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Die Erfindung betrifft eine Steuerung einer Zutrittsanlage mit einem Schwenkarmelement, das z.B. ein oder ein zwei seitlich schwenkbare Türen oder Bügel umfassen kann, um den Zutritt Personen zu einem Gebäude oder Bereich zu beschränken.
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Solche Schwenkarmelemente werden in Zutrittsanlagen unterschiedlichen Typs verwendet, wie z.B. in Eingangsanlagen, bei denen der Zugang von mehreren Personen in einer Richtung kontrolliert werden soll (wie beispielsweise in Supermärkten) und in Personenschleusen, bei denen der Zugang von einer Person kontrolliert werden soll, die die Zutrittsanlage aber nur in einer Richtung passieren darf. Derartige Zutrittsanlagen werden z.B. in Firmengebäuden oder öffentlichen Gebäuden, wie Flughäfen eingebaut, um die Personenströme zu kontrollieren.
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Bei einer Eingangsanlage ist es vorgesehen, dass diese in einem Normalbetriebsmodus nur in eine Richtung, in die Normalbetriebsrichtung, öffnet. Dabei können grundsätzlich auch mehrere Personen zeitgleich (also gemeinsam) die Zutrittsanlage passieren. In Sondersituation kann allerdings ein Sonderbetriebsmodus (z.B. eine sog. Panikfunktion) bereitgestellt werden, bei dem vorgesehen ist, dass die Zutrittsanlage bei Überwinden einer Bremskraft entgegen dem Normalbetriebsmodus, also in Gegenstromrichtung, öffnet, z.B. bei einem Feueralarm, bei dem möglichst viele Menschen aus dem zutrittskontrollierten Gebäude evakuiert werden müssen.
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Solche Anlagen, die eine Panikfunktion implementiert haben, sind im Stand der Technik beispielsweise aus der
DE 10 2012 106 404 B4 bekannt.
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Bekannt ist es aus dem Stand der Technik auch, kapazitive Sensoren oder Ultraschallsensoren an der Zutrittsanlage zur Erfassung der Anwesenheit und /oder der Bewegungsrichtung einer Person auszubilden, um z.B. die Bewegungsrichtung einer zutretenden Person zu erfassen. Dies ist z.B. in der
EP 3 279 423 A1 offenbart. Wird eine Person im Zutrittsbereich der Anlage erkannt, wird dieses Sensorsignal an die in einem Träger der Zutrittsanlage lokal verbaute Steuerung weitergeleitet, die daraufhin die Schwenktüre/n öffnet.
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Die im Stand der Technik bekannten Zutrittsanlagen werden allerdings stets nach festen Vorgaben gesteuert bzw. nach einem festgelegtem Muster betrieben. Dies hat den Nachteil, dass nicht flexibel genug, auf Bedarfsänderungen des Anlagenbetriebs reagiert werden kann.
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Ein weiteres Problem der bekannten Zutrittsanlagen besteht auch darin, dass ein unerlaubtes Passieren entgegen der Normalbetriebsrichtung nur unzureichend vermieden werden kann. Gerade bei Eingangsanlagen, die z.B. in Verkaufsmärkten eingebaut sind, wird beobachtet, dass Personen Gegenstände entwenden und den Verkaufsraum über die Zutrittsanlage zu einem Zeitpunkt entgegen der Normalbetriebsrichtung verlassen, wenn gerade eine weitere Person die Anlage in Normalbetriebsrichtung passiert und sich somit der oder die Schwenkarm(e) der Zutrittsanlage in einem geöffneten Zustand befinden.
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Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, die vorstehendend beschriebenen Nachteile zu überwinden und eine verbesserte Zutrittsanlage bereitzustellen. Insbesondere soll es möglich sein, auf unterschiedliche Betriebsbedingungen und auf unterschiedlichen Bedarf flexibel und schnell reagieren zu können. Weiterhin soll die Sicherheit der Zutrittsanlage erhöht werden, in dem das Risiko reduziert wird, dass Personen die Zutrittsanlage unberechtigterweise entgegen der Normalbetriebsrichtung verlassen, während eine andere Person berechtigterweise eintritt. Zudem sollen weitere Regelungsmöglichkeiten bereitgestellt werden, so dass der Betreiber auch nach Auslieferung der Zutrittsanlage und/oder sogar währen des Betriebs Einstellungen zur Steuerung und/oder Regelung vornehmen kann.
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Diese Aufgabe wird durch die beiliegenden Patentansprüche gelöst, insbesondere durch ein Verfahren zum Steuern einer Zutrittsanlage, einem Computerprogramm, einer Sonderbetriebssteuerung, einer Normalbetriebssteuerung, einer elektronischen Recheneinheit und einer Zutrittsanlage mit einer solchen elektronischen Recheneinheit.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Zutrittsanlage (Eingangsanlage oder Personenschleuse) mit einem (ein-, zwei- oder mehrgliedrigen) Schwenkarmelement zur Zutrittskontrolle für Objekte (z.B. Personen mit oder ohne Einkaufswagen/Servicewagen und/oder für elektronische mobile Geräte, wie Roboter), wobei die Zutrittsanlage in zumindest zwei Betriebsmodi betrieben werden kann, in einem Normalbetriebsmodus und in einem Sonderbetriebsmodus (wie in einem Panikbetriebsmodus, z.B. Feueralarm), mit folgenden Verfahrensschritten:
- - Erfassen des aktuellen Betriebsmodus;
- - Bei einem erfassten Normalbetriebsmodus:
- ◯ Messen von vorkonfigurierbaren Sensordaten zur Ermittlung eines Bedarfsparametersatzes, der das Nutzungsverhalten der zutretenden Personen beim Passieren der Zutrittsanlage repräsentiert (also z.B. wie schnell sich die Personen nähern, wie viele Personen zutreten, welches Volumen die Personen haben etc.), wobei, insbesondere mittels eines SOLL-Wert Ermittlers, aus dem ermittelten Bedarfsparametersatz zumindest ein dynamisierter SOLL-Wert zum Steuern der Zutrittsanlage berechnet wird und
- ◯ Steuern des Schwenkarmelementes mit dem dynamisierten SOLL-Wert, insbesondere mittels einer Normalbetriebssteuerung, so dass kontinuierlich ein bedarfsangepasster Betrieb der Zutrittsanlage gewährleistet ist; und/oder
- - Bei einem erfassten Sonderbetriebsmodus:
- ◯ Einlesen eines Sonderbetriebskonfigurationsparametersatzes und
- ◯ Steuern des Schwenkarmelementes, insbesondere mittels einer Sonderbetriebssteuerung, mit dem eingelesenen Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz.
