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Die Erfindung betrifft ein Zugangssteuerungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zugangssteuerungssysteme sind im gewerblichen Bereich üblich, um nur autorisierten Personen den Zugang zu Geschäftsräumen, Büros und Lagern zu ermöglichen und anderen den Zugang zu verwehren. Dabei werden elektronische Ausweise in RFID-Technik von zugangsbegehrenden Personen vor ein Lesegerät gehalten und sobald sich der elektronische Ausweis im Lesefeld befindet, erfolgt ein Autorisierungsdialog zwischen dem elektronischen Ausweis und dem Lesegerät. Im Falle der Berechtigung wird dann ein Zugang freigegeben.
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Bei Pflegeeinrichtungen mit desorientierten Bewohnern würde jedoch eine Anwendung der bekannten Zugangssteuerungssysteme scheitern, wenn Bewohner die Handhabung der elektronischen Ausweise nicht beherrschen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zugangssteuerungssystem zu schaffen, das auch bei Einschränkungen der geistigen und körperlichen Fähigkeiten der Benutzer eine zuverlässige Funktion gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird bei einem Zugangssteuerungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale dieses Anspruchs gelöst.
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Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im Gegensatz zu üblichen Zugangssicherungssystemen mit Datenübertragungen in nur einem Frequenzbereich nutzt die Erfindung Datenübertragungen sowohl im UHF-Bereich, nämlich 868 MHz, als auch eine Weckfunktion im LF-Bereich, nämlich 125 kHz. Im UHF Bereich lassen sich hohe Datenraten erzielen, so dass die Verarbeitung umfangreicher Datenmengen sehr schnell erfolgen kann. Außerdem ist eine hohe Reichweite über mehrere Meter möglich. Allerdings lässt sich die genaue Reichweite der kommunizierenden UHF-Transceiver nur sehr schwer vorhersagen, da die Ausbreitung durch Personen oder Gegenstände in der Nähe beeinflusst werden kann. Eine zuverlässige Selektion unterschiedlicher Paarungen von elektronischen Ausweisen und stationären Erfassungsgeräten allein über die Reichweite ist daher nicht möglich.
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Im LF Bereich hingegen wird die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen nur sehr wenig von Gegenständen beeinträchtigt und wenn, auch nur von großen ferromagnetischen Massen. Die Ausbreitung des Feldes ist daher weitgehend konstant und es lässt sich mit hoher Genauigkeit bestimmen, innerhalb welchen Radius der LF-Empfänger das Sendesignal empfangen und auswerten kann. Da im LF Bereich allerdings nur geringe Datenraten möglich sind, würde ein Autorisierungsdialog lange dauern und könnte abbrechen, wenn der elektronische Ausweis das elektromagnetische Feld verlässt. Daher wird das LF-Signal nur dazu verwendet, den UHF-Transceiver im elektronischen Ausweis zu wecken und einer Ortskennung des LF-Senders zu übermitteln, die beim Dialog der UHF-Transceiver rückübermittelt wird. Die UHF-Transceiver der elektronischen Ausweise und der stationären Erfassungsgeräte werden somit nur für den Autorisierungsdialog eingeschaltet, der allerdings viel Energie benötigt, und bleiben in der übrigen Zeit im Ruhezustand, in der sie nur sehr wenig Energie benötigt wird.
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Der LF-Empfänger im elektronischen Ausweis ist zwar dauerhaft aktiv, verbraucht aber wenig Energie. Daher lässt sich der elektronische Ausweis über lange Zeit mit Energie aus einer Batterie versorgen und erfordert nur eine geringe Baugröße, die es ermöglicht, den elektronischen Ausweis in der Kleidung oder am Körper, zum Beispiel am Handgelenk als Uhr oder Uhr-Attrappe, zu tragen.
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Wenn der LF-Sender der Erfassungsvorrichtung nur in Zeitabständen sendet, verbraucht die Erfassungsvorrichtung ebenfalls nur wenig Energie und kann ebenfalls autark mit einer Batterie betrieben werden.
