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Die Erfindung betrifft einen mobilen Sensorknoten. Insbesondere betrifft die Erfindung einen mobilen Sensorknoten zur verbesserten Interaktion zwischen einem Benutzer und einer technischen Einrichtung bzw. seiner Umgebung.
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Zur Interaktion zwischen einem Benutzer und einer technischen Einrichtung wie einem Gerät, einer Vorrichtung oder einem System sind zahlreiche Vorschläge gemacht worden. Um zu verhindern, dass der Benutzer das Gerät vor Ort bedienen muss, sind Fernbedienungen bekannt, von denen einige dazu eingerichtet sind, auch mehrere Geräte zu steuern. Alternativ dazu kann ein Benutzer mittels eines sogenannten Smartphones mit einem speziell dafür vorgesehenen Steuerprogramm ("App") eine Fernbedienung emulieren und das Gerät fernsteuern. Zur Fernsteuerung eines bestimmten Geräts ist es dann nötig, das Smartphone in einen Benutzermodus zu versetzen, wozu beispielsweise die Eingabe eines Codes erforderlich sein kann, anschließend das betreffende Steuerprogramm aufzurufen und dessen Initialisierung abzuwarten, bevor die Steuerung erfolgen kann. Die Bedienung eines Smartphones erfolgt üblicherweise konsequent mittels eines berührungsempfindlichen Bildschirms, sodass eine Eingabe zur Steuerung des Geräts stets die Beachtung eines gegenwärtig dargestellten Bildschirminhalts erfordert. Außerdem ist ein Smartphone üblicherweise einer Person zugeordnet, sodass dessen Benutzung an einer bestimmten Stelle, beispielsweise dem Wohnort der Person, üblicherweise nicht möglich ist, wenn sich die Person woanders aufhält. Darüber hinaus besteht ein potentielles Problem mit der Datensicherheit, wenn ein Smartphone verloren geht oder entwendet wird.
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Ähnlich verhält es sich mit der Darbietung von Informationen über Smartphones. Üblicherweise muss eine bestimmte Informationsquelle, beispielsweise ein Börsenticker, ein entfernter Sensor oder eine andere Informationsquelle, jeweils mit einem spezifischen Steuerprogramm angezeigt bzw. dargeboten werden. Häufig können mehrere Informationsquellen gebündelt werden, in diesem Fall ist die Konfiguration der Quellen jedoch häufig aufwändig und einige Informationsquellen sind nicht miteinander kompatibel. Sollen die Informationen gleichzeitig dargestellt werden, reicht häufig die zur Verfügung stehende Anzeigefläche nicht aus oder eine benutzergesteuerte Umschaltung zwischen den einzelnen Informationsquellen erfordert weitere Aufmerksamkeit und weitere Interaktion mit dem Benutzer.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Sensorik dergestalt zu kombinieren, dass eine Interaktion mit dem Gerät über Detektion von Bewegungen möglich ist und ferner die Sensorik genutzt wird, um den Umgebungszustand zu erfassen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines mobilen Sensorknotens mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein erfindungsgemäßer mobiler Sensorknoten umfasst eine Vielzahl Sensoren, eine Vielzahl Ausgabeeinrichtungen, eine drahtlose Kommunikationseinrichtung und eine Verarbeitungseinrichtung. Dabei ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, ein mittels der Kommunikationseinrichtung verbundenes Gerät auf der Basis von benutzergesteuerten Sensoreingaben zu steuern und dem Benutzer mittels der Ausgabeeinrichtungen Informationen aus dem Umfeld des Sensorknotens oder des Geräts darzubieten.
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Der Sensorknoten kann dazu dienen, eine verbesserte Interaktion des Benutzers zu ermöglichen. Insbesondere können unterschiedliche Informationen verbessert gruppiert, kanalisiert und miteinander verarbeitet werden. Mehrere Geräte können gleichzeitig oder nacheinander in verbesserter Weise gesteuert werden.