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Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, das Schwenkarmelement, welches zum Freigeben oder zum Schließen des Zutrittsbereichs bestimmt ist, flexibel und insbesondere bedarfsabhängig bzw. bedarfsangepasst steuern zu können. Soll der Zugang z.B. einer großen, aber langsamen Personengruppe, die quasi zeitgleich eintreten, gewährt werden, muss die Zutrittsanlage anders betrieben und angesteuert werden, also wenn nur eine Person mit hoher Geschwindigkeit passieren möchte. Dies vor allem vor dem Hintergrund, dass sich die Zutrittsanlage zum einen grundsätzlich nur für einen möglichst kurzen Zeitraum in geöffneter Position befinden soll, um ein unerlaubtes Passieren entgegen der Normstromrichtung bzw. Normalbetriebsrichtung möglichst auszuschließen. Zum anderen soll kein „Stau“ durch die Zutrittsanlage entstehen, der den aktuellen Personenstrom behindern würde.
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Ein weiterer Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, auch den Panikbetriebsmodus oder andere Arten des Sonderbetriebsmodus flexibler handhaben zu können. So soll es auch nach Auslieferung der Anlage möglich sein, noch vor Ort Anpassungen an der Steuerung vornehmen zu können, insbesondere soll der Sonderbetrieb nach vorkonfigurierbaren Kriterien steuerbar sein. Damit kann auch z.B. im Panikmodus flexibel auf den jeweiligen bestimmte Bedarf reagiert werden (z.B. wie lange die Anlage im Panikfall im Panikbetriebsmodus betrieben werden soll, ob das Schwenkarmelement nach dem Auslösen der Panikfunktion wieder direkt in die Ruheposition zurückgeführt werden soll, mit welchen Parametern die Anlage im Panikfall angesteuert werden soll etc.).
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass unterschiedliche Sensoren vorgesehen sind, so dass jeweils unterschiedliche Sensordatentypen erfasst werden. Dies betrifft insbesondere den Normalbetriebsmodus. So kann z.B. eine Anzahl, ein Volumen, eine Geschwindigkeit und/oder eine Bewegungsrichtung der Personen erfasst werden, bevor die Personen die Zutrittsanlage - und insbesondere das Schwenkarmelement - passieren. Damit kann die Steuerung noch besser an den aktuellen Bedarf der Anlage und an das Nutzungsverhalten der zutretenden Personen angepasst werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Zutrittsanlage, insbesondere mittels einer Normalbetriebssteuerung, veranlasst, sofort zu schließen, falls eine Bewegungsrichtung einer Person im Betriebsbereich der Zutrittsanlage erkannt wird, die nicht einer Normalbetriebsrichtung entspricht. Diese Ausführung betrifft somit insbesondere den Normalbetriebsmodus. Vorteilhafterweise können hier die weiteren Sensoren abgefragt werden, um zu ermitteln, wie schnell sich die Person von der „falschen Seite“ Zutritt verschaffen möchte und/oder wie viele Personen es sind, um abhängig vom Ergebnis, die Steuerungsaufgabe auszuführen. Damit kann z.B. ein Panikmodus intern validiert werden, indem überprüft wird, ob alle erfassten Sensorsignale auf ein unberechtigtes Verlassen des Gebäudes hinweisen (also insbesondere: „'Bewegungsrichtung = entgegen Normalbetriebsrichtung' UND ,Geschwindigkeit = hoch' und ,Person ist allein”’). Entsprechende Regeln können lokal und vor Ort in der Steuerung der Anlage konfiguriert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Steuerung noch besser an den aktuellen Bedarf der Anlage und an die gewünschten Betriebsbedingungen und -Erfordernisse des Betreibers angepasst werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird auf die gemessenen Sensordaten eines übereinstimmenden Sensordatentyps (also z.B. auf alle Geschwindigkeitsdaten) eine Funktion, insbesondere eine Mittelwertbildung, angewendet, um daraus den zumindest einen dynamisierten SOLL-Wert zu berechnen. So können z.B. mehrere Sensoren zur Erfassung der Geschwindigkeit der Personen vorgesehen sein, z.B. an unterschiedlichen Positionen in der Zutrittszone, also in einem vorgelagerten Bereich der Zutrittsanlage. Die gemessenen Geschwindigkeitssignale werden dann gemittelt, um die durchschnittliche Geschwindigkeit zu ermitteln. Dasselbe gilt für die Sensoren zur Erfassung der Anzahl der zutretenden Personen und/oder für die Sensoren zur Erfassung des Volumens etc. Diese Ausführung kann insbesondere im Normalbetriebsmodus angewendet werden. Damit kann die Steuerung sicherer gemacht werden und Fehlsteuerungen aufgrund von Messwertfehlern können vermieden werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird auf die gemessenen Sensordaten von einem unterschiedlichen Sensortyp, die z.B. von unterschiedlichen Sensoren stammen (z.B. Anzahl- oder Geschwindigkeitsmessung ), also auf die unterschiedlichen Sensordatentypen, eine Funktion, insbesondere eine Auswertefunktion, angewendet, um daraus den zumindest einen dynamisierten SOLL-Wert zu berechnen. Diese Ausführung