellen, können mittels des Raumklimasensors zwei oder mehr Parameter aus der Gruppe Temperatur, Luftfeuchte, Sauerstoffgehalt und auch Schadgasgehalt, wie z. B. CO, CO2, Stickoxide, Schwefeloxide, Halogenverbindungen und insbesondere Chlorverbindungen innerhalb und ggf. außerhalb des Raumes erfasst bzw. gemessen werden. Auch kann Radioaktivität erfasst werden – so kann bspw. radioaktive Edelgas Radon gemessen und überwacht werden. Damit kann das Raumklima innerhalb des Raumes im Vergleich zum Klima außerhalb des Raumes abgeschätzt und die Raumklimadaten exakt bestimmt bzw. zusätzlich vorausgesagt werden. Vorteilhaft kann der Raumklimasensor zentral im Raum positioniert werden, um die Raumklimaparameter an einer zentralen Stelle im Raum zu messen. Der Raumklimasensor kann auch an einer anderen – für den Benutzer geeigneten – Position im Raum aufgestellt werden.To capture one or more room climate parameters and create indoor climate data, two or more parameters from the group temperature, humidity, oxygen content and also noxious gas content, such. B. CO, CO2, nitrogen oxides, sulfur oxides, halogen compounds and in particular chlorine compounds within and possibly outside the room are detected or measured. Also, radioactivity can be detected - so, for example, radioactive noble gas radon can be measured and monitored. Thus, the indoor climate within the room can be estimated in relation to the climate outside of the room and the room climate data can be precisely determined or additionally predicted. Advantageously, the room climate sensor can be positioned centrally in the room to measure the room climate parameters at a central location in the room. The room climate sensor can also be set up in another location - suitable for the user - in the room.
In einer Weiterbildung kann die Erfindung vorsehen, dass das Fenster bevorzugt ein kippbares Fenster, ein Schiebefenster, ein Dachfenster oder eine Lüftungsklappe ist. Eine Stellung des Fensters kann als gekippt, teilgeöffnet, vollgeöffnet oder geschlossen bezeichnet sein. Die Tür kann eine herkömmliche Tür oder auch eine Schiebetür sein. Eine Stellung der Tür kann teilgeöffnet, vollgeöffnet oder geschlossen sein. Lüftungsvorrichtungen im Sinne der Erfindung sind insbesondere Lüftungsklappen oder Windklappen an Wänden, Decken, wie sie z. B. in Küchen, Bädern oder auch anderen Räumen mit einer Ablufteinrichtung eingebaut sind. Die Lüftungsvorrichtungen können die Stellung geschlossen oder geöffnet oder teilgeöffnet aufweisen. Bisherige Systeme haben lediglich die Fensterstellung bzw. die Stellung des Fenstergriffs überwacht. Eine Überwachung des Raumklimas aufgrund der Stellung oder auch Position aller möglichen Fenster und Türen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum Stand der Technik verbessert.In a development, the invention may provide that the window is preferably a tiltable window, a sliding window, a skylight or a ventilation flap. A position of the window may be referred to as tilted, partially open, fully opened or closed. The door can be a conventional door or a sliding door. A position of the door can be partially opened, fully opened or closed. Ventilation devices according to the invention are in particular ventilation flaps or wind flaps on walls, ceilings, as they are for. B. are installed in kitchens, bathrooms or other rooms with an exhaust device. The ventilation devices may have the position closed or open or partially open. Previous systems have only monitored the window position or the position of the window handle. A monitoring of the room climate due to the position or position of all possible windows and doors is improved by the inventive method compared to the prior art.
Vorteilhaft können die Sensoreinheiten an einem Rahmen, einer Fläche oder einem Öffnungselement, insbesondere eines Griffs des Fensters oder der Tür oder der Lüftungsvorrichtung lösbar befestigt werden. Es ist nicht notwendig, eine spezielle Befestigungslösung an einem Griff oder dergleichen zu bieten. Die Sensoreinheiten weisen zur einfachen Anbringung an einer Befestigungsseite geeignete Befestigungsmöglichkeiten, wie bspw. eine lösbare Klebeverbindung, wie auf einer klebenden Folie, auf. Die Sensoreinheit kann auch schnell lösbar an der jeweiligen Raumverschließvorrichtung befestigt werden.Advantageously, the sensor units can be releasably attached to a frame, a surface or an opening element, in particular a handle of the window or the door or the ventilation device. It is not necessary to provide a special attachment solution to a handle or the like. The sensor units have for easy attachment to a mounting side suitable mounting options, such as. A releasable adhesive bond, such as on an adhesive film on. The sensor unit can also be fastened quickly releasably to the respective space closing device.
