DE10244822A1 - Überwachungseinrichtung für eine Maschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungseinrichtung für eine landwirtschaftliche Maschine (10), mit wenigstens einem Sensor (24), der geeignet ist, bei der Durchführung eines Arbeitsvorgangs auf einem bearbeiteten Feld in einem Gefahrenbereich der Maschine (10) anwesende Lebewesen nachzuweisen, und mit einer mit dem Sensor (24) verbundenen Übertragungsvorrichtung (26), mit der eine Gefahreninformation bezüglich einer Gefahrensituation an eine von der landwirtschaftlichen Maschine (10) beabstandete Stelle übertragbar ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die durch die Übertragungsvorrichtung (26) an die beabstandete Stelle übertragene Gefahreninformation geeignet ist, Rückschlüsse auf das Gefahrenpotenzial und mögliche Handlungen zu dessen Beseitigung zu treffen, und dass die von der landwirtschaftlichen Maschine (10) beabstandete Stelle mit einer Übertragungsvorrichtung (28) ausgestattet ist, die eine Handlungsinformation an die landwirtschaftliche Maschine (10) zur Beseitigung der Gefahrensituation übermittelt, die durch Gefahrenbeseitigungsmittel der landwirtschaftlichen Maschine (10) befolgt werden. Dadurch kann eine Gefahrensituation behoben werden, auch wenn die Maschine (10) führerlos betrieben wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für eine insbesondere landwirtschaftliche Maschine, die zur Durchführung von Arbeitsvorgängen auf einem Gelände, z. B. einem Feld eingerichtet ist, mit wenigstens einem Sensor, der geeignet ist, bei der Durchführung eines Arbeitsvorgangs auf dem bearbeiteten Gelände in einem Gefahrenbereich der Maschine anwesende Lebewesen nachzuweisen, und mit einer mit dem Sensor verbundenen Übertragungsvorrichtung, mit der eine Gefahreninformation bezüglich einer Gefahrensituation an eine von der Maschine beabstandete Stelle übertragbar ist.
• Mit Hilfe der sehr weit fortgeschrittenen Satellitennavigation ist es bereits heute möglich, mobile Arbeitsmaschinen führerlos arbeiten zu lassen. Problematisch ist hierbei aber die Sicherheitsüberwachung in Bezug auf Lebewesen, die sich im Arbeitsbereich der Arbeitsmaschine aufhalten, wenn der Arbeitsbereich frei zugänglich ist. Dies können zum Beispiel spielende Kinder in einem Getreidefeld sein. Diese Sicherheitsüberwachung obliegt derzeit dem Fahrer der Arbeitsmaschine, der in einer Gefahrensituation sofort die Arbeitsmaschine stoppen muss. Im Ergebnis ist es derzeit nicht möglich, mobile Arbeitsmaschinen fahrerlos in Bereichen arbeiten zu lassen, die frei zugänglich sind.
• In der DE 197 18 110 A wird ausgeführt, dass es bekannt ist, landwirtschaftliche Erntemaschinen mit einem Sensor zur Feststellung von Personen und Tieren auszustatten, der bei Annäherung an die bewegten Werkzeuge in einem überwachten Raum über die Abgabe eines elektrischen Signals den Antrieb für die bewegten Werkzeuge der Maschine stillsetzt. Die in dieser Schrift offenbarte Erfindung schlägt zusätzlich vor, einen Alarm abzugeben, um das Tier oder die Person zu veranlassen, den Gefahrenbereich zu verlassen. Bei einer derartigen Erntemaschine ist jedoch weiterhin ein Fahrer erforderlich, der erkennen muss, ob eine Gefahrensituation beendet ist und der Erntebetrieb fortgesetzt werden kann.
