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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Messsystem mit Zugriffssteuerung sowie ein Verfahren zum Steuern eines Zugriffs.
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Aus der Praxis sind verschiedenste Messsysteme bekannt, die eine oder mehrere physikalische Größen erfassen. Hierzu weisen derartige Messsysteme mindestens einen Sensor auf, der die physikalische Größe erfasst und in Sensordaten umwandelt. Die Sensordaten werden in einer Elektronik des Messsystems aufbereitet, weiterverarbeitet, ausgewertet, linearisiert, fehlerkorrigiert, an Datensenken übermittelt, beispielsweise an ein Leit- oder Cloud-System, einer Regelung zugeführt und/oder auf sonstige Weise genutzt und/oder verarbeitet. Messaufgaben, die durch den mindestens einen Sensor erfüllt werden, können das Erfassen eines Drucks, eines Abstands, einer Temperatur, einer Schwingung, einer Frequenz, eines Grenzstands, einer Durchflussmenge, eines Füllstands und/oder einer Dichte umfassen, um lediglich einige denkbare Beispiele der Erfassung einer physikalischen Größe zu nennen.
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Einige dieser Messsysteme müssen parametriert werden, d.h. es werden verschiedene Einstellungen des Messsystems vorgenommen. Bei einigen dieser Messsysteme besteht die Notwendigkeit, die Sensoren bei Bedarf und/oder regelmäßig zu kalibrieren. Bei einigen dieser Messsystem müssen bedarfsorientiert bestimmte Komponenten, beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle, aktiviert oder deaktiviert werden. Für diese oder ähnliche Anforderungen werden Schnittstellen genutzt, mit denen die entsprechende Aufgabe initiiert und gesteuert werden kann.
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Hierzu können Ein-/Ausgabeeinheiten vorhanden sein, mit denen eine Eingabe (beispielsweise mittels Tasten oder berührungsempfindlichen Bereichen) und/oder eine Ausgabe (beispielsweise über ein Display oder über LEDs) erfolgen kann. Nachteilig hierbei ist, dass derartige Ein-/Ausgabeeinheiten mit nicht unerheblichen Kosten verbunden sind. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die Ein-/Ausgabeeinheit von unberechtigten Personen bedient wird, beispielsweise zum unberechtigten Ändern einer Parametrierung des Messsystems oder zum unberechtigten Aktivieren einer Kommunikationsschnittstelle. Dies kann die Integrität des Messsystems oder der gesamten Umgebung, in der das Messsystem eingesetzt ist, gefährden. Dadurch können je nach Einsatzumgebungen des Messsysteme problematische Zustände entstehen.
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Aus der
DE 10 2017 106 046 A1 ist ein Füllstandmessgerät sowie ein Verfahren zu dessen Kalibrierung offenbart, bei dem ein oder mehrere Reflektoren in den Messbereich eines Abstandssensors des Füllstandmessgeräts gebracht werden können. Dabei weist der Reflektor/weisen die Reflektoren einen definierten Abstand zum Abstandssensor auf. Das Vorhandensein eines Reflektors wird durch eine Elektronik des Füllstandmessgeräts erkannt und ein Kalibriervorgang eingeleitet. Eine Zugriffssteuerung zum Schutz vor unberechtigten Zugriffen ist nicht vorgesehen.
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DE 10 2018 107 645 A1 offenbart ein Feldgerät mit einer magnetisch betätigbaren Eingabeschnittstelle. Das Feldgerät weist mehrere Magnetfeldsensoren auf, die direkt unter der Oberfläche des Gehäuses des Feldgerät angeordnet sind und auf die jeweils ein Magnet wirken kann. Durch Anordnen von Magneten an der Oberfläche des Gehäuses nahe der Magnetfeldsensoren kann eine bitcodierte Information eingegeben werden, beispielweise eine logische „1“ durch einen vorhandenen Magneten und eine logische „0“ durch einen nicht vorhandenen Magneten. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Parametersatz aufgerufen werden, der einer eingegebenen bitcodierten Information zugeordnet ist. Da für einen Aufruf ein passendes Betätigungselement erforderlich ist, ist eine gewisse Zugriffskontrolle erreicht. Allerdings sind dedizierte Magnetfeldsensoren erforderlich, was ein Nachrüsten bei bestehenden Messsystemen praktisch ausschließt.
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Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messsystem und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass eine zuverlässige Steuerung eines Zugriffs mit möglichst geringem Aufwand und möglichst geringen Kosten möglich ist, wobei eine Nachrüstbarkeit bei bestehenden Messsystemen wünschenswert ist.
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Diese Aufgabe ist durch den Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Es sei ferner angemerkt, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
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Es ist erkannt worden, dass für eine Zugriffssteuerung keine dedizierten Schnittstellen oder Sensoren vorhanden sein müssen, die ausschließlich für eine Zugriffssteuerung genutzt werden. Vielmehr ist es möglich, Sensoren des Messsystems ergänzend für eine Berechtigungsprüfung zu nutzen, wobei Sensoren genutzt werden können, die ohnehin für andere Zwecke in dem Messsystem vorhanden sind. Ein Benutzer kann eine Zugriffsberechtigung dadurch „zeigen“, dass er/sie gezielt auf eine physikalische Größe Einfluss nimmt, die durch mindestens einen Sensor des Messsystems erfasst wird. Auf diese Weise kann ein bestimmtes zeitliches Verhalten von Sensordaten des mindestens einen Sensors hervorgerufen werden. Erkennt das Messsystem ein konkretes zeitliches Verhalten der Sensordaten, kann ein Benutzer als berechtigt angesehen und ein Triggerereignis zum Auslösen eines vordefinierten Vorgangs erzeugt werden.
