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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen sowie eine Vorrichtung zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen. Solche Vorrichtungen werden insbesondere in Sanitärräumen verwendet.
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Vorrichtungen zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen sind beispielsweise nach Art von Wasserklosetts oder Urinale bekannt und weisen regelmäßig eine Spülung zum Spülen eines Aufnahmebeckens der Vorrichtung auf. Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Wasserklosetts und Urinale mit Sensoren bekannt, die auf Basis einer Anwesenheitserkennung eines Benutzers eine Spülung automatisch auslösen. Bei solchen Wasserklosetts und Urinalen erfolgt die Spülung stets mit der gleichen Spülmenge, sodass bekannte Wasserklosetts und Urinale einen vergleichsweisen hohen Wasserverbrauch aufweisen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen anzugeben, das sich durch einen geringen Wasserverbrauch auszeichnet. Darüber hinaus soll auch eine Vorrichtung zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen angegeben werden, die sich durch einen geringen Wasserverbrauch auszeichnet.
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Diese Aufgaben werden wird gelöst mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen weist zumindest die folgenden Schritte auf:
- a) Erfassen eines Körperschalls eines Aufnahmebeckens für die Körperausscheidungen;
- b) Auswerten des erfassten Körperschalls zur Bestimmung eines Betriebszustands der Vorrichtung oder eines Benutzerverhaltens;
- c) Ausführen einer Funktion der Vorrichtung in Abhängigkeit des bestimmten Betriebszustands oder Benutzerverhaltens.
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Das hier vorgeschlagene Verfahren wird insbesondere im Zusammenhang mit Wasserklosetts und/oder Urinalen verwendet. Gemäß Schritt a) wird ein Körperschall eines Aufnahmebeckens für die Körperausscheidungen erfasst. Das Aufnahmebecken dient insbesondere der Aufnahme von Körperausscheidungen, wie zum Beispiel Kot und/oder Urin, und weist einen Abfluss auf, durch den die Körperausscheidungen mit Hilfe einer Spülung in eine Kanalisation abgeführt werden können. Zudem besteht das Aufnahmebecken zumindest teilweise aus Keramik, Metall und/oder Kunststoff. Bei einem Körperschall handelt es sich um einen Schall, der sich in einem Festkörper, hier dem Aufnahmebecken, ausbreitet. Zur Erfassung des Körperschalls kann an dem Aufnahmebecken ein akustischer Sensor, beispielweise nach Art eines Kondensatormikrofons beziehungsweise MEMS-Mikrofons, angebracht sein. Dieser Sensor nimmt akustische Schwingungen in einem bestimmten Frequenzbereich, beispielsweise 0 Hz (Hertz) bis 20.000 Hz oder im Hörbereich des menschlichen Ohrs (16 Hz bis 19.000 Hz), auf. Die Schallwellen werden durch den Sensor in äquivalente, elektrische Signale umgewandelt. Die Breite des Frequenzbands, den der Sensor abdecken soll, kann über Filter eingeschränkt werden. Dies verringert den weiteren Aufwand bei der Auswertung, da nicht benötigte Frequenzen nicht bearbeitet werden müssen.
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In Schritt b) wird der erfasste Körperschall zur Bestimmung eines Betriebszustands der Vorrichtung oder eines Benutzerverhaltens ausgewertet. Hierzu werden die sich zeitlich verändernden elektrischen Signale durch eine geeignete Schaltung in digitale Informationen umgewandelt, welche von einer Steuerung, beispielsweise nach Art eines Mikrocontrollers, weiterverarbeitet werden können. Die Auswertung des erfassten Körperschalls kann insbesondere nach Art einer Spektrumsanalyse erfolgen. Hierbei kann durch den Sensor zunächst ein Ruheschall des Aufnahmebeckens erfasst werden. Die von dem Ruheschall abweichenden Signale werden bezüglich ihrer Frequenzanteile und Schallamplituden ausgewertet, um hierüber auf einen bestimmten Betriebszustand der Vorrichtung oder eines Benutzerverhaltens zu schließen. Dies erfolgt insbesondere über die Erkennung von charakteristischen Eigenschaften der (Körperschall-)Signale für bestimmte Betriebszustände der Vorrichtung oder Benutzerverhalten und/oder einen Vergleich der erfassten (Körperschall-)Signale mit entsprechenden Referenzsignalen für bestimmte Betriebszustände der Vorrichtung oder Benutzerverhalten, die zuvor in der Steuerung hinterlegt wurden. Die Referenzsignale können beispielsweise für den konkreten Anwendungsfall mittels entsprechender Versuche bestimmt und in der Steuerung abgespeichert werden.