• Die DE 100 16 688 A schlägt vor, aus Gründen des Tierschutzes eine Reihe von Sensoren (Mikrowellen- und Infrarotsensoren sowie Kameras) an einer Erntemaschine vorzusehen, die Tiere erfassen können. Im Alarmfall wird dem Fahrer der Erntemaschine ein Bild des Nachweisbereichs angezeigt. Der Fahrer soll dann anhand des Bilds erkennen, ob tatsächlich ein Tier oder ein Gelege den Alarm ausgelöst hat und gegebenenfalls anhalten und die Gefahr beseitigen oder andere angemessene Maßnahmen ergreifen, beispielsweise den Bereich um das Gelege von der Bearbeitung oder Mahd ausnehmen. Der Alarm kann in einer Ausführungsform, in der die nächste Bearbeitungsspur überwacht wird, mit einer Information über den Standort des Tieres oder Geleges an ein Begleitfahrzeug übertragen werden, das dann durch eine Navigationseinrichtung zum Tier oder Gelege hingeleitet wird, um es aus dem Gefahrenbereich zu entfernen. Bei dieser Ausführungsform kann die Erntemaschine das Werkzeug aber auch beim Bearbeiten der nächsten Bearbeitungsspur selbsttätig vor dem Erreichen des Gefahrenpunktes (dessen Position abgespeichert wurde) anheben und anschließend wieder absenken. Als nachteilig ist anzusehen, dass bei der zuerst erläuterten Ausführungsform weiterhin ein Fahrer in der Erntemaschine erforderlich ist. Bei der zweiten Ausführungsform könnte, wenn die Gefahrenpunkte selbsttätig von der Ernte ausgenommen werden, zwar prinzipiell auf einen Fahrer verzichtet werden, jedoch ist dann keine Möglichkeit einer menschlichen Einflussnahme mehr gegeben.
• Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, eine verbesserte Überwachungseinrichtung für den Betrieb einer auf einem Gelände arbeitenden Maschine bereitzustellen, die einen selbsttätigen Betrieb der Maschine ermöglicht, und bei der in dem Fall, dass eine Gefahrensituation vorliegt, geeignete Maßnahmen ermöglicht werden.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patent anspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
• Es wird vorgeschlagen, mit einem geeigneten Sensor Lebewesen zu erfassen, die sich im Gefahrenbereich der Maschine befinden. Bei einer vom Sensor nachgewiesenen Gefahrensituation wird durch eine Übertragungsvorrichtung an eine von der Maschine beabstandete Stelle eine Gefahreninformation übertragen. Diese Gefahreninformation ermöglicht es, einem hochentwickelten Rechnersystem oder einer Bedienungsperson Rückschlüsse zu treffen, ob tatsächlich eine Gefahrensituation oder ein Fehlalarm vorliegt, und welche Maßnahmen zur Beseitigung der Gefahrensituation erforderlich sind. Die von der Maschine beabstandete Stelle ist weiterhin ebenfalls mit einer Übertragungsvorrichtung ausgestattet, um eine vom Rechnersystem generierte oder der Bedienungsperson eingegebene Handlungsinformation an die Maschine zu übermitteln. Die Maschine empfängt die Handlungsinformation und setzt entsprechende Gefahrenbeseitigungsmittel in Betrieb.
• Auf diese Weise erreicht man sogar bei einer führerlosen Maschine eine Verminderung der Unfallgefahr, da sich in ihrem Gefahrenbereich aufhaltende Lebewesen durch den Sensor nachgewiesen und von der beabstandeten Stelle aus geeignete Gefahrenbeseitigungsmittel aktiviert werden können. Von der beabstandeten Stelle aus, die sich im Büro eines landwirtschaftlichen Betriebs, im Büro eines Lohnunternehmens oder einem spezialisierten Unternehmen befinden kann, können mehrere Maschinen gleichzeitig überwacht werden. Ist die beabstandete Stelle mit einem preisaufwändigen Rechnersystem zur Evaluierung der Gefahreninformation ausgestattet, können ebenfalls mehrere Maschinen überwacht werden, was die Kosten reduziert. Die Erfindung eignet sich insbesondere für landwirtschaftliche Maschinen, bei denen es sich um selbstfahrende oder an ein Trägerfahrzeug angebrachte Maschinen handeln kann, und die auf einem für Menschen und Tiere zugänglichen Feld arbeiten. Sie kann aber auch an Baumaschinen Verwendung finden.