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Zur Realisierung dieses Ansatzes weist das Messsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung mindestens einen Sensor, eine Bewertungseinheit, eine Zugriffssteuereinheit und eine Ausführungseinheit auf. Der mindestens eine Sensor ist jeweils zum Erfassen einer physikalischen Größe ausgebildet. Basierend auf der erfassten physikalischen Größe erzeugt der Sensor Sensordaten, die für die erfasste physikalische Größe repräsentativ sind. Diese Sensordaten werden in die Bewertungseinheit eingegeben. Die Bewertungseinheit vergleicht den zeitlichen Verlauf der Sensordaten mit mindestens einem Sollverlauf und erzeugt daraus ein Vergleichsergebnis, das in die Zugriffssteuereinheit eingeben wird. Basierend auf dem Vergleichsergebnis wird ein Triggerereignis erzeugt und an die Ausführungseinheit ausgegeben. Nach Empfang eines Triggerereignisses führt die Ausführungseinheit einen mit dem Triggerereignis verknüpften Vorgang aus.
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Der „mindestens eine Sensor“ kann verschiedentlich ausgebildet sein. Wichtig ist, dass ein eingesetzter Sensor in der Lage ist, Sensordaten basierend auf einer erfassten physikalischen Größe zu erzeugen, und dass von außen, beispielsweise durch einen Benutzer, gezielt auf die physikalische Größe Einfluss genommen werden kann. Diese Anforderungen können jedoch von verschiedensten Sensoren erfüllt werden. Je nach verwendetem Sensor kann auch auf verschiedenste Weise auf die physikalische Größe eingewirkt werden. So kann beispielsweise bei einem Radarsensor eine Mikrowellenantenne mit einem Reflektor abgedeckt oder ein Reflektor in einem definierten Abstand angeordnet werden. Bei einem Temperatursensor kann durch gezieltes Zuführen von Wärme oder Kälte auf die physikalische Größe „Temperatur“ Einfluss genommen werden. Bei einem Drucksensor kann gezielt eine Druckbeaufschlagung vorgenommen werden, beispielsweise durch Anschließen an eine Druckquelle oder durch manuelle Druckbeaufschlagung. Bei einem Grenzstandsensor kann gezielt die Grenzstandseinheit bedeckt oder bedämpft werden. Diese kurze, nicht abschließende und nicht einschränkend zu verstehende Aufzählung zeigt, wie flexibel Sensoren eingesetzt werden können und wie auf die erfassten physikalischen Größen Einfluss genommen werden kann.
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Der „mindestens eine Sollverlauf“ gibt an, wie sich die Sensordaten oder eine aus den Sensordaten abgeleitete Größe über den Zeitverlauf ändern soll. Ein Sollverlauf gibt damit ein konkretes Muster wieder, mit dem sich die Sensordaten ändern sollen. Dabei sollte ein Sollverlauf nicht zu einfach gestaltet sein, um eine zufällige Übereinstimmung eines zeitlichen Verlaufs mit dem Sollverlauf weitgehend ausschließen zu können. Dies bedeutet, dass ein Sollverlauf mindestens zwei Wertewechsel über eine Zeitspanne hinweg aufweisen sollte. Je höher die Anzahl der Wertewechsel ist, desto höher ist die Sicherheit der Zugriffssteuerung. Wenn die Zahl der Wertewechsel allerdings zu hoch werden, wird die Benutzung des Messsystems zunehmend schwierig. Ab einer gewissen Zahl von Wertewechseln ist das Messsystem durch einen Benutzer praktisch nicht mehr ohne zusätzliche Maschinenunterstützung beherrschbar. Da eine Zugriffssteuerung durch einen Benutzer vorzugsweise ohne zusätzliche maschinelle Unterstützung erfolgen soll, ist die Anzahl der Wertewechsel in einer Ausgestaltung kleiner oder gleich zehn Wertewechsel, in einer anderen Ausgestaltung kleiner oder gleich fünf Wertewechsel.
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Ein Wertewechsel kann prinzipiell auf verschiedenste Weise gebildet sein. Dabei sollte sich ein Wert, beispielsweise eine Amplitude, eine Frequenz, ein Druck, eine Auslenkung oder dergleichen, in detektierbarer Weise ändern. Es kann sich anbieten, wenn der Wertewechsel schnell verläuft, um ein Zeitpunkt des Wertewechsels genauer bestimmen zu können. Was „schnell“ bedeutet, wird von der jeweiligen physikalischen Größe und dem eingesetzten Sensor abhängen. So kann beispielsweise eine Bedeckung einer Radarantenne deutlich schneller erfolgen als das Ändern einer Temperatur. In einer Ausgestaltung erfolgt ein Wertewechsel in weniger als 10 Sekunden, in einer anderen Ausgestaltung in weniger als 5 Sekunden und in einer weiteren Ausgestaltung in weniger als einer Sekunde.