Um die empfindliche Elektronik und Sensorik der Sensoreinheit gegen Feuchtigkeit zu schützen, kann die Sensoreinheit mit Kunststoff vergossen sein. Bevorzugt weist die Sensoreinheit eine flache Form auf, so dass sie nahezu unauffällig angebracht werden kann.To protect the sensitive electronics and sensors of the sensor unit against moisture, the sensor unit may be encapsulated with plastic. Preferably, the sensor unit has a flat shape, so that it can be mounted almost inconspicuously.
Erfindungsgemäß kann bei Abweichung der Ist-Raumklimadaten von den vorbestimmten Soll-Raumklimadaten ein optischer oder auch ein akustischer Alarm ausgelöst werden. Alternativ können auch Aktoren zur Raumklimaregelung aktiv angesteuert werden. Bevorzugt können derartige Aktoren z. B. Lüfter, Stellmotoren, Klimaanlagen oder Steuerungsteile einer Heizung sein. Alternativ kann die Lüftungsvorrichtung selbst angesteuert und damit zum Lüften geöffnet oder geschlossen werden.According to the invention, if the actual indoor climate data deviates from the predetermined desired indoor climate data, an optical or also an acoustic alarm can be triggered. Alternatively, actuators for room climate control can also be activated actively. Preferably, such actuators z. Eg fans, Actuators, air conditioners or control parts of a heater. Alternatively, the ventilation device itself can be controlled and thus opened or closed for ventilation.
Ferner kann während die Sensoreinheit befestigt wird, eine Manipulationssicherung, wie eine Plombe oder eine elektronische Sicherung, aktiviert werden, die bei unsachgemäßer mechanischer Entfernung erkennbar zerstört wird, oder alternativ ein Signal an die Überwachungseinheit abgibt. Hierbei kann auch eine unerwünschte Zustandsänderung von Türen, Fenstern oder Lüftungsvorrichtungen, wenn bspw. das Fenster eingeschlagen, aufgehebelt oder die Tür aufgebrochen wird, detektiert und an eine Alarmeinheit zur Weiterverarbeitung weitergeleitet werden. Die gemessenen Sensordaten können dahingehend ausgewertet werden, ob ein Beschleunigungsgrenzwert o. ä. überschritten wird, wonach ein Alarm ausgegeben werden kann.Further, while the sensor unit is mounted, a tamper-resistant device, such as a seal or electronic fuse, can be activated, which is visibly destroyed if improperly mechanically removed or, alternatively, emits a signal to the monitoring unit. This can also be an undesirable change in state of doors, windows or ventilation devices, if, for example, the window taken, levered or the door is broken, detected and forwarded to an alarm unit for further processing. The measured sensor data can be evaluated as to whether an acceleration limit o. Ä. Is exceeded, after which an alarm can be issued.
Eine erfindungsgemäße Raumklimaüberwachungsvorrichtung zur Durchführung einer Raumklimaüberwachung weist eine oder mehrere Sensoreinheit(en), die an das Fenster oder die Tür oder die Lüftungsvorrichtung befestigt werden können, und eine oder mehrere Überwachungseinheit(en) zur Überwachung und Steuerung der Sensoreinheit(en) auf. Erfindungsgemäß weist die Sensoreinheit einen oder mehrere Mehrachsensensor(en) zur Messung des Erdmagnetfelds, einer Rotation und einer Drehbewegung des Mehrachsensensors und damit einer Zustandsänderung des Fensters oder der Tür auf.A room climate monitoring device according to the invention for performing a room climate control has one or more sensor unit (s) that can be attached to the window or the door or the ventilation device, and one or more monitoring unit (s) for monitoring and controlling the sensor unit (s). According to the invention, the sensor unit has one or more multi-axis sensor (s) for measuring the earth's magnetic field, a rotation and a rotational movement of the multi-axis sensor and thus a change in state of the window or the door.