• Die vom Sensor auf die beabstandete Stelle übertragene Gefahreninformation enthält vorzugsweise eine Bildinformation, um der dort anwesenden Bedienungsperson (oder dem Rechnersystem) einen zweifelsfreien Rückschluss zu ermöglichen, ob sich wirklich ein Lebewesen im Gefahrenbereich der Maschine befindet.
• Die Gefahrenbeseitigungsmittel der Maschine können akustische und/oder optische Warnsignale abgeben, um das Lebewesen zu veranlassen, sich aus dem Gefahrenbereich zu begeben. Sie können auch die Maschine um die Gefahrstelle herumlenken, was z. B. bei Tieren sinnvoll sein kann, bzw. die Bearbeitung in der Umgebung der Gefahrstelle vorübergehend einstellen. Beispielsweise könnte ein Mähwerk einige Meter vor einem Gelege angehoben und einige Meter dahinter wieder abgesenkt werden. Falls erforderlich, kann von der beabstandeten Stelle auch veranlasst werden, dass sich eine Person zum bearbeiteten Gelände begibt, um die Gefahrensituation zu beenden, z. B. spielende Kinder abzuholen.
• Es bietet sich an, die Maschine zunächst anzuhalten, wenn der Sensor eine Gefahrensituation erkannt hat. In der beabstandeten Stelle steht dann hinreichend Zeit zur Verfügung, sich die Gefahreninformation zu betrachten und über geeignete Maßnahmen zu entscheiden. Nach Durchführung der Maßnahmen durch die Gefahrenbeseitigungsmittel kann von der beabstandeten Stelle aus mittels des aktuellen Signals des Sensors überprüft werden, ob die Gefahr beseitigt wurde. In der Regel wird erst dann die Maschine von der beabstandeten Stelle aus wieder in Betrieb gesetzt.
• Der Sensor zur Erkennung sich im Gefahrenbereich der Maschine befindlicher Lebewesen ist im Regelfall an der Maschine angebracht. Er handelt sich hierbei beispielsweise um Sensoren, die im Infrarotbereich, im sichtbaren Bereich und/oder im Mikrowellenbereich arbeiten. Bei Infrarotsensoren kann wahlweise geprüft werden, ob sich Wärmequellen bewegen oder pulsieren, um natürliche Wärmequellen, wie sie im Boden auftreten können, von gefährdeten Lebewesen zu unterscheiden. Eine weitere Unter scheidung wäre auch durch eine rechnerische Analyse der Wärmeform denkbar. Zweckmäßigerweise ist der Sensor jedenfalls mit Einrichtungen ausgestattet, die Fehlalarme in einem angemessen großen Maße vermeiden, aber eine ausreichende Nachweissicherheit bieten. Der Sensor kann auch im Abstand von der Maschine angeordnet sein, beispielsweise auf einem mobilen Beobachtungsmast, von dem aus er von oben auf das Feld blickt, oder in einem geostationären oder beweglichen Satelliten. In dieser Ausführungsform wird eine Information über die Position eines Lebewesens rechnerisch mit einer Information bezüglich der Position der Maschine verknüpft, um herauszufinden, ob sich das Lebewesen tatsächlich im Gefahrenbereich der Maschine befindet. Diese Verknüpfung kann an der beabstandeten Stelle oder auf der Maschine oder an einem beliebigen anderen Ort stattfinden.
• In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
• 1 eine Erntemaschine mit einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung.
• Eine in 1 gezeigte landwirtschaftliche Maschine 10 in der Form eines Mähdreschers ist auf vorderen angetriebenen und rückwärtigen lenkbaren Rädern 12 bzw. 14 getragen und weist eine Fahrerkabine 16 auf, von der aus sie von einem Fahrer bedient werden kann. Die Erfindung könnte auch an anderen Arten von Erntemaschinen, z. B. einem Feldhäcksler, oder einem Traktor verwirklicht sein, der Bodenbearbeitungs- oder Mäharbeiten ausführt.