kann insbesondere im Normalbetriebsmodus angewendet werden. Die Auswertefunktion kann vorkonfiguriert sein, sie kann aber auch während des Betriebs der Anlage angepasst bzw. konfiguriert werden. Die Auswertefunktion kann z.B. eine Priorisierung der erfassten Daten umfassen (z.B. Richtungsdaten sind grundsätzlich relevant für die Ermittlung des Bedarfsparametersatzes und werden z.B. mit höchster Priorität verarbeitet, während die Volumendaten weniger relevant sind). Die Auswertefunktion kann auf eine konfigurierbare Regelbasis zugreifen, um möglichst viele Anwendungsszenarien umfassend abdecken zu können. Die Auswertefunktion ist vorzugsweise in Software implementiert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine Position des Schwenkarmelementes kontinuierlich erfasst werden, insbesondere über einen Winkelsignalgeber (z.B. Hall Sensor), und rückgekoppelt werden an einen SOLL-Wert Ermittler zur Berechnung des zumindest einen dynamisierten SOLL-Wertes. Damit kann bei hohen Sicherheitsanforderungen eine Regelung implementiert werden, die den Betrieb des Schwenkarmelementes regelt auf Basis der erfassten Sensordaten (insbesondere Öffnungswinkel und Bedarfsparameter). Diese Ausführung kann insbesondere im Normalbetriebsmodus angewendet werden.
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Üblicherweise wird eine Position des Schwenkarmelementes kontinuierlich erfasst und der Bedarfsparametersatz dynamisch ermittelt. Diese Ausführung kann insbesondere im Normalbetriebsmodus angewendet werden.
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Grundsätzlich können unterschiedliche Varianten ausgebildet sein, um den aktuellen Betriebsmodus kontinuierlich zu erfassen. So kann z.B. zumindest ein Winkelsensor vorgesehen sein, der eine Winkelstellung und/oder Position des Schwenkarmelementes erfasst. Es können neben der geschlossenen Position (Ruheposition), eine oder mehrere Öffnungspositionen definiert sein, die ein Passieren der Personen in Normstromrichtung (Normalbetriebsrichtung, erlaubter Zutritt) ermöglichen. Zudem kann eine Sonderposition definiert werden, die signalisiert, wenn das Schwenkarmelement aus der Ruheposition entgegen der Normalbetriebsrichtung verschwenkt ist. Dieses Signal kann z.B. von der Steuerung dahingehend verarbeitet werden, dass es einen Sonderbetriebsmodus signalisiert. Der Betriebsmodus kann auch von einer externen Einheit vorgegeben werden und an die Steuerung über eine entsprechende Schnittstelle übermittelt werden, z.B. von einem Alarmsignalgeber (z.B. zentraler Feueralarm). Dazu kann die Steuerung mit einer drahtlosen oder drahtgebundenen Schnittstelle zu der externen Einheit ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll eine zusätzliche Verifikation bei der Erfassung des Sonderbetriebsmodus angewendet werden. So kann es vorgesehen sein, dass Letzterer nur dann als erfasst gilt, wenn ein Signal zumindest eines Winkelsensors mit einem weiteren Signal, das als Verifikationssignal dient, validiert wird. Das Verifikationssignal kann mitunter ein optisches Signal, z.B. einer Kamera zur Überwachung einer Zutrittszone der Zutrittsanlage (vorgelagerter Bereich), umfassen und/oder Signale zur Erfassung einer Anzahl, einer Richtung des Personenstroms oder ein externes Alarmsignal, wie vorstehend beschrieben.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der zumindest eine Sonderbetriebskonfigurationsparameter einen SOLL-Wert für eine Bremskraft, die auf das Schwenkarmelement bei Bewegen desselben vorzugsweise entgegen der Normalbetriebsrichtung (also in Gegenstromrichtung) angewendet wird. Die Bremskraft dient im Normalbetrieb dazu, eine Bremskraft auf eine Drehantrieb auszuüben, um ein Verschwenken des Schwenkarmelementes entgegen der Normalbetriebsrichtung zu vermeiden. Diese Kraft muss allerdings so eingestellt sein, dass sie im Panikfall überwunden werden kann (z.B. kann hier konfiguriert werden, dass die Bremskraft auch von Kindern oder kleineren Personen aufgebracht werden kann). Dies hat den Vorteil, dass ein Betreiber der Zutrittsanlage frei entscheiden kann, wie sich die Zutrittsanlage im Sonderbetriebsmodus verhalten soll. Dies betrifft insbesondere einen Wert der anzuwendenden Bremskraft, deren Dauer und/oder weitere Signale, wie z.B. die Art des Alarmsignals (z.B. akustisch und/oder optisch und/oder als Digitalsignal an eine externe Instanz). So kann insbesondere auch ein Zeitintervall als Sonderbetriebskonfigurationsparameter definiert werden, das bestimmt, wie lange der SOLL-Wert für eine Bremskraft auf das Schwenkarmelement angewendet werden soll. So kann weiterhin beispielsweise definiert werden, dass das Schwenkarmelement für eine einstellbare Zeitdauer in einer geöffneten Sonderbetriebsposition gehalten werden soll und nicht in eine Ruheposition zurückschwenken soll, um das ungehinderte Passieren der Zutrittsanlage im Panikfall sicherstellen zu können.