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Bevorzugterweise ist zur benutzergesteuerten Eingabe ein Initialsensor, ein Magnetfeldsensor und/oder ein Drehraten- oder Drehbeschleunigungssensor vorgesehen. Die aufgenommenen Daten können zu einem Parameter kombiniert werden, der zur Eingabe ausgewertet wird. Ein derartiger Sensor kann auch unter widrigen Umständen, beispielsweise mit Handschuhen, bedient werden. Beispielsweise kann der Sensorknoten gedreht, geschüttelt, gerichtet, geschwenkt oder geklopft werden, um eine vorbestimmte Benutzereingabe zu tätigen. Derartige Eingabemuster können einprägsamer sein als das Auslösen einer Funktion, die auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm angezeigt ist. Außerdem kann durch das Wegfallen eines komplexen Bildschirms der Sensorknoten mechanisch unempfindlicher sein. Ein Stromverbrauch, der mit einer aufwändigen Anzeigeeinrichtung, insbesondere einem berührungsempfindlichen Bildschirm, verbunden sein kann, kann darüber hinaus eingespart werden. In einer Ausführungsform sind keine Tasten, Hebel oder Knöpfe für die Bedienung des Sensorknotens 100 vorgesehen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann auch eine Bewegung des Benutzers aus einer vorbestimmten Entfernung, die mehrere Meter betragen kann, abgetastet und für die Bedienung des Sensorknotens ausgewertet werden. Die Abtastung kann insbesondere optisch erfolgen. Dadurch ist beispielsweise eine Gestensteuerung möglich, die es nicht erfordert, dass der Sensorknoten in die Hand genommen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine vollständig blinde Eingabe durch den Benutzer möglich. Die Flexibilität des mobilen Sensorknotens kann dadurch massiv gesteigert sein. Die Eingabe kann insbesondere erfolgen, ohne dass der Benutzer dem Sensorknoten seine visuelle Aufmerksamkeit schenkt. Der Sensorknoten kann während dem Durchführen einer anderen Tätigkeit, wie beispielsweise dem Autofahren, ermöglicht sein. Außerdem kann ein Benutzer mit einer Sehbehinderung den Sensorknoten vollständig bedienen. Auch eine Person mit einem Sehfehler, die ihre Sehhilfe gerade nicht trägt, kann den Sensorknoten problemlos bedienen. Auch eine dezente bzw. unauffällige Bedienung des Sensorknotens beispielsweise in einer Jacken- oder Manteltasche ist möglich. Eingaben, die besser verdeckt erfolgen, beispielsweise ein Notruf oder eine persönliche Benachrichtigung, können so verbessert ausgetauscht werden.
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Bevorzugterweise umfasst die Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer, der mittels eines Programms gesteuert ist, das gegenüber Erweiterung durch einen Benutzer geschützt ist. Eine Wartung oder Aktualisierung des Programms kann auf eine Weise erfolgen, die besonderes Wissen oder besondere Einrichtungen erfordert, beispielsweise im Rahmen eines Serviceeingriffs durch geschultes Personal.
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Insbesondere ist bevorzugt, dass die Integration unterschiedlicher Geräte bzw. Informationsquellen in ein gemeinsames Bedienkonzept nicht durch den Benutzer erledigt werden muss. Eine aufwändige Installation, Konfiguration und Wartung sind dadurch nicht erforderlich. Außerdem sinkt das Risiko, ein fehlerhaftes oder böswilliges Steuerprogramm in den mobilen Sensorknoten einzuschleppen. Eine einheitliche bzw. leicht nachvollziehbare Bedienweise kann es verbessert ermöglichen, einen Sensorknoten von einem Benutzer zu einem anderen weiterzugeben. Der Lernaufwand zur Bedienung des Sensorknotens muss dadurch nicht jedes Mal wiederholt werden. Neue Geräte oder Informationsquellen können im Rahmen einer Erneuerung des idealerweise einzigen Steuerprogramms für den Mikrocomputer behutsam eingepflegt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sensorknoten einem vorbestimmten Benutzer zugeordnet. In einer Variante kann der Sensorknoten in diesem Fall verbessert auf die Bedürfnisse seines zugeordneten Benutzers hin personalisiert sein. In einer anderen Variante kann ein Datenmissbrauch von Informationen, die nur für den zugeordneten Benutzer bestimmt sind, verbessert verhindert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt ist dazu eingerichtet, die Verarbeitungseinrichtung dazu anzusteuern, das mittels der Kommunikationseinrichtung verbundene Gerät auf der Basis von benutzergesteuerten Sensoreingaben zu steuern und dem Benutzer mittels der Ausgabeeinrichtungen Informationen aus dem Umfeld des Sensorknotens oder des Geräts darzubieten. Dazu kann das Computerprogrammprodukt ein korrespondierendes Verfahren implementieren.