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Wurde ein bestimmter Betriebszustand der Vorrichtung oder ein bestimmtes Benutzerverhalten erkannt, wird gemäß Schritt c) eine Funktion der Vorrichtung in Abhängigkeit des bestimmten Betriebszustands oder Benutzerverhaltens ausgeführt. Wird beispielsweise in Schritt b) eine Abgabe von Kot oder eine Abgabe von Urin als Benutzerverhalten festgestellt, kann in Schritt c) eine individuelle Spülmenge des Aufnahmebeckens eingestellt werden, um eine ausreichende Reinigung des Aufnahmebeckens mit einer minimalen Spülmenge einer Spülflüssigkeit, insbesondere Wasser, zu erzielen. Insbesondere kann beim Absetzen von Kot eine große Spülmenge (beispielsweise 5–15 l (Liter)) und bei der Absetzung von Urin eine geringe Spülmenge (beispielsweise 0,5–5 l) eingestellt werden. Durch die Anpassung der Spülmenge an den Betriebszustand der Vorrichtung oder das Benutzerverhalten kann der Verbrauch der Spülflüssigkeit zum Spülen des Aufnahmebeckens reduziert werden.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn es sich bei dem Betriebszustand der Vorrichtung zumindest um einen der folgenden handelt:
- a) Stellung eines Deckels des Aufnahmebeckens;
- b) Stellung einer Klosettbrille des Aufnahmebeckens;
- c) Nichtauslösung einer Spülung des Aufnahmebeckens;
- d) Nichtauffüllung der Spülung des Aufnahmebeckens;
- e) Undichtigkeit der Spülung;
- f) Verstopfung eines Abflusses des Aufnahmebeckens.
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Aus der logischen Verknüpfung dieser Informationen kann die erforderliche Spülmenge automatisch ermittelt oder eine Spülung des Aufnahmebeckens bei einer Störung unterbunden werden. Durch die Erfassung des Körperschalls des Aufnahmebeckens können somit auch Rückschlüsse über den individuellen Benutzungsablauf (Betriebszustände a) und b)) der Vorrichtung sowie Störrungen der Vorrichtung (Betriebszustände c) bis f)) erkannt werden. Insbesondere kann durch die Erfassung und Auswertung des Körperschalls des Aufnahmebeckens auch erkannt werden, ob an Armaturen oder Spülkästen Leckagen vorliegen. Diese äußern sich insbesondere durch Tropf- und/oder Fließgeräusche. Weiterhin ist ein Füllstand des Aufnahmebeckens mit Spülwasser über eine Resonanzfrequenz des Aufnahmebeckens bestimmbar.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn es sich bei dem Benutzerverhalten zumindest um eines der folgenden handelt:
- a) Absetzung nur von Urin;
- b) Absetzung nur von Kot;
- c) Absetzung von Kot und Urin;
- d) Absetzung weder von Kot noch von Urin;
- e) Reinigung des Aufnahmebeckens mit einer Toilettenbürste;
- f) Sitzen eines Benutzers der Vorrichtung auf dem Aufnahmebecken;
- g) Stehen des Benutzers der Vorrichtung vor dem Aufnahmebecken;
- h) Aktivieren einer Lichtquelle durch den Benutzer.
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Aus der logischen Verknüpfung dieser Informationen kann die erforderliche Spülmenge automatisch ermittelt und individuell an das jeweilige Benutzerverhalten angepasst werden. Bei den Benutzerverhalten a), e) und/oder g) kann beispielsweise die geringe Spülmenge (beispielsweise 0,5–5 l) und bei den Benutzerverhalten b), c) und/oder f) die große Spülmenge (beispielsweise 5–15 l (Liter)) verwendet werden. Bei dem Benutzerverhalten d) kann eine Spülung zudem vollständig unterbunden werden. Bei Erkennung des Benutzerverhaltens h) kann beispielsweise ein Energiesparmodus der Vorrichtung oder eine Sensitivität des Sensors erhöht werden. Wird weiter festgestellt, dass sich der Benutzer der Vorrichtung nähert, kann ein Deckel des Aufnahmebeckens automatisch geöffnet werden. Wird erkannt, dass sich der Benutzer von der Vorrichtung entfernt, kann der Deckel des Aufnahmebeckens automatisch geschlossen werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn es sich bei der Funktion zumindest um eine der folgenden handelt:
- a) Einstellung einer Spülmenge des Aufnahmebeckens;
- b) Schließen oder Öffnen eines Deckels des Aufnahmebeckens;
- c) Nachrichtenversand.