Durch die Verwendung eines Mehrachsensensors kann insbesondere ein Raumklima effektiv und genau überwacht werden. Die parallele Verwendung mehrerer Sensoren und einer effektiven Auswertung der Messwerte ermöglicht eine Vorrichtung, die unempfindlich gegen Drift und Manipulation von außen ist. Ein verwendeter Mehrachsensensor integriert bevorzugt einen Erdfeldsensor, einen Gyrometer sowie einen Beschleunigungssensor. In den Mehrachsensensor können jedoch noch weitere Sensoren, wie ein Temperatursensor etc. integriert sein.By using a multi-axis sensor in particular a room climate can be monitored effectively and accurately. The parallel use of multiple sensors and an effective evaluation of the measured values allows a device that is insensitive to drift and manipulation from the outside. A used multi-axis sensor preferably integrates an earth field sensor, a gyrometer and an acceleration sensor. In the multi-axis sensor, however, other sensors, such as a temperature sensor, etc. may be integrated.
Die Raumklimaüberwachungsvorrichtung kann neben dem Mehrachsensensor in der Sensoreinheit oder auch in der Überwachungseinheit, weitere Sensoren aufweisen, wobei es auch vorgesehen sein kann, dass diese Sensoren in den Mehrachsensensor integriert werden. Bevorzugt können von der Sensoreinheit ein Temperatursensor zur Messung einer Innen- und/oder Außentemperatur, ein Feuchtsensor zur Messung einer Luftfeuchte, ein Sauerstoffsensor zur Messung des Sauerstoffgehalts, ein Schadgassensor zur Messung eines Schadgasgehaltes in der Luft, insbesondere auch zur Messung stickstoffbasierender Gase und Halogenverbindungen, und ein Sensor für Radioaktivität (z. B. durch Radon) oder organische Stoffe umfasst sein. Ferner kann ein weiterer Beschleunigungssensor zur Messung einer Bewegung des Fensters oder der Tür oder zusätzlich ein Barometer zur Messung eines Luftdrucks vorgesehen sein. Auch kann ein Präsenzmelder zur Detektion von Personen oder ein Sensor zur Messung der Helligkeit innerhalb bzw. außerhalb des Raumes vorgesehen sein. Die vorgenannten Sensoren können einzeln vorliegen. Alternativ sind auch Ausführungsformen mit einer beliebigen Kombination der Sensoren möglich. Die Vorrichtung kann hierdurch flexibel aufgebaut und für eine umfassende Raumklimaüberwachung genutzt werden.The room climate monitoring device may have, in addition to the multi-axis sensor in the sensor unit or in the monitoring unit, other sensors, and it may also be provided that these sensors are integrated into the multi-axis sensor. The sensor unit may preferably be a temperature sensor for measuring an inside and / or outside temperature, a humidity sensor for measuring a humidity, an oxygen sensor for measuring the oxygen content, a pollutant sensor for measuring a pollutant gas content in the air, in particular also for measuring nitrogen-based gases and halogen compounds, and a sensor for radioactivity (eg by radon) or organic substances. Furthermore, a further acceleration sensor for measuring a movement of the window or the door or additionally a barometer for measuring an air pressure can be provided. Also, a presence detector for detecting persons or a sensor for measuring the brightness inside or outside the room may be provided. The aforementioned sensors can be present individually. Alternatively, embodiments with any combination of the sensors are possible. The device can thereby be flexibly constructed and used for comprehensive room climate monitoring.
Vorteilhaft kann bspw. der Raumklimasensor in der Sensoreinheit selbst oder in der Überwachungseinheit integriert werden, wobei der Raumklimasensor den Temperatursensor zur Messung der Innentemperatur des Raumes und vorzugsweise den Feuchtsensor zur Messung einer Luftfeuchte aufweisen kann. Durch die Nähe der beiden Sensoren kann eine genaue Messung der Parameter, die mit dem Raumklima korrelieren, an einem Punkt im Raum erfolgen.Advantageously, for example, the room climate sensor can be integrated in the sensor unit itself or in the monitoring unit, wherein the room climate sensor can have the temperature sensor for measuring the internal temperature of the room and preferably the humidity sensor for measuring a humidity. Due to the proximity of the two sensors, an accurate measurement of the parameters that correlate with the room climate can be made at one point in the room.