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Der Sensorknoten kann bevorzugterweise energieautark betrieben werden. Mit anderen Worten kann der Sensorknoten dazu eingerichtet sein, mit Energie betrieben zu werden, die durch ein Element des Sensorknotens bereitgestellt wird, etwa mittels Energy Harvesting oder eines photovoltaischen Elements. In einer weiteren Ausführungsform kann der Sensorknoten eine Spule zur Bereitstellung elektrischer Energie auf der Basis eines elektromagnetischen Wechselfelds umfassen. So kann ein drahtloses Betreiben des Sensorknotens bzw. ein drahtloses Aufladen seines Energiespeichers ermöglicht sein. Dadurch kann eine drahtgebundene Energieversorgung des Sensorknotens überflüssig sein, sodass der Sensorknoten verbessert drahtlos betrieben werden kann.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine schematische Darstellung eines mobilen Sensorknotens und
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2 ein System mit dem Sensorknoten von 1
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1 zeigt einen mobilen Sensorknoten 100 in der bevorzugten physikalischen Form eines Würfels mit einer Kantenlänge von unter ca. 10 cm. Der Sensorknoten 100 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Elemente umfassen, die in 1 lediglich angedeutet sind. Bevorzugterweise ist der Sensorknoten 100 dazu eingerichtet, ständig in Funktionsbereitschaft zu sein, also praktisch nie vollständig ausgeschaltet zu werden. Eine unmittelbare Bedienbarkeit aus jedem Zustand heraus ist angestrebt. Insbesondere ist der Sensorknoten 100 als bevorzugt Ergänzung zu einem „smart phone“ ausgelegt, um beispielsweise eine wiederkehrend oder persönlich konfigurierbare Interaktion mit zu vereinfachen.
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Üblicherweise umfasst der Sensorknoten 100 wenigstens eine Verarbeitungseinrichtung 102, zwei oder mehrere Sensoren 104, zwei oder mehrere Ausgabeeinrichtungen 106 und wenigstens eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 108. Die Verarbeitungseinrichtung 102 umfasst bevorzugterweise einen programmierbaren Mikrocomputer. Bevorzugterweise wird hierfür ein Typ verwendet, der eine niedrige Stromaufnahme aufweist. Es ist ferner bevorzugt, dass die Verarbeitungseinrichtung 102 über einen oder mehrere Energiesparmodi verfügt, die das Abschalten von Peripherie, das Abschalten interner Funktionsblöcke, das Absinken einer Verarbeitungsgeschwindigkeit oder andere Maßnahmen zur Einsparung elektrischer Energie umfassen können. In einer Ausführungsform läuft auf der Verarbeitungseinrichtung 102 ein Betriebssystem ab, welches eine Laufzeitumgebung für ein Steuerprogramm bietet, mit dem die Sensoren 104, die Ausgabeeinrichtungen 106 und die drahtlose Kommunikationseinrichtung 108 gesteuert wird, wobei das Betriebssystem "cycle-less" ausgeführt ist, also nur dann aus einem Energiesparmodus aufgeweckt wird, wenn ein entsprechendes Ereignis vorliegt, und nicht nach einem festen Zeitraster.
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Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 108 ist bevorzugterweise zum Senden und Empfangen von Daten eingerichtet. Beispielsweise kann die Kommunikationseinrichtung 108 nach dem WLAN-, Bluetooth oder 802.15.4 Standard ausgeführt sein. Es können auch mehrere drahtlose Kommunikationseinrichtungen 108 vorgesehen sein. In einer Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung 102 dazu eingerichtet, drahtlose Signale mittels einer der drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 108 zu empfangen und erneut auszustrahlen, um die Reichweite der Signale zu erhöhen. Das Ausstrahlen kann auch über eine andere drahtlose Kommunikationseinrichtung 108 erfolgen als diejenige, über die die Signale empfangen wurden, um ein Gateway zu bilden.
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Zu den Ausgabeeinrichtungen 106 können beispielsweise eine Anzeige 120, ein Leuchtmittel 122, ein Vibrator 124 oder ein Lautsprecher 126 zählen. Die Anzeige 120 kann zur Ausgabe alphanumerischer und/oder grafischer Inhalte eingerichtet sein. Bevorzugterweise ist die Anzeige 120 nicht zur Ausgabe von Farben, sondern monochrom oder für Graustufen eingerichtet. Insbesondere kann ein sogenanntes E-Paper Display als Anzeige 120 verwendet werden. Dieser Anzeigetyp erhält einen Anzeigeinhalt auch ohne Stromfluss aufrecht und kann so besonders energiesparend eingesetzt sein. Alternativ kann auch ein anderer Anzeigetyp eingesetzt werden. Beispielsweise kann auch eine Farbanzeige, etwa auf LCD-Basis, verwendet werden. Zur Begrenzung einer Stromaufnahme können, je nach Typ der Anzeige 120, eine Auflösung gering oder eine Anzeigefläche klein sein.
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Die Leuchtmittel 122 können Leuchtdioden umfassen. Insbesondere können die Leuchtdioden unter einer transparenten oder semitransparenten Oberfläche des Sensorknotens 100 angebracht sein, sodass sie von außen wahrnehmbar sind. Die Leuchtmittel 122 können an charakteristischen Stellen des Sensorknotens 100 angebracht sein, wobei ihren Positionen Bedeutungsinhalte zugeordnet sein können. In einer Ausführungsform ist eines der Leuchtmittel 122 dazu eingerichtet, Licht in unterschiedlichen Farben abzugeben, wobei die Farbe wieder einem Bedeutungsinhalt zugeordnet sein kann. Der Vibrator 124 ist dazu eingerichtet, ein haptisches Signal abzugeben. Der Lautsprecher 126 kann einen vorbestimmten Frequenzgang haben, der außerhalb eines Frequenzgangs des Vibrators 124 liegt. Bevorzugterweise ist der Lautsprecher 126 so im Sensorknoten 100 gekapselt, dass er gegenüber Verschmutzung und Feuchtigkeit geschützt ist.