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Neben der Freigabe von Türen können Bereiche auch lediglich überwacht werden und Alarmmeldungen abgesetzt werden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass den elektronischen Ausweisenen unterschiedliche Berechtigungsstufen zugewiesen sind, dass in einer eingeschränkten Berechtigungsstufe den elektronischen Ausweisen nur wenige individuelle Berechtigungen erteilt sind, die auf nur automatisch ausführbare Aktionen beschränkt sind und dass in erweiterten Berechtigungsstufen den elektronischen Ausweisen weitere individuelle Berechtigungen erteilt sind, aufgrund der weitere Aktionen automatisch und/oder individuell über eine Eingabevorrichtung ausführbar sind.
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Bei desorientierten Bewohnern kann somit der elektronische Ausweis am Handgelenk getragen werden und wenn der Bewohner sich seiner Zimmertür nähert und in den Weckradius der Erfassungsvorrichtung gelangt, wird das von der Erfassungsvorrichtung ausgesandte LF-Signal mit der Ortskennung vom LF-Empfänger des elektronischen Ausweises empfangen und nach Einschalten des UHF-Transceivers der Autorisierungsdialog mit dem UHF-Transceiver der Erfassungsvorrichtung ausgeführt. Bei Berechtigung wird dann eine Freigabevorrichtung aktiviert, die den Türdrücker über einen Druckermechanismus mit der Falle koppelt und durch Drücken des Türdrückers das Öffnen der Tür ermöglicht. Das Aktivieren der Freigabevorrichtung erfolgt somit automatisch. Bei anderen Türen, zu denen der Bewohner keinen Zutritt hat, bleibt die Tür jedoch auch bei Drücken des Türdrückers geschlossen.
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Bewohner ohne Einschränkungen können elektronische Ausweise mit sich führen, die erweiterte Berechtigungen umfassen, zum Beispiel auch das Verlassen der Pflegeeinrichtung. Pflegepersonal und andere Beschäftigte können darüber hinaus zusätzliche Berechtigungen erhalten, wobei die Möglichkeit besteht, auch durch eine Tastatur wahlweise Aktionen auszuführen, wie individuelles Öffnen weiterer Türen oder Aufzüge.
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Vorzugsweise weist das vom LF-Sender erzeugte elektromagnetische Feld eine Kugelcharakteristik auf und die Antennenanordnung des LF Empfängers weist ebenfalls eine Kugelcharakteristik auf.
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Es lässt sich dann einfach ein Radius um den Ort der Erfassungsvorrichtung angeben innerhalb dessen der Eintritt eines elektronischen Ausweises erkannt und ausgewertet wird. Dies vereinfacht die Bemessung und Justierung der Erfassungsbereiche benachbarter Erfassungsvorrichtungen, so dass diese eindeutig sind und sich nicht überlappen oder stören.
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Die Sendeleistung des LF-Senders in Verbindung mit dessen Antennengewinn und die Eingangsempfindlichkeit des LF-Empfängers in Verbindung mit dessen Antennengewinn sollte so bemessen sein, dass die Reichweite der LF-Übertragungsstrecke zwischen 40 cm und 2 m beträgt.
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Es ist bei dieser Reichweite zu erwarten, dass eine Erfassung auch dann stattfinden kann, wenn der elektronische Ausweis sich gerade an der der Erfassungsvorrichtung abgewandten Seite des Körpers des Benutzers befindet. Weiterhin wird verhindert, dass die UHF-Transceiver von elektronischen Ausweisen und Erfassungsvorrichtungen unnötig aktiviert werden, wenn Bewohner oder Personal ohne Zutrittswunsch lediglich Flure entlang gehen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Reichweite durch Variation der Sendeleistung in Grenzen einstellbar sein.
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Dadurch ist es möglich, die Funktion und damit auch den Energieverbrauch insbesondere der Erfassungsvorrichtungen an die örtlichen Gegebenheiten und an Gewohnheiten der Bewohner anzupassen.
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Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die stationäre Erfassungsvorrichtung zusätzlich einen PIR-Sensor umfasst, mittels dem bei Veränderung eines Wärmebildes der LF-Sender aktiviert wird.