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In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Computerprogramm mit Computerprogrammcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogramm auf einer elektronischen Recheneinheit, einer Sonderbetriebssteuerung und/oder einer Normalbetriebssteuerung (und insbesondere auf einer elektronischen Steuerung oder einem Regler) der Zutrittsanlage ausgeführt wird.
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In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Sonderbetriebssteuerung für eine Zutrittsanlage, die bei einem erfassten Sonderbetriebsmodus dazu bestimmt ist, einen Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz über eine Konfigurationsschnittstelle einzulesen und ein Schwenkarmelement der Zutrittsanlage mit dem eingelesenen Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz zu steuern. Die Konfigurationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, den Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz von einer externen elektronischen Instanz (z.B. Server) oder von einer Benutzerschnittstelle (User interface, z.B. GUI, an einem zentralen Steuerrechner) einzulesen. Die Konfigurationsschnittstelle kann als Bestandteil der Eingangsschnittstelle oder als Eingangsschnittstelle ausgebildet sein. Im Panikfall könnten z.B. Sensoren, die im nachgelagerten Bereich angeordnet sind- also in einem Bereich in Normalbetriebsrichtung gesehen ‚hinter' der Zutrittsanlage - die Zutrittsanlage überwachen hinsichtlich der Bedarfsparameter (wie z.B. Anzahl, Volumen, etc. der „flüchtenden Personen“) und daraus könnten lokal auf der intelligenten Steuerung weitere Sonderbetriebskonfigurationsparameter berechnet werden, wie z.B. Dauer der Sonderbetriebsöffnung, Ansteuerung weitere Alarmsignalgeber etc. Insbesondere soll es bei einem erfassten Sonderbetriebsmodus konfigurierbar sein, wie das Schwenkarmelement betrieben bzw. angesteuert werden soll. So kann es beispielsweise konfiguriert sein, dass das Schwenkarmelement im Sonderbetrieb nicht wieder in seine Ruheposition (geschlossenen Stellung, Sperrung des Zugangs) geführt werden soll, sondern in der offenen Position verbleiben soll, um den Zugang frei zu geben. Es kann ebenso auch konfiguriert werden, dass das Schwenkarmelement stets wieder in seine Ruheposition überführt werden soll oder nach Ablauf eines ebenfalls konfigurierbaren Zeitintervalls.
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Die Sensoren können auch in einem vorgelagerten Bereich (Betriebsbereich) der Zutrittsanlage (bezogen auf einen Normalbetrieb ) angeordnet sein. Die Sensoren dienen zur Objektdetektion und können insbesondere eine Entfernungsmessung und/oder Geschwindigkeitsmessung umfassen. Die Entfernungsmessung kann dabei auf dem Fachmann bekannten Verfahren basieren, z.B. auf der Messung des Laufzeitverhaltens der Lichtpulse, einer Messung der Phasenlage des reflektierten Lichts (vorzugsweise Laserlicht) oder einem Triangulationsprinzip. Die Sensoren können beispielsweise als ToF-Sensoren (Time of flight, laufzeitbasiert) oder als Lidarsensoren (lidar: light detection and ranging) ausgebildet sein, wobei letztere zur optischen Abstands- und Geschwindigkeitsmessung mittels Laserstrahlen dienen.
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Es liegt auf der Hand, dass alternativ oder kumulativ auch andere Methoden der Sensordatenermittlung eingesetzt werden können, wie z.B. zumindest zwei Lichtschranken oder Ultraschallsensoren.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann ein personen-spezifischer Datensatz, der den Bedarf der jeweiligen Person spezifiziert, eingelesen und zur Berechnung des SOLL-Wertes verwendet werden. So kann z.B. in einer Datenbasis hinterlegt sein, dass eine bestimmte Gruppe von zutrittsberechtigten Personen, stets eine bestimmte Öffnungsbreite erfordert (z.B. Wartungspersonal, die stets mit einem breiten Wartungswagen zutreten müssen oder Ärzte, die stets schnell in einem zutrittskontrollierten Operationssaal zutreten müssen). Dazu wird im vorgelagerten Bereich der Zutrittsanlage ein Lesemittel (z.B. in Form eines RFID Lesers) zum Einlesen einer personenspezifischen Kennung (z.B. RFID Karte) ausgebildet. Das Lesemittel ist dazu ausgebildet ist, die in der Kennung codierten personen-spezifischen Daten einzulesen, die dann an die Normalbetriebssteuerung übermittelt werden, und insbesondere an den SOLL-Wert Ermittler, um den SOLL-Wert bedarfs-spezifisch und personen-spezifisch zu bestimmen. Die Zuordnung zwischen der personenspezifischen Kennung und den SOLL-Werten kann in der Datenbasis hinterlegt sein und vorteilhafterweise auch während des Betriebs der Anlage geändert werden.
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In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Normalbetriebssteuerung für eine Zutrittsanlage, die bei einem erfassten Normalbetriebsmodus dazu bestimmt ist, vorkonfigurierbare Sensordaten mittels Sensoren zu messen und daraus einen Bedarfsparametersatz zu ermitteln, wobei - insbesondere mittels eines SOLL-Wert Ermittlers - aus dem ermittelten Bedarfsparametersatz zumindest ein dynamisierter SOLL-Wert zum Steuern der Zutrittsanlage berechnet wird und wobei die Normalbetriebssteuerung weiterhin zum Steuern des Schwenkarmelementes mit dem dynamisierten SOLL-Wert bestimmt ist, so dass kontinuierlich ein bedarfsangepasster Betrieb der Zutrittsanlage gewährleistet ist.