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Zu den Sensoren 106 können ein Gas-Sensor 140, ein VOC-Sensor 142, ein Temperatursensor 144, ein Drucksensor 146, ein Luftfeuchtesensor 148, ein Drehratensensor 150, ein Beschleunigungssensor 152, ein Magnetfeldsensor 154, ein Lichtsensor 156, ein Mikrofon 158, eine Kamera 160 oder ein Satellitennavigationsempfänger 162 zählen. In weiteren Ausführungsformen können auch ein Partikelsensor oder ein Bioaerosolsensor vorgesehen sein.
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Der VOC-Sensor 142 kann einen Sensor zum Nachweis flüchtiger organischer Verbindungen (VOC: Volatile Organic Compounds) umfassen. Schadstoffe, die beispielsweise aus Kunststoffen ausdünsten, können dadurch nachweisbar sein. In einer Ausführungsform kann auf der Basis des Sensorsignals des VOC-Sensors 142 ein CO2-Äquivalent bestimmt werden. Der Drucksensor 146 kann insbesondere einen Luftdruck aufnehmen. Auflösung und Messbereich des Drucksensors 146 erlauben es bevorzugterweise, eine barometrische Höhe, einen Wettereinfluss oder eine Bewegung des Sensorknotens 100 aufzunehmen. Die Sensoren, insbesondere der Gas-Sensor 140, der VOC-Sensor 142, der Drucksensor 146 und der Luftfeuchtesensor 148 können, ähnlich wie der Lautsprecher 126, so im Sensorknoten 100 gekapselt sein, dass sie die jeweilige Messgröße abtasten können, gleichzeitig aber beispielsweise gegenüber Verschmutzung geschützt sind. Der Drehratensensor 150, der Beschleunigungssensor 152 und der Magnetfeldsensor 154 können jeweils bevorzugterweise vom Mehrachsen-Typ, insbesondere vom Dreiachsen-Typ sein. Eine integrierte Ausführung von drei Dreiachsen-Sensoren ist als 9 DOF (DOF: Degrees of Freedom) bekannt und wird bevorzugt im Sensorknoten 100 eingesetzt.
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Weitere, optionale Elemente umfassen ein Gehäuse 180, eine Platine 182, eine Energieversorgung 184, einen Energiespeicher 186, eine induktive Ladeeinrichtung 188, eine drahtgebundene Schnittstelle 190 oder Passivbauteile 192. Zur Versorgung des Sensorknotens 100 mit Energie können auch Vorrichtungen zur Nutzung von Photovoltaik oder zum Energy Harvesting vorgesehen sein. Das Gehäuse 180 ist bevorzugterweise würfelförmig und nimmt die restlichen Bauelemente auf. In einer Ausführungsform ist das Gehäuse 180 dazu eingerichtet, in rauen Umgebungen, beispielsweise außer Haus, eingesetzt zu werden. Ein Schutzgrad gegenüber Feuchtigkeit, Stößen, Sonneneinstrahlung und Temperatur kann hierfür angepasst sein.
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Die Platine 182 kann zur elektrischen und mechanischen Verbindung von Bauelementen dienen. Die Energieversorgung 184 kann einen Energiehaushalt des Sensorknotens 100 verwalten und insbesondere ein Aufladen und Entladen des Energiespeichers 186 steuern. Bevorzugterweise ist der Sensorknoten 100 vollständig drahtlos angebunden. Daher ist es bevorzugt, den Energiespeicher 186 mittels der induktiven Ladeeinrichtung 188 an einem elektromagnetischen Wechselfeld aufzuladen, das von einer externen Ladeeinrichtung bereitgestellt werden kann. Alternativ dazu kann elektrische Energie auch über die drahtgebundene Schnittstelle 190 übermittelt werden. Die Schnittstelle 190 kann gleichzeitig einen Datenverkehr implementieren, beispielsweise nach dem USB-Standard. Die Passivbauteile 192 können beispielsweise Kapazitäten, Induktivitäten, Widerstände oder eine Antenne für die drahtlose Kommunikationseinrichtung 108 umfassen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Sensorknoten 100 zur Benutzung für ältere Menschen eingerichtet. Dazu können optische, haptische und akustische Meldungen besonders einfach und unterscheidbar ausgeführt sein. Bedienelemente für den Benutzer können besonders groß und einfach zu unterscheiden sein.