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Dadurch kann auf eine gleichbleibende periodische Aktivierung des LF-Senders der Erfassungsvorrichtung verzichtet werden und dieser nur aktiviert werden, wenn durch den PIR-Sensor eine Person in unmittelbarer Nähe identifiziert wird. Da ein PIR Sensor weniger Energie benötigt als der LF-Sender, kann der Energiebedarf der Erfassungsvorrichtung weiter reduziert werden.
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Eine Mehrzahl von stationären Erfassungsvorrichtungen kann als Türfreigabevorrichtung autark in Türbeschlägen integriert sein und über eine eingebaute Batterie mit Energie versorgt werden.
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Stationäre Erfassungsvorrichtungen können so ohne bauliche Veränderungen der Elektroinstallation eingerichtet oder ergänzt werden.
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Weitere Ausführungen von stationären Erfassungsvorrichtungen können an Ein- oder Ausgängen eines zu überwachenden Bereichs angeordnet sein und mit Türsteuerungen und/oder mit einer Registrierungs- und/oder Alarmierungsvorrichtung gekoppelt sein.
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Hierbei kann es sich um Gemeinschaftsräume oder Bereiche außerhalb des Gebäudes handeln, die ebenfalls über Türen zugänglich sind oder auch solche Bereiche, die nur darauf überwacht werden, ob Bewohner sich unbeaufsichtigt entfernen wollen.
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Zusätzliche Erfassungsvorrichtungen können drahtgebunden, mittels LAN oder mittels UHF- oder WLAN-Transceivern über ein Netzwerk mit einer Registrierungs- und/oder Alarmzentrale verbunden sein. Dabei ist es auch möglich, die gleiche UHF-Funkstrecke zu nutzen, wie sie die Erfassungsvorrichtungen beim Autorisierungsdialog mit den elektronischen Ausweisen verwenden.
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Dadurch ist es auch möglich, die Funktion autarker stationärer Erfassungsvorrichtungen oder auch elektronischer Ausweise zu überwachen, um zum Beispiel gescheiterte Zugangsversuche zu registrieren.
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Vorzugsweise verfügen die Transceiver der stationären Erfassungsvorrichtungen über eine Kollisionsauflösungsroutine.
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Dadurch ist es möglich, Zugangswünsche oder andere Vorgänge auch dann zu erfassen, wenn sich eine Mehrzahl von Bewohnern gerade in einem Überwachungsbereich aufhält und Autorisierungsdialoge gleichzeitig angestoßen werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben ist.
- 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Zugangssteuerungssystem nach der Erfindung,
- 2 zeigt einen Türbeschlag zur Aufnahme einer Erfassungsvorrichtung,
- 3 und 4 zeigen Varianten von elektronischen Ausweisen,
- 5 zeigt einen schematischen Grundriss einer Pflegeeinrichtung mit Anordnungen von Erfassungsvorrichtungen.
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Die Zeichnung zeigt Darstellungen eines Zugangssteuerungssystems, welches besonders für Pflegeeinrichtungen mit desorientierten Bewohnern geeignet ist. Es gewährt den Bewohnern einen einfachen Zugang zu ihren eigenen Zimmern, verhindert aber den Zugang zu fremden Zimmern. Dem Pflegepersonal hingegen wird der Zugang zu allen Zimmern und weiteren Räumen und Bereichen ermöglicht, die desorientierte Bewohner nicht betreten sollen. Auch orientierten Bewohnern stehen Räume und Bereiche zum Betreten zur Verfügung, die für desorientierte Bewohner unzugänglich bleiben sollen.
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In 1 ist ein Zugangssteuerungssystem als Blockschaltbild dargestellt, in dessen oberem Teil eine Erfassungsvorrichtung 10 und in dessen unterem Teil ein elektronischer Ausweis 12 angeordnet sind. Die Erfassungsvorrichtung 10 umfasst einen LF-Sender 14, einen UHF-Transceiver 16, eine Steuerung 18, einen Aktor 20 als motorischen Antrieb und optional einen PIR-Sensor 22. Der elektronische Ausweis umfasst einen LF-Empfänger 24, einen UHF Transceiver 26, eine Steuerung 28 und optional eine Tastatur 30.