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In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine elektronische Recheneinheit, die ausgebildet ist, ein Verfahren, wie vorstehend beschrieben auszuführen. Die elektronische Recheneinheit ist zum Betreiben einer Zutrittsanlage mit einem Schwenkarmelement zur Zutrittskontrolle für Personen, wobei die Zutrittsanlage in zwei Betriebsmodi betrieben werden kann, in einem Normalbetriebsmodus und in einem Sonderbetriebsmodus (z.B. Panikbetriebsmodus), mit:
- - Einem Switch zum Erfassen des aktuellen Betriebsmodus;
- - Einer Sonderbetriebssteuerung, wie vorstehend beschrieben und/oder mit
- - Einer Normalbetriebssteuerung, wie vorstehend beschrieben.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Zutrittsanlage mit einer solchen elektronischen Recheneinheit.
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Im Folgenden werden die Begrifflichkeiten der Erfindung näher erläutert.
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Bei der Zutrittsanlage kann es sich um eine Eingangsanlage (im Normbetrieb nur in einer Richtung aber von mehrere Personen gleichzeitig passierbar) oder um eine Personenschleuse (in zwei Richtungen passierbar, aber immer nur für jeweils 1 Person, Vereinzelung) handeln.
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Das Schwenkarmelement kann ein, zwei oder mehr einzeln (separat) schwenkbare Barriere-Elemente umfassen, die jeweils an einem vertikalen Träger montiert sind (z.B. als seitlich schwenkbar gelagerte tür- oder bügelartige Elemente).
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Die Zutrittsanlage kann im Normalbetriebsmodus (erlaubter Zutrittsrichtung) und in einem Sonderbetriebsmodus (z.B. Panikfall, wie Feueralarm) angewendet oder betrieben werden. Dazu werden Bedarfsparameter in Form eines Bedarfsparametersatzes erfasst. Die Bedarfsparameter repräsentieren das Nutzungsverhalten der zutretenden Personen. Die Bedarfsparameter repräsentieren somit den Zutrittsbedarf (wie viele Personen zutreten möchten, wie schnell diese sich bewegen, welches Volumen sie haben, ob sie z.B. mit einem großvolumigen Einkaufswagen zutreten möchten oder einem Servicewagen etc.). Welche Bedarfsparameter zur Steuerung verwendet werden, um den SOLL-Wert zu ermitteln, ist vorzugsweise konfigurierbar. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können folgende Bedarfsparameter bei der Ermittlung des SOLL-Wertes berücksichtigt werden:
- - Anzahl der zutretenden Personen (also der Personen im Zutrittsbereich der Anlage, die die Zutrittsanlage passieren möchten);
- - Geschwindigkeit der zutretenden Personen; und/oder
- - Volumen der zutretenden Personen (Einzelperson oder Gruppe, mit oder ohne Fahrelement, wie Einkaufswagen oder Servicewagen etc.).
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Diese Bedarfsparametern werden in einem Bedarfsparametersatz aggregiert und lokal gespeichert und nach vorkonfigurierbaren Regeln zu einem SOLL-Wert verarbeitet. Der Bedarfsparametersatz und/oder der SOLL-Wert kann in einer Weiterbildung an eine externe Steuereinheit (z.B. an einen Administrationsserver) übertragen werden, um z.B. mehrere Zutrittsanlagen eines Gebäudes konzertiert zu steuern.
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Über den SOLL-Wert wird das Schwenkarmelement in Bezug auf eine oder mehrere Stellgrößen gesteuert. Falls mehrere unterschiedliche Stellgrößen gesteuert werden soll, ist der SOLL-Wert als ein SOLL-Wertparametersatz ausgebildet (vektorielle Größe). Der SOLL-Wert ist somit vorzugsweise ein Parametersatz und enthält mehrere Vorgaben (SOLL Werte) für unterschiedliche Stellgrößen für den Betrieb des Schwenkarmelementes. Die Stellgrößen können folgendes umfassen:
- - Ein Öffnungszeitpunkt und ein Schließzeitpunkt, also insbesondere, wann bzw. zu welchem Zeitpunkt das Schwenkarmelement angesteuert werden soll, seine Position zu verändern und insbesondere zu öffnen und/oder zu schließen;
- - Eine Öffnungsdauer des Schwenkarmelementes, also insbesondere, wie lange die geöffnete Position beibehalten werden soll; und/oder
- - Eine Öffnungs- und/oder Schließgeschwindigkeit mit der das Schwenkarmelement bewegt werden soll.
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Es kann konfiguriert sein, dass bestimmte Bedarfsparameter des Bedarfsparametersatzes zur Steuerung bestimmter Stellgrößen vorgesehen sind. Damit ist eine sinnvolle Bedarfsanpassung möglich. So kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass z.B. ein erfasstes hohes Personenvolumen und/oder eine hohe Anzahl an Personen einen längeren Öffnungszeitraum (Öffnungsdauer, geöffneter Zustand) bewirken. Ebenso kann z.B. eine erfasste hohe Geschwindigkeit der zutretenden Person(en) eine hohe Öffnungsgeschwindigkeit des Schwenkarmelementes bewirken.
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Es kann auch konfiguriert werden, dass eine hohe Geschwindigkeit der zutretenden Person(en) einen früheren Öffnungszeitpunkt (Abgabe des Steuersignals an das Schwenkarmelement) auslöst, als für Fälle, in denen eine langsame Geschwindigkeit erfasst wurde. Damit kann eine bedarfsangepasste Steuerung des Schwenkarmelementes erreicht werden, während gleichzeitig das Risiko gesenkt wird, dass Personen unerlaubterweise durch eine zu lang bemessene Öffnungszeit entgegen der Normalbetriebsrichtung die Zutrittsanlage passieren.