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2 zeigt ein System 200 mit dem Sensorknoten 100 von 1. In einer Ausführungsform umfasst das System 200 ein Gateway 205, das beispielsweise Teil eines Hausautomatisierungssystems sein kann. Hausfunktionen wie eine Heizungssteuerung, eine Lichtsteuerung oder eine Nebenkostenüberwachung können mittels des Gateways 205 durchgeführt werden. Dazu kann das Gateway 205 mit Sensoren oder Aktoren in dem zu automatisierenden Objekt verbunden sein. Bevorzugterweise besteht eine drahtlose Kommunikationsverbindung zu einem Satellitensensor 210. Der Satellitensensor 210 kann eine Untermenge der Funktionalität des Sensorknotens 100 umfassen.
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Weiter kann eine drahtlose Verbindung zwischen dem Sensorknoten 100 und einem Smartphone 215 bestehen. Zusätzlich oder alternativ kann das Smartphone 215 mit dem Gateway 205 drahtlos kommunizieren. Der Sensorknoten 100 ist bevorzugterweise in seiner Funktionalität dem Smartphone 215 nicht konkurrenzhaft nebengeordnet, sondern ergänzt die Funktionalität des Smartphones 215. Beispielsweise können komplexe Interaktions- und Konfigurationsaufgaben mittels des Smartphones 215 und ein täglicher Betrieb mittels des Sensorknotens 100 gesteuert werden. Sensible Daten können auch lokal auf dem Gateway 205 oder dem Sensorknoten 100 verarbeitet werden.
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Das Gateway 205 kann über ein Netzwerk 220 oder eine Cloud 225 auch anderweitig verfügbar gemacht werden. Beispielsweise kann ein Portal 230 vorgesehen sein, um das überwachte bzw. gesteuerte Objekt, in obigem Beispiel das Haus oder die Wohnung, mit einem Fernzugriff auszurüsten.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Benutzer auch von unterwegs, insbesondere an Bord eines Vehikels 235, beispielsweise eines Zugs, eines Kraftfahrzeugs, eines Schiffs oder eines Flugzeugs, einen Zugriff auf das überwachte Objekt tätigen. Die Verbindung kann drahtlos mittels eines weiteren Smartphones 215 oder eines anderen Mobilfunkknotens hergestellt werden. An Bord des Vehikels 235 können ein weiterer oder der gleiche Sensorknoten 100 wie oben und optional einer oder mehrere Satellitensysteme 210 angeordnet sein. In einer Ausführungsform dient der Sensorknoten 100 über die drahtlose Anbindung mittels des Smartphones 215 und des Netzwerks 220 der Interaktion eines Benutzers mit dem überwachten Objekt. In einer anderen Ausführungsform ist das überwachte Objekt das Vehikel 235 bzw. ein Teil davon und die Steuerung bzw. Überwachung oder der Informationsaustausch betrifft im Wesentlichen Objekte in den Grenzen des Vehikels 235.
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Ein Gerät 240 kann mittels der Kommunikationseinrichtung (108) mit dem Sensorknoten 100 datentechnisch verbunden sein. Das Gerät 240 kann beispielsweise eine Einrichtung in einem Wohnhaus, etwa eine Heizung, eine Klimatisierung, eine Lüftung, eine Energiesteuerung, eine Wasseraufbereitung oder eine Komfortfunktion umfassen. Insbesondere kann das Gerät 240 Teil eines Heimautomatisierungsnetzes sein. Das Gerät 240 kann jedoch auch ein eigenständiges Gerät sein wie ein Unterhaltungsgerät, ein Kommunikationsgerät oder ein weiterer Sensorknoten 100.
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Im Folgenden sollen einige mögliche Verwendungen des Sensorknotens 100 aufgezeigt werden.
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Ausgehend von der oben erwähnten Überwachung eines automatisierten Heims kann ein Parameter einer Einrichtung des Heims, beispielsweise der Heizung, mittels des Sensorknotens 100 eingestellt werden. Dazu kann der Sensorknoten 100 beispielsweise gedreht, geschüttelt oder in einer anderen vorbestimmten Weise bewegt werden. Beispielsweise kann die Vorlauftemperatur über eine entsprechende Bewegung des Sensorknotens 100 erhöht oder erniedrigt werden. Es kann auch möglich sein, mit dem Sensorknoten 100 direkt zu steuern. Beispielsweise kann mit dem Sensorknoten 100 auf eine Lampe an der Decke gezeigt werden. Dann wird der Sensorknoten beispielsweise gedreht, um das Licht der Lampe zu dimmen. In einem anderen Beispiel kann nach dem Auswählen durch Zeigen eine Jalousien- oder Rollladensteuerung mittels einer Vertikalbewegung des Sensorknotens 100 zur entsprechenden Bewegung veranlasst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Sensorknoten 100 dazu verwendet werden, eine Einrichtung oder ein Gerät in dem Objekt mittels Gesten zu steuern. Eine ähnliche Steuerung wird im Bereich von Spielekonsolen verwendet. Die Vorlauftemperatur der Heizung kann beispielsweise mittels einer vorbestimmten Geste des Sensorknotens 100 im Raum angehoben oder abgesenkt werden. Weitere Funktionen des automatisierten Heims, beispielsweise ein Öffnen eines Fensters oder ein Steuern einer Beleuchtungseinrichtung, können ebenfalls durch Gesten gesteuert werden. In noch einer weiteren Ausführungsform kann eine Steuerung eines Objekts dann ermöglicht sein, wenn sich der Sensorknoten physisch in der Nähe des Objekts befindet. Eine Auswahl des Objekts durch Annäherung ist dadurch möglich.