• Eine Rechnereinrichtung 18 an Bord der Maschine 10 ist mit einem Navigationssystem mit einer Satellitenantenne 20 verbunden, die z. B. ein GPS- oder DGPS-Signal empfängt und dem Rechnersystem 18 eine Information über die aktuelle Position der landwirtschaftlichen Maschine 10 zuführt. Anhand einer in der Rechnereinrichtung 18 abgelegten Sollweginformation wird die Maschine 10 selbsttätig über ein Feld gelenkt und erntet es ab. Die Genauigkeit der einem Lenkzylinder der hinteren lenkbaren Räder 14 zugeführten Lenksignale kann durch einen optischen Sensor zur Erkennung der Erntegut kante verbessert werden. Die Rechnereinrichtung 18 ist auch zur selbsttätigen Einstellung der Dresch-, Trenn- und Reinigungselemente der landwirtschaftlichen Maschine 10 eingerichtet. Die Maschine 10 kann somit führerlos betrieben werden. Die Fahrerkabine 16 und die darin angebrachten Elemente werden somit nur zum Fahren auf einer Straße benötigt. Die Fahrerkabine 16 könnte somit durch einen einfachen Fahrerstand ersetzt werden.
• Da von einem zur Aufnahme des Ernteguts vom Feld dienenden Schneidwerk 22 der landwirtschaftlichen Maschine 10 ein beträchtliches Gefahrenpotenzial für Lebewesen ausgeht, die sich auf dem Feld aufhalten, ist an der Vorderseite der Maschine 10, nämlich an der Oberseite der Fahrerkabine 16, ein Sensor 24 angebracht, der sich eignet, Lebewesen im Bereich vor dem Schneidwerk 22 zu erfassen. Der Sensor 24 enthält eine Videokamera, eine Infrarotkamera und einen Mikrowellensensor. Geeignete Sensoren und Einrichtungen zur Verarbeitung ihrer Signale sind in der DE 100 16 688 A detailliert offenbart, auf die der Leser zur näheren Information verwiesen wird, und deren Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Ein weiterer Sensor 36 befindet sich an Bord eines geostationären Satelliten 38. Er erfasst Wärmequellen auf einem Feld und übersendet entsprechende Signale an eine Übertragungsvorrichtung 26 der Maschine 10.
• Weist der Sensor 24 ein Lebewesen im Gefahrenbereich der Maschine 10 nach, gibt er ein Gefahrensignal an die Rechnereinrichtung 18 ab. Gleiches gilt, wenn die Rechnereinheit 18 anhand der Signale des Sensors 36 und der Positionsinformation der Satellitenantenne 20 erkennt, dass sich vor der Maschine 10 eine Wärmequelle befindet. Die Rechnereinrichtung 18 sendet dann eine Gefahreninformation, die Bilder von der Videokamera des Sensors 24 enthält, über die Übertragungsvorrichtung 26 an eine zweite Übertragungsvorrichtung 28, die mit einem Bedienerterminal 30 verbunden ist, welches sich an einer von der Maschine 10 beabstandeten Stelle in einem Büro innerhalb des Hauses befindet, z. B. dem Hof des Landwirts, dem das Feld gehört. Durch das Bedienerterminal 30 wird akustisch signalisiert, dass eine Gefahrensituation vorliegt. Gleichzeitig wird die Maschine 10 durch die Rechnereinrichtung 18 zum Stehen gebracht.