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Die Wertewechsel können in verschiedensten Mustern erfolgen. In einer Ausgestaltung kann über eine Zeitspanne hinweg in einem bestimmten Muster zwischen einem ersten und einem zweiten Wert hin- und hergewechselt werden, ähnlich einem Morsecode, bei dem zwischen einer langen oder kurzen Signalisierung (beispielsweise einem Ton oder Lichtpuls) und einer Pause gewechselt wird. Dabei muss der zweite Wert nicht zwingend eine Pause sein. Vielmehr genügt ein beliebiger, deutlich von einem ersten Wert unterscheidbarer zweiter Wert. In einer anderen Ausgestaltung kann ein Wertewechsel durch Annehmen einer von mehreren Stufen ausgebildet sein. Diese kurze und nicht als abschließend zu betrachtende Auslistung zeigt, wie flexibel Wertewechsel eingesetzt werden können.
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Ein Sollverlauf ist durch Wertewechsel über eine Zeitspanne hinweg definiert. Wie lange diese Zeitspanne konkret ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. So dürfte die Zeitspanne beispielsweise bei einem Sollverlauf mit vielen Wertewechseln größer sein als bei einem Sollverlauf mit wenigen Wertewechseln. Außerdem kann von Bedeutung sein, wie sich die Wertewechsel auf die Zeitspanne verteilen. Wenn beispielsweise ein erster Wert für eine Dauer von T1, danach ein zweiter Wert für eine Dauer von 10 * T1 und danach ein dritter Wert für eine Dauer von 2 * T1 angenommen werden soll, empfiehlt sich eine ausreichend lange Zeitspanne für den Sollverlauf, um eine ausreichend gute Auslösung zu begünstigen. Wenn der Sollverlauf einfacher ausgestaltet ist, beispielsweise ähnlich eines Morsecodes, kann eine kürzere Zeitspanne angebracht sein. In einer Weiterbildung ist die Zeitspanne so groß gewählt, dass sie einen direkten Vergleich mit erfassten Sensordaten ermöglicht. Entsprechend kann die Zeitspanne mindestens drei Sekunden lang sein, in einer anderen Weiterbildung mindestens 5 Sekunden, in einer noch weiteren Weiterbildung mindestens 10 Sekunden. Die Zeitspanne ist in einer Weiterbildung maximal 60 Sekunden lang, in einer anderen Weiterbildung maximal 30 Sekunden, in einer noch weiteren Weiterbildung maximal 15 Sekunden.
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Es können mehrere Sollverläufe für einen Vergleich herangezogen werden. Dabei können sämtliche der mehreren Sollverläufe bei dem Vergleich mit den Sensordaten herangezogen werden. Der Vergleich kann aber auch abgebrochen werden, wenn einer der Vergleiche mit einem der mehreren Sollverläufe zu einer Übereinstimmung geführt hat. Denn üblicherweise wird ein Zeitverlauf von Sensordaten lediglich einem Sollverlauf entsprechen oder ähneln.
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Ein Sollverlauf kann auch Sensordaten mehrerer Sensoren kombinieren. So kann sich der Sollverlauf beispielsweise auf einen ersten und einen zweiten Sensor des Messsystem beziehen, wobei die Sensordaten der beiden Sensoren jeweils einen konkreten zeitlichen Verlauf aufweisen sollen. Beispielsweise kann der erste Sensor durch einen Drucksensor und der zweite Sensor durch einen Temperatursensor gebildet sein. Der Sollverlauf kann beispielsweise angeben, dass zunächst eine Temperatur im Bereich von 20°C (Raumtemperatur) vorliegen soll, während der Druck für 1 Sekunde auf einem ersten Druckwert und danach für 3 Sekunden auf einem zweiten Druckwert liegen soll. Danach soll innerhalb von 10 Sekunden eine Temperatur von -50°C erfasst werden, beispielsweise hervorgerufen durch Kältespray, und bei dieser Temperatur für 3 Sekunden der erste Druckwert und danach für 1 Sekunde der zweite Druckwert angenommen werden. Dieses einfache, nicht beschränkend zu betrachtende Beispiel zeigt, wie flexibel Sensordaten mehrerer Sensoren in einem Sollverlauf kombiniert werden können.
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Auch ein „Vergleich“ kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Durch den Vergleich soll erkannt werden, ob die Sensordaten einen zeitlichen Verlauf aufweisen, der durch den Sollverlauf vorgegeben ist. Wie konkret dieses Ziel erreicht wird, ist für die vorliegende Offenbarung nicht entscheidend. Der Vergleich kann die Einhaltung eines mehr oder weniger feinen Zeitrasters überprüfen, wie in dem vorgenannten Beispiel mit der zuvor bereits angesprochenen Dauer T1. Der Vergleich kann auch eine Abfolge von konkreten Dauern mit konkreten Sensordaten überprüfen.
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Insbesondere bei Zugriffssteuerungen, die durch Personen geführt werden, kann es sich anbieten, wenn der Vergleich ein Mindestmaß an zeitlichen Abweichungen zulässt, da ein Beeinflussen von Sensordaten im Bereich weniger Millisekunden für einen Bedienperson praktisch nicht erreichbar sein wird. Hier kann es sich anbieten, wenn Abweichungen im Bereich einiger zehntel Sekunden noch als korrekt angesehen werden.
