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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungseinheit eines Laderaums eines Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Laderaums eines Fahrzeugs.
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Es ist bekannt, dass Fahrzeuge Laderäume aufweisen, in denen Gegenstände als Ladung transportiert werden. Beispielsweise werden mit Hilfe von Lastkraftwagen große Mengen von Ladung transportiert, wobei die Ladung stets gegen Verrutschen zu sichern ist. Wird dies nicht durchgeführt, so besteht die Gefahr einer Beschädigung der Ladung.
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Aus dem Stand der Technik sind Möglichkeiten der Ladungsüberwachung bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass bei fehlerhafter Sicherung der Ladung Bewegungen von Ladung in einem Ladungsraum eines Fahrzeugs zuverlässig erkannt wird. Das Dokument
DE 10 2014 226 108 A1 offenbart hierzu ein Verwenden von Ultraschallsensoren, um Ladungsbewegungen erfassen zu können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Überwachungseinheit erlaubt ein sicheres und zuverlässiges Überwachen eines Laderaums von Transportmitteln, insbesondere Fahrzeugen. Dadurch sind Beschädigungen von Ladungsteilen frühzeitig erkennbar. Außerdem kann vor kritischen Zuständen gewarnt werden, die durch Verrutschen von Ladungsteilen auftreten. Außerdem ermöglicht die Überwachungseinheit ein Nachverfolgen von Beschädigungen von Ladungsteilen.
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Die erfindungsgemäße Überwachungseinheit eines Laderaums eines Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, umfasst zumindest einen Schallsensor, eine Auswerteeinheit und eine Ausgabeeinheit. Der Schallsensor dient zum Erfassen von Schallwellen aus dem Laderaum. Die Auswerteeinheit erlaubt ein Klassifizieren, ob das Schallsignal beim Betrieb des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, üblich ist oder durch Ladung innerhalb des Laderaums generiert ist. Die Ausgabeeinheit schließlich dient zum Ausgeben einer Warnung, wenn das Schallsignal durch die Ladung innerhalb des Laderaums generiert ist. In diesem Fall ist die Gefahr einer unzureichenden Sicherung und/oder einer Beschädigung zumindest eines Teils der Ladung gegeben. Dies wird durch die Überwachungseinheit frühzeitig erkannt, sodass ein Führer des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, entsprechende Gegenmaßnahmen ausführen kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen eines Laderaums eines Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, umfasst die folgenden Schritte: Zunächst erfolgt ein Erfassen eines Schallsignals aus dem Laderaum mittels zumindest eines Schallsensors. Anschließend erfolgt ein Klassifizieren des Schallsignals mittels einer Auswerteeinheit um festzustellen, ob das Schallsignal beim Betrieb des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, üblich ist oder durch Ladung innerhalb des Laderaums generiert wird. Zuletzt erfolgt ein Ausgeben einer Warnung mittels einer Ausgabeeinheit, wenn das Schallsignal durch die Ladung innerhalb des Laderaums generiert wird. In diesem Fall liegen entweder eine unzureichende Sicherung und/oder eine Beschädigung der Ladung vor. Somit kann der Führer des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, gewarnt werden und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten.
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Das Klassifizieren, ob das Schallsignal beim Betrieb des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, üblich ist oder seinen Ursprung in der Ladung selbst hat, erfolgt insbesondere nach einem Ausschlussprinzip. Bei dem Ausschlussprinzip wird überprüft, ob das Schallsignal von einem Geräusch des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, stammt, das beim Betrieb des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, üblich ist. ist dies nicht der Fall, so muss das Schallsignal von einem Geräusch von der Ladung stammen. Zusätzlich kann diese Feststellung validiert werden, indem überprüft wird, ob das Schallsignal einem Geräusch entspricht, das für Ladungen charakteristisch ist. Solche charakteristischen Geräusche sind insbesondere Rumpeln, Poltern, Knallen, Schlagen, Schleifen, Dröhnen, Klirren, oder ähnliches.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bevorzugt ist die Auswerteeinheit eine Rechenvorrichtung, die ein neuronales Netz aufweist. Anhand des neuronalen Netzes können die Schallsignale klassifiziert werden. Dabei ist eine Unterscheidung, ob die Schallsignale von Geräuschen stammen, die bei dem Betrieb des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, üblich sind oder durch die Ladung erzeugt werden einfach und zuverlässig durchführbar.