Die eine oder mehreren Sensoreinheit(en) oder auch die Überwachungseinheit kann/können eine oder mehrere Benutzerschnittstelle(n) aufweisen. Bevorzugt ist dies ein Display zur Anzeige von Raumklimadaten. Die Benutzerschnittstelle kann neben einer digitalen Anzeige oder auch einer einfachen Signalanzeige auch ein Touchscreen mit Eingabemöglichkeit und geeigneter Menüführung sein. Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach zu konfigurieren oder auch unterschiedliche Werte anzeigen zu lassen. Mittels der Benutzerschnittstelle kann ferner eine Visualisierung der aktuellen Raumklimadaten ermöglicht werden. Die Überwachungseinheit kann dem Benutzer zentral im Raum anzeigen, wann er lüften sollte. In einer weiteren Ausführungsform kann auch eine separate Bedien- und Anzeigeeinheit möglich sein, die drahtgebunden oder drahtlos über Funk oder z. B. Bluetooth oder eine andere geeignete Schnittstelle erfolgt.The one or more sensor unit (s) or also the monitoring unit can have one or more user interfaces. This is preferably a display for displaying room climate data. In addition to a digital display or a simple signal display, the user interface can also be a touchscreen with an input facility and suitable menu navigation. This makes it possible to easily configure the device according to the invention or even to display different values. By means of the user interface, a visualization of the current indoor climate data can also be made possible. The monitoring unit can show the user centrally in the room when he should ventilate. In a further embodiment, a separate control and display unit may be possible, the wired or wireless via wireless or z. B. Bluetooth or another suitable interface.
Ferner kann die Raumklimaüberwachungsvorrichtung eine Zentraleinheit zur Überwachung und Steuerung der einen oder mehreren Überwachungseinheit(en) aufweisen, wobei die Zentraleinheit mit der Überwachungseinheit ebenfalls drahtlos operativ verbunden sein kann. Pro überwachten Raum kann eine Überwachungseinheit vorgesehen sein, die gemeinsam mit der Zentraleinheit verbunden sein können. Berechnungen, die die Überwachungseinheit in der Regel vornimmt, können auch durch die Zentraleinheit vorgenommen werden. Somit können alle Lüftungselemente, wie zum Beispiel Fenster oder Türen mit den vorgenannten Sensoreinheiten versehen werden und zentral in einer Überwachungseinheit mit einer Raumklimasensorik für Temperatur und Luftfeuchtigkeit überwacht und ausgewertet werden. Die Überwachungseinheit sendet die aktuellen Sensordaten dann weiter z. B. an eine Alarmanlage oder liefert die Sensordaten an die Zentraleinheit in der Wohnung, eines Hauses oder einer Etage, wo sie gespeichert und weiter verarbeitet werden können.Furthermore, the room climate monitoring device may have a central unit for monitoring and controlling the one or more monitoring unit (s), wherein the central unit may also be operatively connected to the monitoring unit wirelessly. Per monitored space, a monitoring unit may be provided, which may be connected together with the central unit. Calculations that the monitoring unit usually makes can also be made by the central unit become. Thus, all ventilation elements, such as windows or doors with the aforementioned sensor units can be provided and monitored and evaluated centrally in a monitoring unit with a room climate sensor for temperature and humidity. The monitoring unit then sends the current sensor data further z. B. to an alarm system or supplies the sensor data to the central unit in the home, a house or a floor, where they can be stored and processed further.
Erfindungsgemäß können die Sensoreinheit, die Überwachungseinheit und die Zentraleinheit jeweils eine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Kommunikation aufweisen. Die drahtlose Kommunikation kann durch Funk (in den Frequenzbereichen von 433 MHz, 868 MHz, 2,4 GHz, etc.) oder auch mit Proprietären oder üblichen Übertragungsstandards, wie z. B. ZigBee, Bluetooth, W-LAN etc. ausgebildet sein.According to the invention, the sensor unit, the monitoring unit and the central unit can each have a communication unit for wireless communication. The wireless communication can be radio (in the frequency ranges of 433 MHz, 868 MHz, 2.4 GHz, etc.) or with proprietary or common transmission standards, such. B. ZigBee, Bluetooth, W-LAN, etc. be trained.