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Bewohner und Personal führen elektronische Ausweise 12 mit sich, während stationäre Erfassungsvorrichtungen 10 an den Zimmertüren der Bewohner sowie an weiteren Türen oder Türsteuerungen angeordnet sind. Im Normalfall befinden sich die elektronischen Ausweise und Erfassungsvorrichtungen in einem Ruhezustand, in welchem der größte Teil der elektronischen Schaltungen ausgeschaltet ist und somit der Gesamtenergiebedarf sehr gering ist. Lediglich der PIR Sensor 22 jeder Erfassungsvorrichtung und der LF-Empfänger 24 jedes elektronischen Ausweises sind aktiv.
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Nähert sich eine Person mit einem elektronischen Ausweis 12 einer Erfassungsvorrichtung 10, wird eine Änderung des Wärmebildes vom PIR-Sensor 22 der betreffenden Erfassungsvorrichtung 10 erkannt und über die Steuerung 18 der LF-Sender 14 veranlasst, wiederholt eine Ortskennung zu senden und den UHF-Transceiver 16 in einen Betriebszustand zu versetzen. Die Reichweite des LF-Signals ist etwa gleich groß wie der Erfassungsbereiche des PIR-Sensors 22, so dass ein von der Person mitgeführter elektronischer Ausweis 12 gleichzeitig ins Lesefeld der Erfassungsvorrichtung 10 gelangt, wenn die Ortskennung gesendet wird. Der LF-Empfänger 24 des elektronischen Ausweises 12 empfängt dann die Ortskennung, woraufhin die Steuerung 28 den UHF-Transceiver 26 in einen Betriebszustand versetzt und die empfangene Ortskennung an den UHF-Transceiver 26 zur Rückübermittlung weiterleitet. Der UHF-Transceiver 26 des elektronischen Ausweises 12 und der UHF-Transceiver 16 der Erfassungsvorrichtung 10 führen nun einen Autorisierungsdialog aus, in dem die Ortskennung in Verbindung mit einer Benutzerkennung der Person, der der elektronische Ausweis12 zugeordnet ist, an die Erfassungsvorrichtung 10 übertragen wird. Von der Steuervorrichtung 18 wird das Ergebnis aus gewertet. Steht der Bewohner vor seiner eigenen Zimmertür, wird eine Berechtigung erkannt und durch die Steuerung 18 ein Aktor 20 in Form eines Antriebsmotors betätigt, der einen Türdrücker mit einer Drückermechanik einkoppelt. Der Bewohner kann dann durch Drücken des Türdrückers die Tür zu seinem Zimmer öffnen. Steht der Bewohner hingegen vor einer fremden Zimmertür oder einer anderen Tür, zu der er keinen Zutritt hat, wird das Zugangsbegehren abgewiesen, in dem der Aktor 20 nicht durch die Steuerung 18 betätigt wird.
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Durch die Aufteilung in eine LF-Funkstrecke im Frequenzbereich 125 kHz und in eine UHF-Funkstrecke im Frequenzbereich von 868 MHz erfolgt das Aktivieren des elektronischen Ausweises, also das Einschalten dessen UHF-Transceivers 26 nur in einem Radius zwischen 40 cm und 2 m um die Erfassungsvorrichtung. Im LF-Bereich wird nämlich die Ausbreitung durch Gegenstände im Lesefeld nur wenig verändert, so dass die Geometrie des Lesefeldes sehr genau festgelegt werden kann. Die Antennen der LF-Sender der Erfassungsvorrichtungen haben Kugelcharakteristik und können so justiert werden, dass sich keine Überlappungen mit Erfassungsvorrichtungen benachbarter Zimmer ergeben. Auch die Antennen der LF Empfänger der elektronischen Ausweise haben Kugelcharakteristik und empfangen das Lesefeld mit gleicher Feldstärke unabhängig von ihrer Ausrichtung im Raum. Aufgrund der bei der niedrigen Frequenzen ebenfalls niedrigen Datenrate findet nur eine Übermittlung in einer Richtung von der Erfassungsvorrichtung zum elektronischen Ausweis statt. Dabei wird lediglich die Ortskennung der Erfassungsvorrichtung übertragen. Da diese Übertragung wiederholt wird, kann auf einen Dialog verzichtet werden und es wird davon ausgegangen, dass bei mehreren Übertragungen zumindest einmal die Ortskennung richtig empfangen und ausgewertet werden kann.