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Der Schallsensor umfasst bevorzugt einen Beschleunigungssensor zum Erfassen von Körperschall. Der Beschleunigungssensor ist hierzu an eine Wand und/oder einem Boden des Laderaums anzubringen. Somit kann der Schallsensor von der Ladung ausgehenden Körperschall zuverlässig erfassen.
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Alternativ oder zusätzlich umfasst der Schallsensor ein Mikrofon zum Erfassen von Luftschall. Das Mikrofon kann an beliebiger Stelle innerhalb des Laderaums angebracht werden. Dabei werden Schallsignale der Ladung innerhalb des Laderaums nahezu ungedämpft empfangen. Somit stehen hochwertige Schallsignale zur Verfügung, anhand derer festgestellt werden kann, ob die Ladung ordnungsgemäß gesichert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein bildgebender Sensor vorhanden. Der bildgebende Sensor ist zum Erfassen des Laderaums ausgebildet. Dabei ist der bildgebende Sensor von der Ausgabeeinheit aktivierbar. Der bildgebende Sensor wird von der Ausgabeeinheit dann aktiviert, wenn das Schallsignal durch die Ladung innerhalb des Laderaums generiert ist. Somit kann ein Führer des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, verifizieren, dass tatsächlich eine Gefahr innerhalb des Laderaums droht. Der Führer des Transportmittels kann dann entscheiden, welche geeigneten Gegenmaßnahmen ausgeführt werden können. Bevorzugt lässt sich anhand des Schallsensors ermitteln, aus welcher Richtung das Schallsignal ausgesandt wurde. Der bildgebende Sensor ist bevorzugt beweglich ausgebildet. Dadurch kann der bildgebende Sensor auf denjenigen Bereich des Laderaums ausgerichtet werden, aus dem das Schallsignal ausgesandt wurde. Somit kann eine mögliche Gefahrenquelle schnell und zuverlässig identifiziert werden.
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Das Schallsignal wird vorteilhafterweise anhand von charakteristischen Merkmalen klassifiziert. Die charakteristischen Merkmale umfassen zumindest eine Zeitgröße und/oder zumindest eine frequenzbasierte Größe des Schallsignals. Die Auswerteeinheit umfasst dazu eine Charakterisierungseinheit, die zum Ermitteln solcher charakteristischer Merkmale ausgebildet ist. Zusätzlich umfasst die Auswerteeinheit eine Klassifizierungseinheit, in der anhand der charakteristischen Merkmale die Klassifizierung durchgeführt wird.
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Besonders bevorzugt umfasst die genannte Zeitgröße des Schallsignals einen Signalpegel und/oder einen Mittelwert und/oder eine Standardabweichung und/oder eine Kurtosis und/oder einen Crest-Faktor. Ebenso ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die frequenzbasierte Größe des Schallsignals einen Terzpegel und/oder eine Rauheit und/oder eine Impulshaltigkeit umfasst. Anhand dieser Werte lassen sich charakteristische Merkmale des Schallsignals extrahieren, die für die Klassifizierung verwendet werden können. Somit ist nicht notwendig, das gesamte Schallsignal zu verarbeiten, um die Klassifizierung durchzuführen.
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Die Klassifizierung erfolgt bevorzugt anhand statistischer Distanzmaße und/oder neuronaler Netze. Diese Möglichkeiten sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise bei Identifizierung von Musikstücken weit verbreitet eingesetzt. Die bekannten Maßnahmen lassen sich vorteilhaft adaptieren, um anhand des Schallsignals festzustellen, ob dies von einem üblichen Geräusch des Transportmittels, insbesondere Fahrzeugs, oder von der Ladung stammt.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Ansicht einer Überwachungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Laderaum eines Fahrzeugs.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt schematisch eine Überwachungseinheit 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die in einem Laderaum 8 eines Transportmittels angeordnet ist. Das Transportmittel ist hier beispielhaft ein Fahrzeug. In dem Laderaum 8 ist außerdem ein erstes Ladungsteil 2, ein zweites Ladungsteil 3 und ein viertes Ladungsteil 4 angeordnet. Dabei ist das erste Ladungsteil 2 nicht ordnungsgemäß gesichert und verrutscht gegenüber dem zweiten Ladungsteil 3. Dadurch besteht eine Gefahr sowohl für die Ladung 2, 3, 4 als auch für den Laderaum 8 oder das Fahrzeug selbst.