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Die Sensoren 106 des Sensorknotens 100 können in unterschiedliche Klassen eingeteilt sein. Beispielsweise kann zwischen Inertialsensorik und Umgebungssensorik unterschieden werden. Die Inertialsensorik kann dabei insbesondere den Drehratensensor 150, den Beschleunigungssensor 152 oder den Magnetfeldsensor 154 umfassen, während die restlichen Sensoren der Umgebungssensorik zugeordnet sein können.
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Die Sensordaten können für unterschiedliche Funktionen verwendet werden. Beispielsweise können Sensoren der Inertialsensorik zum Aufwecken des Sensorknotens aus einem energiesparenden Zustand verwendet werden. Außerdem kann eine Erkennung von Gesten, insbesondere in Verbindung mit weiteren Sensoren zur Benutzerinteraktion auf der Basis der Inertialsensoren erfolgen. Eine Orientierung einer Ausgabe auf der Anzeige 120 kann ebenfalls auf der Basis der Inertialsensoren gesteuert werden.
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Der Drucksensor 146 kann zur Darstellung lokaler Wetterbedingungen sowie zur Bestimmung einer barometrischen Höhe verwendet werden. Die barometrische Höhe kann ein Sensorwert für eine Gestik-Erkennung sein.
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Nimmt einer der Sensoren 106 einen Messwert auf, der oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, so kann mittels einer der Ausgabeeinrichtungen 104 eine entsprechende Benachrichtigung an den Benutzer ergehen. So kann der Benutzer beispielsweise vor einer erhöhten Kohlendioxidkonzentration, vor flüchtigen organischen Verbindungen, einer zu hohen oder zu niedrigen Temperatur, einem zu hohen Geräuschpegel, einer zu hohen ultravioletten Einstrahlung oder einer anderen Gefahr gewarnt werden.
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Die Interaktion zwischen dem Sensorknoten 100 und dem Benutzer erfolgt bevorzugterweise über die Anzeige 120, Lichtsignale des Leuchtmittels 122 in wenigstens drei verschiedenen Farben, Vibrationen des Vibrators 124 und/oder Tönen aus dem Lautsprecher 126. Die Daten der Sensoren 104 können miteinander in Kontext gesetzt werden, um die Umgebung des Sensorknotens 100 oder eine Eingabe des Benutzers verbessert zu erkennen.
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Weitere Anwendungsfälle des mobilen Sensorknotens 100 aus den Bereichen Gesundheit, Komfort, Energieeinsparung, Sicherheit und Sozialem umfassen:
- • Anzeige der Luftqualität mit Handlungsempfehlungen (z.B. Öffnen eines Fensters für eine vorbestimmte Zeitspanne, etwa zwei Minuten)
- • Detektion ob Fenster geöffnet ist. Beispielsweise im Heizfall (Außentemperatur < 15°C). Außentemperatur bekannt (selbst gemessen oder z. B. aus Cloud). Raumtemperatur 21°C => es wird geheizt. Temperaturabfall im Raum gemessen durch Sensorknoten 100 oder Satellitensensor 210 -> Sensorknoten 100 meldet Fenster offen, misst Luftqualität jetzt öfter -> sobald Luftqualität wieder als ausreichend gut bewertet: Signal an Benutzer, dass Fenster geschlossen werden kann. Wenn Temperatur im Raum wieder steigt: Indikator, dass Fenster wieder geschlossen -> Sensorknoten 100 geht wieder in energiesparenden Schlafmodus. Ferner möglich zur Anzeige auf z.B. externer App, dass Fenster/ Türe geöffnet ist.
- • Babyphon (misst ferner Luftqualität, übermittelt Schlafdauer (Erfassung z.B. über CO2, Mikrofon + ggf. Bewegung)). In diesem Fall kann das Smartphone 215 als darstellende Komponente dienen, zu dem vom Sensorknoten 100 Informationen drahtlos übermittelt werden.