Um eine Energieversorgung der Komponenten bereitzustellen, können sowohl die Sensoreinheit, die Überwachungseinheit, als auch die Zentraleinheit eine Versorgungseinheit, bevorzugt eine Solarzelle, und einen Energiespeicher zur Speicherung der durch die Versorgungseinheit erzeugten Energie und zur Bereitstellung der Energie für die Komponenten der Raumklimavorrichtung aufweisen. Erfindungsgemäß können verschiedene Energiequellen zum sog. „energy harvesting” verwendet werden, wie Solarzellen oder auch Vorrichtungen zum Thermoharvesting. Als Speichermedien können herkömmliche Energiespeichermedien, wie Batterien verwendet werden.In order to provide a power supply to the components, both the sensor unit, the monitoring unit, and the central unit can have a supply unit, preferably a solar cell, and an energy store for storing the energy generated by the supply unit and for providing the energy for the components of the room air conditioning apparatus. According to the invention, various sources of energy for so-called "energy harvesting" can be used, such as solar cells or devices for thermal harvesting. As storage media conventional energy storage media, such as batteries can be used.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Raumklimaüberwachungsvorrichtung eine Alarmeinrichtung aufweisen, die bei Abweichung der Ist-Raumklimadaten von den Soll-Raumklimadaten, d. h. Über- oder Unterschreitung von vorbestimmten Raumklimagrenzwerten einen optischen oder auch einen akustischen Alarm auslöst. Dadurch kann verhindert werden, das Fenster zu lange geöffnet bleiben oder Türen nicht verschlossen werden. Die Alarmeinrichtung kann auch ein Signal an einen Benutzer mittels einer SMS o. ä. senden, bspw. wenn er außer Haus ist.In a development of the invention, the room climate monitoring device can have an alarm device which, in the event of a deviation of the actual room climate data from the desired room climate data, ie. H. Exceeding or falling below predetermined room climate limits triggers an optical or an acoustic alarm. This can prevent the window from being left open too long or doors from being locked. The alarm device may also send a signal to a user by means of an SMS or the like, for example when he is out of the home.
Die jeweils errechneten Daten können erfindungsgemäß in einer Speichereinrichtung gespeichert werden. Diese ist der Datenverarbeitungseinheit zugeordnet, die ihrerseits in der Überwachungseinheit oder auch der Zentraleinheit vorliegen kann. Die erfassten oder auch berechneten Messwerte können auch lokal auf der Sensoreinheit gespeichert werden. Alternativ kann die Speichereinrichtung ein oder mehrere Speicherbereiche aufweisen. So kann zum Datenschutz oder als Manipulationsschutz ein Speicherbereich nur Rohdaten speichern, der vor einem Zugriff von außen geschützt ist, und die Daten dadurch nicht oder lediglich über eine separate, lokale Schnittstelle zugänglich sind. Ein zweiter Speicherbereich kann dann bereits (vor-)verarbeitete Daten speichern, die an eine weitere Datenverarbeitung weitergegeben werden können oder über eine einfach zugängliche Schnittstelle abgerufen werden können.The respectively calculated data can be stored according to the invention in a memory device. This is associated with the data processing unit, which in turn may be present in the monitoring unit or the central unit. The acquired or also calculated measured values can also be stored locally on the sensor unit. Alternatively, the memory device may have one or more memory areas. Thus, for data protection or as protection against tampering, a memory area can store only raw data which is protected against external access, and the data is therefore not accessible or only accessible via a separate, local interface. A second memory area can then already store (pre-) processed data that can be passed on to further data processing or can be retrieved via an easily accessible interface.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende Beschreibung und den Bezug auf die Figur deutlich und besser verständlich.Other embodiments of the invention, as well as some of the advantages associated with these and other embodiments, will become apparent and better understood by the following description and reference to the FIGURE.
Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Ansicht eines Raums mit einer erfindungsgemäßen Raumklimaüberwachungsvorrichtung.The sole figure shows a perspective view of a room with a room climate monitoring device according to the invention.
In der Figur ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Raumklimaüberwachung in einem Raum
Die Überwachungseinheit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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