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Mittels der Überwachungseinheit 1 ist der Laderaum 8 zuverlässig überwachbar. Dies geschieht mit Hilfe von zumindest einem Schallsensor 5, insbesondere von mehreren Schallsensoren 5, durch die charakteristische Geräuschmuster wie Poltern, Rumpeln, Knallen, Schlagen, Schleifen, Dröhnen oder auch das Zerbrechen von Glas wie Klirren erfassbar sind. Hierbei ist vorteilhaft, dass bei geeigneter Überwachung des Laderaums 8, das bedeutet bei vorteilhafter Anordnung der Schallsensoren 5 im Laderaum 8, Schäden an den einzelnen Ladungsteilen 2, 3, 4 zeitlich und örtlich zugeordnet werden können. Dies erlaubt insbesondere eine Rückverfolgbarkeit von entstandenen Schäden. Auch kann durch die Überwachungseinheit 1 bei kritischen Geräuschen frühzeitig vor Schäden gewarnt werden, sodass Maßnahmen ausgeführt werden können, die das Auftreten von Schäden an der Ladung 2, 3, 4 vermeiden
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Der Laderaum 8 kann beispielsweise auch ein versiegelter Container sein, in den ansonsten kein Einblick gegeben wird. Durch die Überwachungseinheit 1 kann dennoch zuverlässig vor Gefahren, insbesondere vor der Gefahr einer Beschädigung, gewarnt werden. Außerdem ist bekannt, dass verrutschende Ladung 2, 3, 4 zur ungewollten Reaktionen des Fahrzeugs führen kann. Dies kann in einem Ausbrechen des Fahrzeugs münden, was zu Unfällen führen kann. Durch die Überwachungseinheit 1 wird dies frühzeitig erkannt, weswegen die Überwachungseinheit 1 auch die Verkehrssicherheit erhöht.
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In 1 ist dargestellt, dass das verrutschende erste Ladungsteil 2 ein Schallsignal 100 aussendet. Somit entsteht ein Geräusch, das von einem Fahrer des Fahrzeugs nicht zwingend gehört werden kann. Allerdings ist das Schallsignal 100 durch den Schallsensor 5 erfassbar. Der Schallsensor 5 kann dazu entweder ein Mikrofon zum Erfassen von Luftschall und/oder ein Beschleunigungssensor zum Erfassen von Körperschall sein.
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Mittels einer Auswerteeinheit 6 werden die erfassten Schallsignale 100 ausgewertet. Dabei findet insbesondere eine Klassifizierung statt, ob das Schallsignal 100 beim Betrieb des Fahrzeugs üblich ist oder von der Ladung 2, 3, 4 erzeugt wurde. Die Auswerteeinheit 6 kann insbesondere eine Rechenvorrichtung sein, die in oder an dem Laderaum 8 angebracht ist. Alternativ kann die Auswerteeinheit 6 auch Teil eines zentralen Systems sein, das Schallsignale 100 von verschiedenen Überwachungseinheiten 1 empfängt und diese zentral klassifiziert. Dies hat den Vorteil, dass eine große Rechenkapazität stationär bereitgestellt werden kann, die von den einzelnen Überwachungseinheiten 1 nutzbar sind.
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Die Auswerteeinheit 6 umfasst insbesondere eine Charakterisierungseinheit 10 und eine Klassifizierungseinheit 9. Mit der Charakterisierungseinheit 10 werden charakteristische Merkmale der Schallsignale ermittelt, wobei besagte charakteristische Merkmale zumindest eine Zeitgröße und/oder zumindest eine frequenzbasierte Größe des Schallsignals umfassen. Die Charakterisierungseinheit 10 ermittelt als Zeitgröße des Schallsignals 100 insbesondere einen Signalpegel und/oder einen Mittelwert und/oder eine Standardabweichung und/oder eine Kurtosis und/oder einen Crest-Faktor und als frequenzbasierte Größe des Schallsignals einen Terzpegel und/oder eine Rauheit und/oder eine Impulshaltigkeit umfasst. Anhand dieser Werte lassen sich besagte charakteristische Merkmale des Schallsignals 100 extrahieren, die für die Klassifizierung verwendet werden können.