- • Alarm, Timer, Wetterstation
- • Messung der Schlafdauer/Schlafphasen über Sensorknoten 100 durch intelligente Auswertung von Sensordaten (z.B. CO2, VOC)
- • Postdetektor: Am Briefkasten ist ein Satellitensensor 210 angebracht. Sobald Post eingeworfen wurde, färbt sich der Sensorknoten 100 in einer vorbestimmten Farbe ein.
- • Anzeigen von Informationen, beispielsweise Textnachrichten
- • Erinnerungsfunktion, insbesondere personalisiert. Beispielsweise für Menschen, die nach einem Einnehmen von Medizin den Sensorknoten 100 bewegen. In einer Ausführungsform kann dadurch eine Bestätigungsnachricht, etwa auf einem Smartphone, ausgelöst werden, sodass eine Bestätigung über die Einnahme der Medizin beispielsweise bei einem Pflege- oder Betreuungspersonal, vorliegt.
- • Falls der Sensorknoten 100 würfelförmig aufgebaut ist, kann er auch als Würfel verwendet werden. Beispielsweise kann die Farbe einer Raumbeleuchtung auf diese Weise erwürfelt werden.
- • E-Mail-Assistent: Bei Eingang von wichtigen Mails verfärbt sich der Sensorknoten 100.
- • Anzeige eines Energieverbrauchs, beispielsweise von Strom oder Heizenergie. Auch hierfür kann eine Leuchtfarbe des Sensorknotens 100 verändert werden.
- • Anzeige einer eigenen Stromerzeugung des überwachten Heims oder einer eigenen Stromnutzung.
- • Fortlaufende Anzeige von vorbestimmten Informationen, beispielsweise Preistickern, Reisepreisen, Strompreisen, Verkehrsstauungen oder eines Ladestatus des Energiespeichers 186
- • Anzeige eines Lieferstatus einer Sendung im Postversand. Dabei kann zwischen privaten und beruflichen Kontexten unterschieden werden.
- • Anzeige eines aktuellen Projektstatus. Ein aktuell bearbeitetes Projekt wird auf eine der Seiten des Gehäuses 180 des Sensorknotens 100 farblich markiert.
- • Ein- und Ausschalten oder Dimmen von Licht
- • Übernahme von Kalenderfunktionen und Anzeige wichtiger Termine (Erinnerungsfunktion, insbesondere für ältere Menschen).
- • Gesundheitsinformationen, beispielsweise bezüglich Kohlendioxid, VOC oder Feinstaub. Darauf basierende Handlungsempfehlungen können auf der Anzeige 120 ausgegeben werden.
- • Anzeige einer Aktivierung eines Hausalarmsystems sowie Ein- und Ausschalten der Alarmanlage.
- • Anzeige offener Fenster und Türen
- • Coming home/ leaving home Szenario. Sensorknoten 100 wird z. B. vor Verlassen des Hauses gedreht -> alle Geräte werden ausgeschaltet oder in Schlafmodus gesetzt, Rollladen werden heruntergelassen, das Licht wird ausgeschaltet und ggf. werden noch weitere Geräte gesteuert.
- • Bei Türklingeln Video/ Bild des Besuchers auf Anzeige des Sensorknotens 100
- • Sensorknoten 100 als mobiler Alarmsensor. Beispielsweise kann der Sensorknoten 100 in einem Ferienhaus als Alarmanlage betrieben werden. Werden von unterschiedlichen Sensoren 106 Messwerte registriert, die auf eine Gefahrensituation, einen Einbruch oder eine unbefugte Nutzung schließen lassen, so kann ein Alarm auf einem Smartphone 215 oder bei der Polizei ausgegeben werden
- • Ortung von Personen und deren Aktivitäten mit dem mobilen Sensorknoten 100
- • Ortung von Gegenständen in Kombination mit dem Sensorknoten 100. Wird der Sensorknoten 100 beispielsweise mit weiteren Gegenständen in eine Kiste verpackt und eingelagert, so können die Gegenstände anschließend geordnet werden, indem der Sensorknoten 100 geordnet wird.
- • Detektierung der Aktivität von Haustieren
- • Unterstützung für Taubstumme: Wird der Sensorknoten 100 bewegt, so wird auf der Anzeige 120 eine Nachricht ausgegeben
- • Inhaltsüberwachung. Beispielsweise kann mittels Nahfeldkommunikation mit Lebensmitteln durch den Sensorknoten 100 überwacht werden, welche Lebensmittel sich in einem Kühlschrank befinden. Das Ergebnis kann auf der Anzeige 120 des Sensorknotens 100, einem Smartphone 215 oder einer anderen Einrichtung angezeigt werden. Die Anzeige kann auch darauf beschränkt sein, welche Lebensmittel zeitnah verfallen
- • Detektierung von Rauch
- • Repeaterfunktion für drahtlose Netzwerke. Empfangene Signale eines ersten drahtlosen Netzwerks können verstärkt wieder ausgegeben werden. In einer weiteren Ausführungsform kann der Sensorknoten 100 auch als Gateway fungieren, der zwischen dem ersten und einem zweiten Netzwerk eine Umsetzung der übermittelten Informationen übernimmt.