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Die Zutrittsanlage kann zwei Zonen oder Bereiche umfassen. Ausgehend von einer Normalbetriebsrichtung gibt es einen vorgelagerten Bereich, also einen Bereich der Zutrittsanlage vor dem Schwenkarmelement und einen nachgelagerten Bereich, also einen Bereich der Zutrittsanlage nach dem Schwenkarmelement (beides in Normalbetriebsrichtung gesehen). Die Sensoren zur Erfassung der Bedarfsparameter können grundsätzlich im vor- und im nachgelagerten Bereich ausgebildet sein, vorzugsweise sind sie für den Normalbetriebsmodus im vorgelagerten Bereich angeordnet.
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In der folgenden detaillierten Figurenbeschreibung werden nicht einschränkend zu verstehende Ausführungsbeispiele mit deren Merkmalen und weiteren Vorteilen anhand der Zeichnung besprochen.
- 1 zeigt eine übersichtsartige schematische Darstellung einer Zutrittsanlage, die mit einer Normalbetriebssteuerung und/oder einer Sonderbetriebssteuerung ausgebildet ist.
- 2 ist ein Blockdiagramm einer Zutrittsanlage, die mit einer Recheneinheit ausgebildet ist.
- 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Zutrittsanlage in zwei unterschiedlichen Modi gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
- 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Normalbetriebssteuerung mit weiteren Details.
- 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer separaten Recheneinheit und
- 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sonderbetriebssteuerung mit weiteren Details in Form eines Blockdiagramms.
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1 zeigt eine perspektivische vereinfachte Darstellung einer Zutrittsanlage ZA, wie sie in Verkaufshäusern oder zugangskontrollierten Gebäuden verbaut sein kann. Sie kann ein vertikales Trägerelement T umfassen, an dem ein Schwenkarmelement SA schwenkbar oder insbesondere um eine vertikale Drehachse drehbar gelagert ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schwenkarmelement SA eingliedrig. Andere (z.B. zweigliedrige) Schwenkarmelemente benötigen entsprechend einen weiteren Träger T, sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und müssen deshalb nicht vertieft erläutert werden. Der Träger T kann in seitliche Wangen integriert sein. Der Bereich außerhalb der Zutrittsanlage ZA und insbesondere außerhalb der Wangen kann mit Zutrittsbarrieren versehen sein, um den Personenstrom lenken zu können und den Zugang zum Bereich ,hinter' der Zutrittsanlage ZA zu limitieren oder zu steuern. Der Begriff ‚hinter' bezieht sich hier auf eine Normal betriebsrichtung.
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Das Schwenkarmelement befindet sich in Ruheposition in einer geschlossenen Stellung, um den Zugang zu schließen, kann aber -je nach Bedarf - in eine geöffnete Stellung geschwenkt werden. Dies ist in 1 durch den Pfeil angedeutet. So kann das Schwenkarmelement SA z.B. in einem Bereich der Wange um annährend 90° geschwenkt werden, um den Zugang vollständig frei zu geben. Auch andere Winkelpositionen sind ansteuerbar.
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Die erfindungsgemäße Zutrittsanlage ZA kennzeichnet sich mitunter nun dadurch, dass deren Betrieb abhängig vom aktuellen Bedarf der zutretenden Personen gesteuert werden kann. Dazu werden kontinuierlich und dynamisch, abhängig von dem aktuellen Nutzungsverhalten der zutretenden Personen SOLL-Werte berechnet. Die SOLL-Wert Berechnung basiert auf gemessenen Sensordaten. Dazu sind Sensoren S vorgesehen, die in 1 vereinfacht, im unteren Bereich der Seitenwangen angeordnet sind. Aus Gründen der Vereinfachung sind in 1 nur 2 Sensoren dargestellt. Üblicherweise sind mehrere Sensoren unterschiedlichen Typs ausgebildet. Für den Fachmann ist klar, dass die Position der Sensoren, abhängig vom Typ auch an einer anderen Position der Zutrittsanlage ZA lokalisiert sein können. Die Sensoren S erfassen unterschiedliche Sensorsignale, wie z.B. eine Geschwindigkeit der zutretenden Person, eine Anzahl der Personen im vorgelagerten Bereich der Zutrittsanlage ZA und/oder eine Zutrittssituation und insbesondere, ob sich die Person mit einem mobilen Gegenstand (Einkaufs- oder Servicewagen) mit oder ohne Begleitung von anderen Personen (z.B. Kindern) der Zutrittsanlage ZA nähert. Im letzteren Fall kann z.B. davon ausgegangen werden, dass einer Personengruppe gleichzeitig Zugang gewährt werden soll. Dies hat zur Folge, dass das Schwenkarmelement SA spezifisch angesteuert wird und insbesondere anders, als wenn nur eine einzelne Person zutreten wollte. Dazu kann ein SOLL-Wert als Vorgabe für den Öffnungswinkel des Schwenkarmelementes SA und ein weiterer SOLL-Wert als Vorgabe für eine Öffnungsdauer ermittelt werden. Beide SOLL-Wert Größen werden dann zur Steuerung des Schwenkarmelementes SA verwendet.
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Wie in 1 durch die gepunktete Linie angedeutet, können eine Normalbetriebssteuerung NBS und/oder eine Sonderbetriebssteuerung SBS in eine Recheneinheit R integriert sein. Dies ist jedoch fakultativ und deshalb in 1 mit einer Punktlinie dargestellt. Alternativ können die Normalbetriebssteuerung NBS und/oder eine Sonderbetriebssteuerung SBS auch direkt (insbesondere in einer Steuerung) ausgebildet sein. Die Steuerung befindet sich vorzugsweise im Träger T.