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Beim Nachrichtenversand kann es sich beispielsweise um eine automatische Störungsmeldung an eine Störungsmeldestelle, wie zum Beispiel einen Hausmeisters oder Reparaturservice, handeln, wenn insbesondere einer der zuvor genannten Betriebszustände c) bis f) vorliegt. Je nach Anwendungsfall können auch Verbrauchs- und/oder Betriebsdaten erfaßt und/oder übermittelt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Schritt b) für die Auswertung des erfassten Körperschalls zumindest ein Referenzmuster für zumindest einen Betriebszustand der Vorrichtung oder zumindest ein Benutzerverhalten verwendet wird. Bei dem Referenzmuster handelt es sich insbesondere um ein charakteristisches Signal des Sensors oder ein charakteristisches Frequenzspektrum für einen bestimmten Betriebszustand der Vorrichtung oder ein bestimmtes Benutzerverhalten. Dies bedeutet insbesondere auch, dass in der Steuerung für jeden zu erkennenden Betriebszustand der Vorrichtung oder für jedes zu erkennende Benutzerverhalten ein separates Referenzmuster abgespeichert ist. Der erfasste Körperschall beziehungsweise das ermittelte Frequenzspektrum wird insbesondere hinsichtlich der Amplituden, Frequenzen und Zeitverhalten mit den Referenzmustern verglichen, um so bei einer Übereinstimmung mit einem Referenzmuster auf den jeweiligen Betriebszustand der Vorrichtung oder das Benutzerverhalten zu schließen. Unter Zeitverhalten ist hierbei beispielsweise das sich über einen Zeitraum verändernde Verhalten beispielsweise eines Benutzers zu verstehen.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn während Schritt a) ein Energiesparmodus beendet wird, wenn der Körperschall eine Schaltschwelle übersteigt. Insbesondere wird ein Energiesparmodus des Sensors und/oder der Steuerung beendet.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn während Schritt a) eine Sensitivität eines Sensors zur Erfassung des Körperschalls des Aufnahmebeckens erhöht wird, wenn der Körperschall eine Schaltschwelle übersteigt.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch eine Vorrichtung zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen vorgeschlagen, die ein Aufnahmebecken mit einem Abfluss, eine Spülung und einen mit einer Steuerung datenleitend verbundenen Sensor zur Erfassung eines Körperschalls des Aufnahmebeckens aufweist, wobei die Steuerung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet und vorgesehen ist. Für weitere Einzelheiten wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
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1: eine Vorrichtung;
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2: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens;
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3: ein erstes Referenzmuster; und
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4: ein zweites Referenzmuster.
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen nach Art eines Wasserklosetts. Die Vorrichtung 1 weist hierzu ein Aufnahmebecken 2 mit einer Klosettbrille 4 und einem Deckel 3 auf. Zur Reinigung des Aufnahmebeckens 2 weist die Vorrichtung 1 ferner eine Spülung 5 auf, mittels der das Aufnahmebecken 2 mit einer bestimmten Spülmenge von Spülwasser spülbar ist. Weiterhin ist an dem Aufnahmebecken 2 ein Sensor 6 angebracht, der der Erfassung eines Körperschalls des Aufnahmebeckens 2 dient. Zur Auswertung des erfassten Körperschalls ist der Sensor 6 datenleitend mit einer Steuerung 7 verbunden. Mittels der Steuerung 7 kann ein Betriebszustand der Vorrichtung 1 oder ein Benutzerverhalten der Vorrichtung 1 bestimmt werden. In Abhängigkeit des bestimmten Betriebszustands der Vorrichtung 1 oder des Benutzerverhaltens kann durch die Steuerung 7 eine Spülmenge der Spülung 5 eingestellt werden. Hierzu ist die Steuerung 7 datenleitend mit der Spülung 5 verbunden.
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Die 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Vorrichtung 1 zur Aufnahme und Abführung von Körperausscheidungen. Der durch das Betreten eines (Sanitär-)Raums durch einen Benutzer, das Hochklappen des Deckels, das Hinsetzen des Benutzers auf das Wasserklosett, das Ablassen von Urin, das Ablassen von Kot oder die Benutzung einer WC-Bürste in dem hier nicht gezeigten Aufnahmebecken 2 erzeugte Körperschall in dem in der 1 gezeigten Aufnahmebecken 2 wird zunächst mittels des Sensors 6 erfasst (Position (a) im Ablaufdiagramm). Übersteigt dabei der Körperschall eine Schaltschwelle, wird ein Energiesparmodus der Steuerung (7) beendet und eine Sensitivität des Sensors 6 erhöht (Position (b) im Ablaufdiagramm). Das akustische Signal wird anschließend gefiltert und in Spektrum, Amplitude und Zeit aufgeteilt (Positionen (c) und (d) im Ablaufdiagramm). Anschließend erfolgt eine Auswertung des erfassten Körperschalls zur Bestimmung eines Betriebszustands der Vorrichtung (1) oder eines Benutzerverhaltens durch die Steuerung (7) (Positionen (e) und (f) im Ablaufdiagramm). Im Anschluss wird eine Funktion der Vorrichtung 1 in Abhängigkeit des bestimmten Betriebszustands oder Benutzerverhaltens ausgeführt (Position (g) im Ablaufdiagramm).
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Die 3 zeigt ein erstes Referenzmuster 8, wie es für das Absetzen von Kot in der Steuerung 7 gespeichert sein kann. Die 4 zeigt ein zweites Referenzmuster 8, wie es in der Steuerung 7 für das Absetzen von Urin gespeichert sein kann. Auf der Ordinate ist jeweils die Amplitude und auf der Abszisse der Frequenzbereich aufgetragen.
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Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung zeichnen sich insbesondere durch einen geringen Spülflüssigkeitsverbrauch aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Aufnahmebecken
- 3
- Deckel
- 4
- Klosettbrille
- 5
- Spülung
- 6
- Sensor
- 7
- Steuerung
- 8
- Referenzmuster