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Die Klassifizierungseinheit 9 dient zum Klassifizieren, ob das Schallsignal 100 aus einem üblichen Betrieb des Fahrzeugs stammt. Ist dies der Fall, so besteht keinerlei Gefahr innerhalb des Laderaums 8. Somit sind weitere Maßnahmen nicht notwendig. Wird hingegen festgestellt, dass das Schallsignal 100, wie in 1 gezeigt, von der Last 2, 3, 4 stammt, so besteht eine Gefahr innerhalb des Laderaums 8. In dem beschriebenen und in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies ein Verrutschen des ersten Ladungsteils 2, was zu einem Fall des ersten Ladungsteils 2 von dem zweiten Ladungsteil 3 und dritten Ladungsteil 4 führen kann. Das Klassifizieren erfolgt insbesondere mittels neuronaler Netze und/oder statistischer Distanzmaße.
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Sollte erkannt werden, dass das Schallsignal 100 nicht durch den Betrieb des Fahrzeugs generiert wurde, so wird anhand der Klassifizierungseinheit 9 insbesondere festgestellt, ob das Schallsignal 100 von einem charakteristischen Geräusch wie Poltern, Rumpeln, Knallen, Schlagen, Schleifen, Dröhnen oder Klirren stammt. Ist dies der Fall, so besteht eine große Wahrscheinlichkeit, dass das Schallsignal 100 ein Indiz für eine fehlerhaft gesicherte Ladung ist. Daher ist eine Warnung auszugeben, damit geeignete Maßnahmen zur Ladungssicherung durchgeführt werden können.
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Die Warnung wird von einer Ausgabeeinheit 7 ausgegeben. Die Ausgabeeinheit 7 kann insbesondere optische und/oder akustische und/oder haptische Warnungen ausgeben. Somit kann einem Fahrer des Fahrzeugs mitgeteilt werden, dass dieser den Laderaum 8 kontrollieren sollte.
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Es wurde beschrieben, dass Warnungen an den Fahrer ausgegeben werden, um diesen auf die ungesicherte Ladung 2, 3, 4 im Laderaum 8 aufmerksam zu machen. Alternativ kann die Warnung auch an beliebige andere Personen ausgegeben werden, die dann entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten können.
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Die Überwachungseinheit 1 kann außerdem einen bildgebenden Sensor 11 umfassen. Der bildgebende Sensor 11 dient zum Erfassen des Laderaums 8. Dabei ist ermöglicht, dass der bildgebende Sensor 11 deaktiviert ist, bis dieser von der Ausgabeeinheit 7 aktiviert wird. Das Aktivieren erfolgt insbesondere dann, wenn erkannt wurde, dass ein erfasstes Schallsignal 100 von der Ladung 2, 3, 4 selbst stammt. Anhand der Bilder des bildgebenden Sensors 11 ist dann ermöglicht, weitere Informationen zu der Ladung 2, 3, 4 zu erhalten. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist somit erkennbar, dass das erste Ladungsteil 2 von dem zweiten Ladungsteil 3 und dem dritten Ladungsteil 4 herabfallen könnte. Es lässt sich somit die Notwendigkeit und Dringlichkeit der Ausführung von Gegenmaßnahmen abschätzen.
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Bevorzugt lässt sich anhand des Schallsensors 5 ermitteln, aus welcher Richtung das Schallsignal 100 ausgesandt wurde. Dies erlaubt, den bildgebenden Sensor 11 auf denjenigen Bereich des Laderaums 8 zu richten, aus dem das Schallsignal 100 ausgesandt wurde. Somit kann eine mögliche Gefahrenquelle schnell und zuverlässig identifiziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014226108 A1 [0003]