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Möchte eine Person die Zutrittsanlage ZA unerlaubterweise - entgegen der Normalbetriebsrichtung - verlassen, so sperrt diese - das Schwenkarmelement SA befindet sich in der geschlossenen Stellung bzw. wird mit einer vordefinierbaren Bremskraft dort ortsfest gehalten. Die Winkelstellung bzw. Position des Schwenkarmelementes SA wird über einen Winkelsensor W erfasst, der in 1 schematisch dargestellt ist. Er kann z.B. als Hall Sensor ausgebildet sein und/oder ein Gegenstück umfassen (in 1 nicht dargestellt), das z.B. im Träger T angeordnet sein kann. Ebenso können andere physikalische Prinzipien zur Erfassung der Winkelstellung des Schwenkarmelementes SA angewendet werden.
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2 zeigt die Zutrittsanlage ZA mit der bedarfsabhängigen Steuerung in Form einer elektronischen Recheneinheit R in einer Blockdiagrammansicht. Auf der Zutrittsanlage ZA ist eine elektronische Recheneinheit R ausgebildet, vorzugsweise im Träger T. Sie umfasst eine Eingangsschnittstelle ES, um Sensordaten 10, einen Bedarfsparametersatz bps und/oder einen Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz kps zu erfassen. In einer Variante kann aus den erfassten Sensordaten 10 bereits auf einer anderen Einheit ein Bedarfsparametersatz bps berechnet werden, der dann über die Eingangsschnittstelle ES von der Recheneinheit R eingelesen wird. Die Recheneinheit R kann vorzugsweise einen Switch Sw umfassen, der dazu dient, den aktuellen Betriebsmodus (Normalbetriebsmodus oder Sonderbetriebsmodus) zu erfassen. Der Switch Sw kann auch als Schnittstelle zu einer externen Einheit (z.B. zentraler Alarmeinheit) ausgebildet sein, über die er den Betriebsmodus empfängt. Andernfalls kann der Betriebsmodus lokal auf dem Switch Sw über die erfassten oder gemessenen Sensorsignale ermittelt werden, nämlich insbesondere über eine Winkelstellung des Schwenkarmelementes SA. Die Sensordaten umfassen vorzugsweise auch die Sensordaten, die mittels des Winkelsensors W erfasst worden sind. Wird nämlich über den Winkelsensor W erfasst, dass das Schwenkarmelement SA aus der Ruheposition (geschlossene Stellung) entgegen der Normalbetriebsrichtung und gegen die Bremskraft verschwenkt worden ist, kann der Switch Sw autark und ohne weitere Sensorsignale einen Sonderbetriebsmodus erkennen.
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Die Normalbetriebssteuerung NBS und die Sonderbetriebssteuerung SBS dienen dazu, Steuersignale zur Ansteuerung des Schwenkarmelementes SA zu berechnen und diese zum Zwecke der Steuerung über die Ausgangsschnittstelle AS an Schwenkarmelement SA zu übermitteln.
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Im Zusammenhang mit 3 wird nachfolgend der Ablauf des Verfahrens genauer beschrieben. Wie vorstehend schon erläutert, kann über den Switch Sw der Betriebszustand ermittelt werden. Abhängig vom ermittelten Betriebszustand können nun zwei Steuermaßnahmen eingeleitet werden, die den in 3 gezeigten beiden vertikalen Abläufen zu entnehmen sind.
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Im Fall des Normalbetriebsmodus werden in Schritt S1 die Sensordaten 10 erfasst, die den aktuellen Bedarf für die Zutrittsanlage ZA repräsentieren, also mitunter eine Anzahl, Geschwindigkeit der zutretenden Personen. Dazu dienen die Sensoren S, vorzugsweise im vorgelagerten Bereich der Anlage. In Schritt S2 wird aus den erfassten Sensordaten 10 ein Bedarfsparametersatz bps ermittelt. Dazu können zentral abgelegte Regeln (z.B. zur Priorisierung von ausgewählten Sensordaten eines bestimmten Typs) angewendet werden. Zudem können optional in Schritt S21 eine Mittelwertfunktion und/oder in Schritt S22 eine Auswertfunktion angewendet werden. Da diese Prozessschritte optional sind, sind sie in 3 gestrichelt dargestellt. Diese Rechenschritte werden automatisch und insbesondere algorithmisch über eine Software ausgeführt. Die Schritte können z.B. auf der Recheneinheit R ausgeführt werden. In Schritt S3 wird aus dem ermittelten Bedarfsparametersatz bps ein SOLL-Wert berechnet, um damit die Zutrittsanlage ZA in Schritt S4 anzusteuern. Anschließend kann das Verfahren enden oder iterativ ausgeführt werden, indem fortlaufend der aktuelle Betriebszustand erfasst wird.
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Im Fall des Sonderbetriebsmodus wird in Schritt S5 der Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz kps eingelesen. Der Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz kps kann voreingestellt sein und/oder kann über ein User interface UI an einer zentralen Recheneinheit, z.B. einem Server zur Zentralsteuerung der Zutrittsanlage eingegeben werden und über eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle an die Sonderbetriebssteuerung SBS übermittelt werden, die daraufhin in Schritt S6 die Schwenkarmelemente SA mit dem Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz kps steuert. So kann der Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz kps unterschiedliche Steuermaßnahmen für das Schwenkarmelement SA oder für andere Einheiten der Zutrittsanlage ZA definieren. Der Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz kps kann z.B. definieren, dass diese für eine vordefinierbare Zeitdauer in der Sonderposition (entgegen der Normalbetriebsrichtung geöffnet) verharren sollen und nicht unmittelbar oder erst nach einer bestimmten Zeitspanne in die Ruheposition bewegt werden sollen. Des Weiteren können Alarmsignale (optisch, akustisch) und/oder die Ausgabe von Alarmmeldungen getriggert werden. Danach kann das Verfahren enden oder wieder zur Erfassung des Betriebsmodus verzweigen.