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Ein „Vergleichsergebnis“ kann unterschiedlich dargestellt werden. Vielfach wird ein Vergleich ein binäres Vergleichsergebnis liefern, nämlich „Sollverlauf ist eingehalten“ oder „Sollverlauf ist nicht eingehalten“. Das Vergleichsergebnis kann aber auch Zwischenstufen definieren, beispielsweise wie gut oder wenig gut ein Sollverlauf eingehalten ist. Prinzipiell kann das Vergleichsergebnis auch einen Wert „undefiniert“ angeben, wenn nicht eindeutig zwischen einer vorhandenen oder nicht vorhandenen Übereinstimmung entschieden werden kann.
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Entsprechend unterschiedlich kann ein „Triggerereignis“ sein. Das Triggerereignis wird in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses erzeugt. Dies bedeutet, dass das Triggerereignis das Vergleichsergebnis auf geeignete Weise repräsentieren soll. In einer Ausgestaltung kann das Triggerereignis durch das Vergleichsergebnis selbst gebildet sein. Beispielsweise bei einem binären Vergleichsergebnis ist dieser Ansatz besonders einfach umsetzbar, da lediglich die binäre Information beispielsweise als „0“ oder „1“ ausgegeben werden muss. In einer anderen Ausgestaltung kann bei Erzeugen des Triggerereignisses das Vergleichsergebnis bewertet werden. Wenn das Vergleichsergebnis beispielsweise in 10 Stufen eine Übereinstimmung zwischen Sensordaten und Sollverlauf angibt, kann ein Triggerereignis bei bestimmten Stufen ausgelöst werden, beispielsweise bei den Stufen 7 bis 10. Das Triggerereignis selbst kann als binäre Information, als konkrete Nachricht oder auf sonstige Weise dargestellt sein. Ein Triggerereignis kann auch einen fehlgeschlagenen Zugriffsversuch anzeigen. Bei mehreren Sollverläufen bzw. mehreren vordefinierten Vorgängen kann das Triggerereignis auch eine entsprechende Kennzeichnung umfassen, die eine direkte Zuordnung des Triggerereignisses zu einem Sollverlauf bzw. einem vordefinierten Vorgang erlaubt. Diese Kennzeichnung kann beispielsweise eine Identifikationsnummer sein.
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Der „vordefinierte Vorgang“ kann ebenfalls verschiedentlich ausgestaltet sein. Dabei kann für jeden Sollverlauf ein vordefinierter Vorgang festgelegt sein, sodass bei Erkennen eines bestimmten Sollverlaufs in den Sensordaten ein zugehöriger vordefinierter Vorgang auslösbar ist. Dies ermöglicht es, mehrere Vorgänge abhängig von den Sensordaten auszuwählen. Es ist auch denkbar, dass ein vordefinierter Vorgang durch ein Signalisieren eines fehlgeschlagenen Zugriffsversuchs gebildet ist. Dieses Signalisieren kann ein Protokollieren des fehlgeschlagenen Zugriffsversuchs in einem Speicher des Messsystems, ein Ausgeben einer Alarmmeldung, ein Versenden einer Meldung an ein Leitsystem oder dergleichen umfassen.
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Das Messsystem kann auf verschiedene Weisen implementiert sein. So ist das Messsystem in einer Ausgestaltung vollständig durch Hardware implementiert. In einer anderen Ausgestaltung ist das Messsystem durch eine Kombination aus Hardware und Software implementiert. Die Hardware kann dabei Sensoren, Analog-Digital-Wandler, Filter (beispielsweise Hochpass-, Tiefpass-, Bandpassfilter), einen Prozessor (beispielsweise einen Mikrocontroller, digitaler Signalprozessor oder ASIC (Application Specific Integrated Circuit)) und/oder eine programmierbare Logikschaltung (beispielsweise einen FPGA (Field Programmable Gate Array) oder CPLD (Complex Programmable Logic Device)) umfassen. Ferner kann ein oder mehrere Speicher vorhanden sein, beispielsweise RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) oder Flasch-Speicher, auf den andere Hardware-Komponenten zugreifen können. Software kann die jeweiligen Komponenten des Messsystems steuern, beispielsweise den Prozessor oder Parameter eines Analog-Digital-Wandlers. Durch diesen Ansatz kann das Messsystem auch nach dessen Produktion flexibel angepasst werden.
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Insgesamt kann durch die vorliegende Offenbarung ein Messsystem entstehen, das prinzipiell auf eine Ein-/Ausgabeeinheit verzichten kann. Es kann ein vollständig gekapseltes Messsystem entstehen, das auch in explosionsgeschützten Bereichen einsetzbar ist. Durch die Zugriffssteuerung kann das Messsystem auch in Bereichen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen verwendet werden, da sich Zugriffe auf das Messsystem und dessen Funktionen kontrollieren lassen. Da auf zusätzliche Sensoren verzichtet werden kann und sich die Komponenten des Messsystems einfach implementieren lassen, kann eine Messsystem entstehen, das einfach und günstig herzustellen ist. Das Messsystem kann in Industrieumgebungen integriert werden, bei denen ein übergeordnetes Steuer- oder Leitsystem oder eine Cloud eingesetzt wird. Dabei lassen sich auch einzelne Funktionen des Messsystems in das Steuersystem oder die Cloud auslagern, wie beispielsweise die Ausführungseinheit oder die Zugriffssteuereinheit. Insgesamt kann durch die vorliegende Offenbarung ein verdeckter Zugriffsschutz auf Funktionen des Messsystems erzeugt werden.