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Die UHF-Funkstrecke ermöglicht hingegen eine höhere Datenrate und eignet sich somit für einen Dialog, bei dem auch umfangreichere Daten übermittelt werden können. Auch wird eine höhere Reichweite erzielt, die allerdings aufgrund von Reflexionen und Dämpfungen stark variieren kann. Die UHF-Transceiver benötigen mehr Energie als ein LF Empfänger oder ein getakteter LF-Sender und werden daher nur eingeschaltet, wenn die Annäherung eines elektronischen Ausweises an eine Erfassungsvorrichtung erkannt wird. Wenn bei einer Erfassungsvorrichtung auf den optionalen PIR-Sensor verzichtet wird, kann der Energiebedarf auch durch Reduzierung der Taktfolge verringert werden, mit dem der LF-Sender veranlasst wird, die Ortskennung zu senden. Allerdings darf diese Taktfolge nicht so weit reduziert werden, dass die Person nach Eintritt in das Lesefeld bereits den Türdrücker betätigt hat, ehe ein erster Autorisierungsdialog überhaupt stattgefunden hat.
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Während ein desorientierter Bewohner nur eine eingeschränkte Berechtigungsstufe hat, also zum Beispiel nur seine eigene Zimmertür öffnen darf, können nicht desorientierte Bewohner und besonders das Personal weitergehende individuelle Berechtigungen erhalten. Bei desorientierten Bewohnern kann das Steuern des Aktors 20 automatisch ohne weitere Eingriffsmöglichkeit erfolgen, während Personen mit weitergehenden Berechtigungen zusätzlich oder alternativ auch manuelle Aktionen ausführen können, wozu auf deren elektronischen Ausweis 12 eine Eingabevorrichtung 30, zum Beispiel in Form einer Tastatur, vorgesehen ist.
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2 zeigt einen Türbeschlag 32 zur Aufnahme einer Erfassungsvorrichtung 34. Der Türbeschlag 32 umfasst einen Türdrücker 40, der bei fehlender Berechtigung nur leer gedrückt werden kann, ohne dass die Tür geöffnet werden kann, bei Berechtigung aber mit einem Drückermechanismus gekoppelt wird und dann bei Betätigung ein Rückziehen der Falle ermöglicht. Im oberen Teil des Schließblechs befindet sich eine für hochfrequente Felder durchlässige Abdeckung 36, hinter der die Erfassungsvorrichtung mit den Antennen des UHF-Transceivers 16 und des LF-Senders 14 angeordnet ist. Die Abdeckung 36 weist außerdem eine Öffnung 38 für den PIR-Sensor auf.
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3 zeigt als Ausführung eines elektronischen Ausweises 12 für eine desorientierte Person eine am Handgelenk zu tragende Uhr 42, die auch als Attrappe ausgebildet sein kann, und keine Bedienungselemente aufweist.
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4 zeigt als Ausführung eines elektronischen Ausweises 12 einen Anhänger 44, der am Schlüsselbund, an einem Halsband oder auch so in einer Tasche der Kleidung getragen werden kann. Dieser elektronische Ausweis 12 kann weitere Berechtigungsstufen haben und verfügt zur Aktivierung weiterer Aktionen über eine Tastatur 46.