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4 beschreibt die Normalbetriebssteuerung NBS im Detail. In einem Ausführungsbeispiel kann die Zutrittsanlage ZA nur mit einer Normalbetriebssteuerung NBS (ohne eine Sonderbetriebssteuerung SBS) ausgebildet sein. Unterschiedliche Sensoren S1, S2, Si, dienen zur Erfassung von Sensorsignalen 10, wie z.B. einer Personengeschwindigkeit, einer Personenanzahl, eines Personenvolumens und/oder von weiteren Parametern, aus denen der Bedarf für den Zutritt abgeleitet werden kann. Diese Daten werden aggregiert und können lokal gespeichert werden und dann einem SOLL-Wert Ermittler zugeführt werden, der bestimmt ist, einen dynamisierten SOLL-Wert zu berechnen. ‚Dynamisiert' meint in diesem Kontext, dass der SOLL-Wert nicht fest vorgegeben ist, sondern abhängig vom aktuellen Bedarf jeweils neu und kontinuierlich ermittelt wird. Der SOLL-Wert ist damit über die Zeit variabel. Wenn in dieser Anmeldung von SOLL-Wert die Rede ist, so ist er stets in dynamisierter Form gemeint und wird so verarbeitet. Der so ermittelte dynamisierte SOLL-Wert wird dann an die Normalbetriebssteuerung NBS übermittelt, die daraufhin Steuersignale zur Ansteuerung des Schwenkarmelementes SA berechnet und zur Steuerung an das Schwenkarmelement SA übermittelt. Alternativ kann der über den Winkelsensor W erfasste Winkel auch zur Regelung des Schwenkarmbetriebs verwendet werden. Dies ist in 4 durch die gestrichelten Pfeile dargestellt. Der erfasste Winkel kann zur Regelung an den SOLL-Wert Ermittler oder an die Normalbetriebssteuerung (die in diesem Fall als Regler fungiert) übermittelt werden. Der SOLL-Wert Ermittler kann ausgebildet sein - und ist vorzugsweise ausgebildet -, einen Satz von SOLL-Werten zu berechnen, um unterschiedliche Aspekte der Zutrittsanlage ZA anzusteuern, wie z.B. einen SOLL-Wert für den Öffnungswinkel, einen SOLL-Wert für die Öffnungsdauer und/oder einen SOLL-Wert für die Schwenkgeschwindigkeit etc. Welche SOLL-Werte hier berücksichtigt bzw. definiert werden sollen, kann vorzugsweise in einer Vorbereitungsphase konfiguriert werden.
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5 beschreibt die vorstehend erwähnte Weiterbildung der Erfindung, in der die Normalbetriebssteuerung NBS und/oder die Sonderbetriebssteuerung SBS als Regelkreis ausgebildet sein kann/können. Dazu wird über den Winkelsensor W der aktuelle Winkel und damit die Position des Schwenkarmelementes SA erfasst und an die Normalbetriebssteuerung NBS und/oder die Sonderbetriebssteuerung SBS zurückgeführt (Regelung, closed loop control). Dies kann sich insbesondere bei sehr sicherheitskritischer Zutrittsüberwachung als vorteilhaft erweisen, z.B. wenn ein unerlaubtes Passieren entgegen der Normalbetriebsrichtung durch zu lange Öffnungszeiten des Schwenkarmelementes SA sicher vermieden werden sollen. Die Normalbetriebssteuerung NBS und/oder die Sonderbetriebssteuerung SBS sind in diesem Fall Regelungen. Im Fall des Sonderbetriebs (z.B. Alarmfall) kann somit sichergestellt werden, dass kontinuierlich überwacht wird, ob sich das Schwenkarmelement SA in der definierten SOLL-Position befindet.
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6 beschreibt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Zutrittsanlage ZA nur mit einer Sonderbetriebssteuerung SBS (ohne Normalbetriebssteuerung NBS) ausgebildet ist. Der Sonderbetriebskonfigurationsparametersatz kps kann z.B. über eine Benutzerschnittstelle Ul an einem zentralen Server oder Steuerrechner (z.B. im Rahmen der Gebäude Administration) eingegeben und an die Sonderbetriebssteuerung SBS übermittelt werden. Dabei kann die Sonderbetriebssteuerung SBS auch als Regler betrieben werden, wenn nämlich fortlaufend die Winkelstellung des Schwenkarmelementes SA überwacht und erfasst wird, um kontinuierlich eine SOLL/IST-Wert Vergleich des Winkels zu bestimmen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass beide Module, sowohl die Normalbetriebssteuerung NBS als auch die Sonderbetriebssteuerung SBS in der Zutrittsanlage ZA implementiert sind, aber abhängig von dem Vorhandensein einer Lizenz (der Lizenzschlüssel wird dafür eingelesen und überwacht) freigeschaltet sind oder nicht. Dies hat den Vorteil, dass nur eine Variante der Zutrittsanlage ZA ausgeliefert werden muss und dennoch unterschiedlichen Funktionalitäten freigeschaltet werden können.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Beschreibung der Erfindung und die Ausführungsbeispiele grundsätzlich nicht einschränkend in Hinblick auf eine bestimmte physikalische Realisierung der Erfindung zu verstehen sind. Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
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Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
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Für einen Fachmann ist es insbesondere offensichtlich, dass die Erfindung nicht nur für Eingangsanlagen und Personenschleusen angewendet werden kann, sondern auch für andere Arten von Zutrittsanlagen, die bedarfsabhängig betrieben werden sollen. Des Weiteren können die Bauteile der Recheneinheit R auf mehrere physikalische Produkte verteilt realisiert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012106404 B4 [0004]
- EP 3279423 A1 [0005]