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In einer Ausgestaltung kann der mindestens eine Sensor neben der Zugriffssteuerung auch mindestens eine weitere Messaufgabe des Messsystems erfüllen. Diese weitere Messaufgabe kann der eigentliche Zweck des Messsystems sein, beispielsweise das Erfassen eines Drucks, eines Abstands, einer Temperatur, einer Schwingung, einer Frequenz, eines Grenzstands, einer Durchflussmenge, eines Füllstands und/oder einer Dichte. Auf diese Weise kann ein Synergieeffekt erreicht werden, was zu einer Reduzierung der Kosten des Gesamtsystems führen kann. Ferner begünstigt diese Ausgestaltung, dass die Zugriffssteuerung in bereits vorhandene Messsysteme ergänzt werden kann. Hierzu kann ein geeignetes Software-Update ausreichen.
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Prinzipiell kann das Messsystem in dieser Ausgestaltung in einem normalen Messbetrieb betrieben werden und Sensordaten erzeugen und ausgeben. Wenn in den Sensordaten ein Sollverlauf erkannt wird, kann der Messbetrieb unterbrochen und ein vordefinierter Vorgang ausgelöst werden. Nach Abschluss des vordefinierten Vorgangs kann das Messsystem in den Messbetrieb zurückkehren.
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In einer Ausgestaltung sind die Sensordaten des mindestens einen Sensors durch Sensorsignale und/oder durch analoge oder digitale Messwerte gebildet. Da die Sensordaten auf einer erfassten physikalischen Größe basieren, repräsentieren die Sensorsignale bzw. die Messwerte jeweils die erfasste physikalische Größe. Dabei werden unter „Sensorsignale“ insbesondere Rohdaten des Sensors verstanden. Dies ermöglicht das Nutzen der Sensorsignale ohne umfassende Verarbeitungen oder Auswertungen, was den Aufwand bei der Realisierung des Messsystems reduzieren kann. Unter „Messwerten“ wird ein bewertetes Sensorsignal verstanden, beispielsweise ein konkreter Abstand, ein konkreter Füllstand, eine konkrete Auslenkung, eine konkrete Temperatur, eine konkrete Kapazität oder einen konkreten Druck. Dieser Messwert kann analog oder digital vorliegen. Dadurch wird die Beurteilung der Sensordaten transparenter, da einfacher ein Bezug zu der jeweiligen Messsituation hergestellt werden kann.
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In einer Ausgestaltung ist die Zugriffssteuereinheit dazu ausgebildet, vor einem Vergleich der Sensordaten mit einem Sollverlauf den zeitlichen Verlauf der Sensordaten und/oder den Sollverlauf zu skalieren. Dies ermöglicht ein flexibles Reagieren auf unterschiedlich schnelle Durchführungen der Bedienung des Messsystems und kann damit den Benutzungskomfort erhöhen. Wie eine Skalierung erfolgt und wie ein Skalierungsfaktor eingestellt wird, kann von verschiedenen Faktoren abhängen. Ein möglicher Faktor kann beispielsweise die Repräsentation des Sollverlaufs sein. Ein anderer Faktor kann umfassen, wie tolerant das Messsystem gegenüber zeitlichen Abweichungen sein soll. Wenn eine Bedienperson eine physikalische Größe langsamer in einem vorgegebenen Muster beeinflusst als eine andere Bedienperson, kann auf diese Weise dennoch in beiden Fällen eine Zugriffsberechtigung erreicht und erkannt werden.
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In einer Ausgestaltung weist das Messsystem einen Speicher auf, in dem mindestens ein Sollverlauf und/oder mindestens ein vordefinierter Vorgang abgespeichert sind, wobei einer der mindestens einen Sollverläufe und einer der mindestens einen vordefinierten Vorgänge jeweils vorzugsweise miteinander verknüpft sind. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Sollverläufe und verschiedene vordefinierte Vorgänge flexibel hinterlegen. Der Speicher kann dabei auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Ein flüchtiger Speicher ist ebenso einsetzbar wie ein nichtflüchtiger Speicher. Lediglich beispielhaft sei auf RAM (Random Access Memory), MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), EEPROM (Electronically Erasable Read Only Memory) oder Flash-Speicher verwiesen. Bei Verwendung eines flüchtigen Speichers kann dessen Speicherinhalt über ein Pufferelement, beispielsweise einen Gold Cap (oder einen sonstigen Kondensator) oder einen Akkumulator, abgesichert sein. Der Speicher kann auch über eine Fernzugriffschnittstelle angebunden und beispielsweise in eine Cloud ausgelagert sein.
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In einer Ausgestaltung umfasst die Ausführungseinheit eine Parametriereinheit und/oder eine Kalibriereinheit, wobei die Parametriereinheit dazu ausgebildet ist, einen Parametersatz basierend auf dem Triggerereignis zu laden und das Messsystem basierend auf dem Parametersatz einzustellen, und wobei die Kalibriereinheit dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Sensor zu kalibrieren. Durch eine Parametriereinheit kann erreicht werden, dass durch einen zeitlichen Verlauf von Sensordaten ein Parametersatz entsperrt und in das Messsystem geladen werden kann. Dabei kann eine Vor-Ort-Parametrierung oder eine Fern-Parametrierung erfolgen. Durch eine Kalibriereinheit kann eine Kalibrierung initiiert und gesteuert werden.