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5 zeigt einen schematischen Grundriss einer Pflegeeinrichtung mit Anordnungen von Erfassungsvorrichtungen. Von einem Flur 64 aus sind zwei Zimmer 60 und 62 über Türen zugänglich. Türbeschläge 32 und 32' sind jeweils mit Erfassungsvorrichtungen 10 ausgestattet. Eine weitere Erfassungsvorrichtung 48 befindet sich an der Türsteuerung einer Automatiktür am Ende des Flurs und ebenfalls eine weitere Erfassungsvorrichtung 54 befindet sich an einer Automatiktür an einem Ausgang zum Außenbereich 66. Schließlich befindet sich noch eine Erfassungsvorrichtung 52 am Grundstückseingang. Die Erfassungsvorrichtungen 52 steuert über ihren Aktor allerdings keine Türen sondern eine Alarmanlage.
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Die Erfassungsvorrichtungen 48 und 54 in den Türsteuerungen der Automatiktüren werden vorzugsweise mit Energie aus dem Hausnetz versorgt. Hier kann auf PIR-Sensoren verzichtet werden und der LF-Sender in Zeitabständen wiederholt senden. Da die Erfassungsvorrichtung 52 nicht in einem Türbeschlag untergebracht werden muss, kann auch sie mit einer dann etwas größeren Batterie für den erweiterten Erfassungsbereich betrieben werden. Ein PIR-Sensor ist dann zweckmäßig. Möglich ist jedoch auch ein Betrieb aus dem Hausnetz ohne PIR-Sensor.
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Bei allen Erfassungsvorrichtungen ist durch einen gestrichelten Kreis das Lesefeld gezeigt, indem Personen mit elektronischen Ausweisen erkannt und erfasst werden. Durch verändern der Sendeleistung der LF-Sender der Erfassungsvorrichtungen kann die Größe dieser Lesefelder angepasst werden. Bei größeren Lesefeldern, zum Beispiel am Ausgang zum Außenbereich, kann es vorkommen, dass sich dort mehrere Personen gleichzeitig aufhalten. Durch Antikollisionsroutinen der Steuerungen der Erfassungsvorrichtungen können Störungen bei der Erfassung durch gleichzeitiges Senden beseitigt werden.
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Die Erfassungsvorrichtungen können aufgrund ihres geringen Energiebedarfs autark betrieben werden und benötigen daher keine Integration in die Elektroinstallation. Es besteht die Möglichkeit, sie drahtlos in ein Netzwerk einzubinden, zum Beispiel durch die vorhandenen UHF-Funkstrecken und zusätzliche UHF-Transceiver und/oder durch zusätzliche WLAN-Transceiver und WLAN-Hotspots. Zur Weiterleitung an eine zentrale Registriervorrichtung 58 sind daher im Innen- und Außenbereich WLAN-Hotspots 50 und 56 angeordnet.
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Die Erfassungsvorrichtungen können auch so ausgebildet sein, dass sie in Zeitabständen von etwa 1 Stunde Beacon- Kennungen aussenden mittels der die Registriervorrichtung 58 deren Anwesenheit und Funktionsfähigkeit überprüft. Derartige Aussendungen im HF-Bereich ermöglichen so die Überwachung der Erfassungsvorrichtungen ohne deren Energiebedarf wesentlich zu erhöhen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Erfassungsvorrichtung
- 12
- elektronische Ausweis
- 14
- LF-Sender
- 16
- UHF-Transceiver
- 18
- Steuerung
- 20
- Faktor
- 22
- PIR-Sensor
- 24
- LF-Empfänger
- 26
- UHF-Transceiver
- 28
- Steuerung
- 30
- Eingabevorrichtung, Tastatur
- 32
- Tür Beschlag
- 34
- Erfassungsvorrichtung
- 36
- Abdeckung
- 38
- Öffnung
- 40
- Türdrücker
- 42
- Uhr
- 44
- Anhänger
- 46
- Tastatur
- 48
- Erfassungsvorrichtung
- 50
- WLAN-Hotspot
- 52
- Erfassungsvorrichtung
- 54
- Erfassungsvorrichtung
- 56
- WLAN-Hotspot
- 58
- Registriervorrichtung
- 60
- Zimmer
- 62
- Zimmer
- 64
- Flur
- 66
- Außenbereich