- • Die Leuchtmittel 122 des Sensorknotens 100 können im Rhythmus einer über das Mikrofon 158 empfangenen Musik rhythmisch leuchten. Allgemein können die Leuchtmittel 122 auch eine Ausgabe über den Lautsprecher 126 optisch unterstützen.
- • Mehrere Sensorknoten 100 können eine hausinterne Sprechanlage bilden.
- • Mittels des Mikrofons 158 kann eine Spracheingabe in den Sensorknoten 100 erfolgen
- • Qualität oder Temperatur von Wasser kann durch den Sensorknoten 100 bestimmt werden
- • Umweltbelastungen wie eine ultraviolette Strahlung, Feinstaub oder Smog können durch den Sensorknoten 100 bestimmt werden. Die Leuchtmittel 122 können sich verfärben, falls ein Messwert einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt. Ein Benutzer kann über seine Berührung des Sensorknotens 100, gegebenenfalls in Zusammenhang mit einer Spracheingabe über das Mikrofon 158, identifiziert werden
- • Der Sensorknoten 100 kann als mobiler Lautsprecher verwendet werden, wobei intern abgespeicherte Töne oder über die drahtlose Kommunikationseinrichtung 108 empfangene Töne wiedergegeben werden können. Dadurch kann beispielsweise eine synchronisierte Tonausgabe des Sensorknotens 100 mit einer heimischen Stereoanlage erfolgen
- • Schrifterkennung. Durch Bewegung des Sensorknotens 100 mit der Hand kann eine Handschrift erkannt werden. Erkannte Wörter oder Symbole können auf der Anzeige 120 oder anderweitig ausgegeben werden.
- • Gymnastik Würfel. Gibt Bewegungen vor, die von Kunden/ Patienten ausgeführt werden
- • Spielwürfel (evtl. in Kombination mit (wasserdichter) gaming shell). Kinder können Würfel z.B. werfen und dabei die Höhe, Beschleunigung, Geschwindigkeit usw. messen
- • Linked Life: In Kombination mit weiterem Würfel oder Smartphone. Drehen des einen Würfels, Signal (z.B.) Licht auf anderem Würfel -> ich denke gerade an dich
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In einer weiteren Ausführungsform kann eine Umgebung des Sensorknotens 100 auch an Bord des Vehikels 235 erfolgen. Beispielsweise kann eine Luftqualität fortlaufend ermittelt werden. An Bord eines Kraftfahrzeugs kann mittels des Sensorknotens 100 bestimmt werden, welche Personen sich an welcher Stelle im Kraftfahrzeug aufhalten und ob es sich bei ihnen jeweils um Erwachsene oder Kinder handelt. Diese Informationen können an Bord des Vehikels 235 oder außerhalb weiterverarbeitet werden. Beispielsweise kann eine Klimaanlage an Bord des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der erkannten Personen gesteuert werden.
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Durch den Sensorknoten 100 können Funktionen des Heimnetzwerks auch an Bord des Vehikels 235 durchgeführt werden. So kann ein intelligentes Vehikel 235, insbesondere ein intelligentes Kraftfahrzeug ("Smart Car") realisiert werden. Der Sensorknoten 100 und gegebenenfalls einer oder mehrere Satellitensensoren 210 sind bevorzugterweise drahtlos miteinander vernetzt. Dadurch kann ein Sensornetzwerk an Bord des Vehikels 235 aufgespannt werden. Die gesammelten bzw. verarbeiteten Informationen können über Ausgabemittel des Vehikels 235 ausgegeben werden. In einer Ausführungsform werden die Daten des Sensorknotens 100 mit anderweitig an Bord des Vehikels 235 erhobenen Daten, beispielsweise aus der Klimaanlage, verarbeitet und gemeinsam ausgegeben oder nach außerhalb des Vehikels 235 übermittelt. Die Informationen können so über das Netzwerk 220 oder die Cloud 225 zugreifbar sein. Ein Komfort für die Personen an Bord des Vehikels 235 kann so gesteigert sein. Eine gesundheitliche Belastung eines Insassen des Vehikels 235 kann gesenkt sein.
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Der Sensorknoten 100 und gegebenenfalls der Satellitensensor 210 können fest an Bord des Vehikels 235 verbaut sein oder nachträglich dort angebracht werden. Bevorzugterweise ist der Sensorknoten 100 in jedem Fall mobil und kann insbesondere einem Benutzer zugeordnet sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Benutzer den Sensorknoten 100 stets bei sich trägt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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