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In einer Ausgestaltung umfasst die Ausführungseinheit ein Sicherheitsmodul, das den Zugriff auf einen oder mehrere Bereiche des Messsystems steuert und bei Erhalt eines Triggerereignisses einen Zugriff freigibt oder sperrt und/oder eine Komponente des Messsystem aktiviert oder deaktiviert. Auf diese Weise wird das Messsystem auch in Bereichen einsetzbar, in denen besondere Sicherheitsanforderungen erfüllt sein sollen. Ein Zugriff auf einen Bereich des Messsystems kann beispielsweise einen Zugriff auf eine Programmsteuerung umfassen, mit der beispielsweise ein Software-Update durchgeführt wird. Es kann auch ein Speicherzugriff oder eine Steuerung eines Selbsttestmodus freigegeben oder gesperrt werden. Eine Komponente, die bei dem Messsystem aktiviert oder deaktiviert werden kann, kann eine Kommunikationsschnittstelle, wie beispielsweise ein Mobilfunkmodul, ein NFC (Near Field Communication) Modul, eine Feldbusschnittstelle oder eine Netzwerkschnittstelle umfassen. Über eine derartige Kommunikationsschnittstelle kann eine Kommunikation mit einem mobilen Endgerät, einem Steuer- oder Leitsystem oder einer Cloud erfolgen.
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In einer Ausgestaltung umfasst der vordefinierte Vorgang eine Parametrierung des Messsystems, eine Kalibrierung des Messsystems, eine Aktivierung des Messsystems, ein Starten eines Software-Updates, ein Aktivieren / Deaktivieren einer Komponente des Messystems, vorzugsweise einer Kommunikationsschnittstelle, einer Ein-/Ausgabeeinheit und/oder einer Anzeige- und/oder Bedieneinheit, ein Starten eines Testmodus und/oder ein Speichern und/oder die Freigabe von vorgenommenen Änderungen. Auf diese Weise kann flexibel basierend auf erfasste physikalische Größen ein Zugriff und eine Funktion des Messsystems gesteuert werden. Ein Aktivieren des Messsystem ermöglicht, dass ein Messsystem durch einen Hersteller in einem Grundzustand ausgeliefert und in der Einsatzumgebung dann durch einen Einrichtenden aktiviert und/oder parametriert wird. Wenn mehrere Sollverläufe hinterlegt sind, die jeweils mit unterschiedlichen vordefinierten Vorgängen verknüpft sind, so ist auch denkbar, dass eine Art Benutzerverwaltung mit mehreren abgestuften Freigaben eingerichtet wird. Je nach zeitlichem Verlauf der Sensordaten kann damit beispielsweise ein Vollzugriff auf das Messsystem oder lediglich ein Zugriff auf eine Anzeige oder eine sonstige Systemkomponente freigegeben werden.
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In einer Ausgestaltung sind die mindestens zwei Zustandswechsel des mindestens einen Sollverlaufs jeweils durch einen Wechsel zwischen mindestens zwei Werten einer physikalischen Größe definiert, wobei die physikalische Größe vorzugsweise durch einen Druck, einen Abstand, eine Temperatur, eine Schwingungsamplitude, eine Dämpfung, eine Schwingfrequenz, eine Durchflussmenge, einer Kapazität und/oder eine Dichte gebildet ist. Auf diese Weise können definierte Wertewechsel entstehen.
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In einer Ausgestaltung umfasst der mindestens eine Sensor einen Radarsensor, einen Grenzstandsensor, einen Drucksensor, einen Temperatursensor, einen kapazitiven Sensor, einen optischen Sensor und/oder einen magnetischen Sensor.
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In einer Ausgestaltung ist das Messsystem in einen Lernmodus versetzbar, in dem ein Sollverlauf für einen Vergleich eingespeichert werden kann. Der Lernmodus kann wiederum über die Zugriffssteuereinheit ausgelöst werden. In diesem Lernmodus können konkrete Sollverläufe und/oder zugehörige Aktionen in das Messsystem eingelernt werden. Dabei kann eine physikalische Größe in ähnlicher Weise beeinflusst werden, wie dies bei der eigentlichen Zugriffssteuerung erfolgen würde. Aus den dabei erfassten Sensordaten kann dann ein Sollverlauf erzeugt werden. Dabei können noch Skalierungen und/oder Normierungen vorgenommen werden, indem der zeitliche Verlauf skaliert oder die erfassten Sensordaten auf einen Normbereich, beispielsweise zwischen 0 und 1, normiert werden.
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In einer Ausgestaltung ist der mindestens eine Sollverlauf werkseitig in dem Messsystem hinterlegt. Dazu kann der bereits zuvor erwähnte Speicher genutzt werden. Auf diese Weise kann das Hinterlegen des mindestens einen Sollverlaufs beschleunigt werden. Der mindestens eine Sollverlauf kann dabei während einer Kalibrierungsmessung nach der Fertigung ermittelt worden sein. Es ist auch denkbar, dass der mindestens eine Sollverlauf mit einem oder mehreren bestehenden Sensoren, beispielsweise baugleiche Sensoren, gewonnen worden ist und während der Fertigung in das Messsystem eingespeichert wird. Prinzipiell ist auch denkbar, dass der mindestens eine Sollverlauf erst bei einer Erstinbetriebnahme des Messsystems eingeladen wird, beispielsweise aus einem Cloudsystem, einem Leitsystem oder einem über eine Funkschnittstelle verbundenen Speichergerät. Für das Einladen des mindestens einen Sollverlaufs kann ein initialer Sollverlauf in dem Messsystem hinterlegt sein, bei dessen Erkennen ein Laden des mindestens einen Sollverlaufs für den Betrieb des Messsystems angestoßen wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
- 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung,
- 2 einen Radarsensor, der in einem Messsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung einsetzbar ist,
- 3 ein Diagramm mit einem beispielhaften zeitlichen Verlauf einer Amplitude eines Radarsensors,
- 4 ein Diagramm mit einem beispielhaften zeitlichen Verlauf einer Amplitude eines Grenzstandsensors,
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung und
- 6 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Messsystems 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das dargestellte Messsystem 1 umfasst drei Sensoren 2, eine Bewertungseinheit 3, eine Zugriffsteuereinheit 4, eine Ausführungseinheit 5 sowie einen Speicher 6.
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Die drei Sensoren 2 erfassen jeweils eine physikalische Größe und geben Sensordaten aus, die für die erfassten physikalischen Größen repräsentativ sind. Die drei Sensoren 2 können beispielsweise durch einen Radarsensor, einen Temperatursensor und einen Drucksensor gebildet sein. In diesem Beispiel erfasst der Radarsensor die physikalische Größe „Abstand“ und gibt Abstandswerte aus, der Temperatursensor erfasst die physikalische Größe „Temperatur“ und gibt Temperaturwerte aus und der Drucksensor erfasst die physikalische Größe „Druck“ und gibt Druckwerte aus.
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Die Bewertungseinheit 3 ist mit den Sensoren 2 verbunden und empfängt über diese Verbindungen die jeweils durch die Sensoren 2 erfassten Sensordaten. Die Bewertungseinheit 3 wertet den zeitlichen Verlauf der Sensordaten aus und vergleicht diese mit mindestens einem Sollverlauf. Hierzu kann die Bewertungseinheit 3 einen Komparator (nicht dargestellt) umfassen, der den Vergleich durchführt. Die Bewertungseinheit 3 ist zudem mit dem Speicher 6 verbunden, aus dem sie den mindestens einen Sollverlauf laden kann. Aus dem Vergleich des zeitlichen Verlaufs der Sensordaten mit dem mindestens einen Sollverlauf erzeugt die Bewertungseinheit 3 ein Vergleichsergebnis. Dieses Vergleichsergebnis wird an die Zugriffssteuereinheit 4 übergeben, die basierend auf dem Vergleichsergebnis ein Triggerereignis erzeugt. Dieses Triggerereignis wird an die Ausführungseinheit 5 ausgegeben, die bei Empfang eines Triggerereignisses einen mit dem Triggerereignis verknüpften, vordefinierten Vorgang ausführt. Dieser Vorgang kann beispielsweise ein Parametrieren des Messsystem 1, ein Kalibrieren des Messsystem 1, ein Freischalten einer Kommunikationsschnittstelle (nicht dargestellt) oder ein Aktivieren des Messsystems 1 umfassen.
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2 zeigt einen Sensor 2, der als Radarsensor ausgebildet ist. Der Radarsensor sendet Radarwellen 7 aus und erfasst an einem Objekt reflektierte Anteile der ausgesendeten Radarwellen 7. Aus den erfassten Radarwellen wird ein Messwert ermittelt, üblicherweise errechnet. In 2A können sich ausgesendete Radarwellen 7 ungehindert ausbreiten, was einen ersten Messwert erzeugt. Dieser erste Messwert kann bedeuten, dass sich kein Objekt in einem Messbereich des Sensors 2 befindet oder dass ein Objekt vor dem Sensor 2 einen für die vorliegende Betrachtung ausreichend großen Abstand aufweist. In 2B ist ein Reflektor 8 (unmittelbar) vor dem Sensor 2 angeordnet, sodass die Radarwellen an dem Reflektor 8 zu dem Sensor 2 zurückreflektiert werden. Dies erzeugt einen zweiten Messwert. Ein Wechsel zwischen dem offenen Zustand (2A) und dem bedeckten Zustand (2B) bzw. umgekehrt erzeugt jeweils einen Wertewechsel, dessen zeitlicher Verlauf ausgewertet und für eine Zugriffsteuerung genutzt werden kann.
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3 zeigt ein Diagramm, bei dem eine Amplitude A über der Zeit t aufgetragen ist. In einem ersten Bereich 9 wird der Radarsensor 2 offen betrieben ( 2A), sodass sich eine niedrige Amplitude einstellt. In einem zweiten Bereich 10 wird der Radarsensor 2 bedeckt (2B), wodurch die Amplitude ansteigt. Danach folgt ein erster Bereich 9', ein zweiter Bereich 10' und ein erster Bereich 9". Zwischen den Maxima 11 in den zweiten Bereichen 10 und 10' liegt eine Zeitspanne Δt. Der zeitliche Verlauf der Amplitude A kann mit einem Sollverlauf verglichen werden. Der Sollverlauf kann definieren, dass zwischen einem Wertewechsel vom ersten Bereich 9 in den zweiten Bereich 10 und einem Wertewechsel vom ersten Bereich 9' in den zweiten Bereich 10' eine Zeitspanne Δt liegen soll. Der Sollverlauf kann zudem definieren, wie lange ein erster Bereich 9, 9', 9" und/oder ein zweiter Bereich 10, 10' sein soll. Darüber hinaus kann bei dem Sollverlauf festgelegt sein, wie hoch die Amplitude A bzw. die Maxima in den jeweiligen Bereichen sein sollen.
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4 zeigt ein Diagramm mit einer Schwingungsamplitude A eines Grenzstandsensors über der Zeit t. In einem ersten Bereich 9 ist der Grenzstandsensor unbedämpft, wodurch sich eine relativ große Amplitude A und eine relativ große Frequenz der Schwingung einstellt. In einem zweiten Bereich 10 ist der Grenzstandsensor voll bedämpft, sodass die Amplitude A und die Frequenz der Schwingung stark zurück geht. In einem dritten Bereich 12 ist der Grenzstandsensor leicht bedämpft, sodass die Amplitude A und die Frequenz der Schwingung einen mittleren Wert annimmt. Danach schließt sich ein erster Bereich 9' ohne Bedämpfung an. Der Sollverlauf kann definieren, dass nach 2 Sekunden im ersten Bereich 9 ein Wertewechsel zu dem zweiten Bereich 10 erfolgen soll, der Wertewechsel zu dem dritten Bereich 12 nach weiteren 6 Sekunden und der Wertewechsel zum ersten Bereich 9' nach weiteren 3 Sekunden. Wenn die Bewertungseinheit 3 bei dem Vergleich der Sensordaten mit dem Sollverlauf zu dem Vergleichsergebnis gelangt, dass der zeitliche Verlauf der Sensordaten mit dem Sollverlauf übereinstimmt oder ausreichend nahe kommt, gibt die Bewertungseinheit 3 ein entsprechendes Vergleichsergebnis aus und die Zugriffsteuereinheit 4 erzeugt ein passendes Triggerereignis.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung. In Schritt S1 werden zunächst Sensordaten durch mindestens einen Sensor 2 eines Messsystems 1 erfasst. Dabei wird eine physikalische Größe durch den mindestens einen Sensor 2 gemessen und daraus Sensordaten erzeugt. In Schritt S2 wird der zeitliche Verlauf der Sensordaten mit mindestens einem Sollverlauf verglichen und dabei ein Vergleichsergebnis erzeugt. In Schritt S3 wird basierend auf dem Vergleichsergebnis ein Triggerereignis erzeugt. Dabei kann eine Triggerereignis erzeugt und ausgegeben werden, wenn der zeitliche Verlauf der Sensordaten dem mindesten einen Sollverlauf entspricht. In Schritt S4 wird ein vordefinierter Vorgang ausgeführt, der mit dem Triggerereignis verknüpft ist.
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In 6 ist ein Ablaufdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt, das aus einem Normalbetrieb eines Messsystem 1 heraus ausgelöst wird. Hierzu befindet sich das Messsystem 1 in Schritt S5 in einem Normalbetrieb. D.h. ein Sensor 2 des Messsystems 1 erfasst eine physikalische Größe und erzeugt Sensordaten, die „in üblicher Weise“ genutzt werden. Schritt S5 umfasst Schritt S1 aus 5, wobei ergänzend die Sensordaten aus dem Messsystem ausgegeben und/oder für einen anderen Messzweck genutzt werden kann. In Schritt S2 wird der zeitliche Verlauf der Sensordaten ausgewertet und mit einem Sollverlauf verglichen. In Schritt S6 wird das Vergleichsergebnis ausgewertet und damit geprüft, ob der zeitliche Verlauf einem Sollverlauf entspricht. Wird diese Frage verneint („N“), kehrt das Verfahren zu Schritt S5 zurück. Wird diese Frage bejaht („Y“), wird das Verfahren mit Schritt S7 fortgesetzt, in dem ein Triggerereignis erzeugt und ausgegeben und ein vordefinierter Vorgang ausgeführt wird. Der vordefinierte Vorgang kann beispielsweise die Freigabe eines Sensors und das Durchführen einer Aktion umfassen. In Schritt S8 wird geprüft, ob der vordefinierte Vorgang bereits abgeschlossen ist. Wenn dies nicht der Fall ist („N“), wird zu Schritt S7 zurückgekehrt. Ist der vordefinierte Vorgang abgeschlossen („Y“), wird in Schritt S9 der Sensor bzw. die Aktion wieder gesperrt und zu Schritt S5 zurückgekehrt.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messsystem
- 2
- Sensor
- 3
- Bewertungseinheit
- 4
- Zugriffssteuereinheit
- 5
- Ausführungseinheit
- 6
- Speicher
- 7
- Radarwellen
- 8
- Reflektor
- 9
- Erster Bereich
- 10
- Zweiter Bereich
- 11
- Maximum
- 12
- Dritter Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017106046 A1 [0005]
- DE 102018107645 A1 [0006]