• Die Bedienungsperson, die zwischenzeitlich beliebige Tätigkeiten ausüben kann, kann sich zum Bedienerterminal 30 begeben und das Bild von der Videokamera des Sensors 24 anzeigen lassen. Sie ist somit in der Lage zu erkennen, ob tatsächlich eine Gefahrensituation vorliegt oder nicht. Falls das nicht der Fall ist, kann sie über das Terminal 30 veranlassen, das über die Übertragungsvorrichtungen 26 und 28 zur Übertragung von Handlungsinformationen an die landwirtschaftliche Maschine 10 mit der Rechnereinrichtung 18 in Verbindung steht, dass der Betrieb der Maschine 10 wieder aufgenommen wird. Anderenfalls stehen ihr verschiedene Optionen zur Verfügung. Liegt beispielsweise ein Vogelnest oder kauerndes Rehkitz vor der Maschine 10, kann sie über das Terminal 30 bewirken, daß die Maschine 10 eine Handlungsinformation erhält, die sie veranlasst, die Gefahrstelle zu umfahren oder in dessen Nähe das Schneidwerk 22 hinreichend hoch anzuheben, wobei durch geeignete Lenkbewegungen vermieden werden kann, dass die Räder 12, 14 die Tiere überfahren. Falls andererseits spielende Kinder oder größere Tiere auf dem Feld sind, können die Handlungsinformationen veranlassen, dass Warnsignale durch eine Hupe 32 und Lichter 34 der Maschine 10 abgegeben werden. Die Bedienungsperson überzeugt sich in diesem Fall anhand später übertragener Videobilder vom Sensor 24, dass die Gefahrsituation behoben ist und setzt die Maschine 10 über das Terminal 30 wieder in Betrieb. Somit werden die Handlungsinformationen durch die beschriebenen Gefahrbeseitigungsmittel der Maschine 10 befolgt, um die Gefahrensituation zu überwinden. In fortgeschrittenen Ausführungsformen kann das Terminal 30 auch selbstständig die Handlungsinformationen generieren.
• Auf diese Weise erhält man eine führerlose landwirtschaftliche Maschine, die zum selbstständigen Bearbeiten eines Felds geeignet ist, die aber eine insbesondere menschliche Erkennung und Beseitigung von Gefahrensituationen ermöglicht. Die beschriebene Überwachungseinrichtung kann natürlich auch für Maschinen verwendet werden, bei denen noch ein Fahrer als Kontrollperson auf der Maschine sitzt, aber z. B. nicht mehr selbst lenken muss. In diesem Fall kann er sich um andere Dinge kümmern und ist nicht mehr gezwungen, die ganze Zeit den Arbeitsbereich visuell zu überwachen, so dass auch keine Erkennung von gefährdeten Lebewesen möglich ist.

Claims (9)

1. Überwachungseinrichtung für eine insbesondere landwirtschaftliche Maschine (10), die zur Durchführung von Arbeitsvorgängen auf einem Gelände, z. B. einem Feld eingerichtet ist, mit wenigstens einem Sensor (24), der geeignet ist, bei der Durchführung eines Arbeitsvorgangs auf dem bearbeiteten Gelände in einem Gefahrenbereich der Maschine (10) anwesende Lebewesen nachzuweisen, und mit einer mit dem Sensor (24) verbundenen Übertragungsvorrichtung (26), mit der eine Gefahreninformation bezüglich einer Gefahrensituation an eine von der Maschine (10) beabstandete Stelle übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Übertragungsvorrichtung (26) an die beabstandete Stelle übertragene Gefahreninformation geeignet ist, Rückschlüsse auf das Gefahrenpotenzial und mögliche Handlungen zu dessen Beseitigung zu treffen, und dass die von der Maschine (10) beabstandete Stelle mit einer Übertragungsvorrichtung (28) ausgestattet ist, die betreibbar ist, eine Handlungsinformation an die Maschine (10) zur Beseitigung der Gefahrensituation zu übermitteln, die durch Gefahrenbeseitigungsmittel der Maschine (10) befolgbar sind.
2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10) führerlos ist.
3. Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Maschine (10) beabstandete Stelle mit Eingabeeinrichtungen (30) zur Eingabe und/oder einem Rechnersystem zur maschinellen Generierung von Handlungsinformationen ausgestattet ist.
4. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefahreninformation eine Bildinformation von einer nachgewiesenen Gefahrenstelle enthält.
5. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefahrenbeseitigungsmittel der Maschine (10) eingerichtet sind, Warnsignale abzugeben und/oder die Maschine zu veranlassen, die Gefahrenstelle zu umfahren und/oder in der Umgebung der Gefahrenstelle die Bearbeitung zwischenzeitlich einzustellen.
6. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10) bei einer nachgewiesenen Gefahrensituation selbsttätig anhaltbar ist.
7. Überwachungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Maschine beabstandete Stelle mit Mitteln ausgestattet ist, die nach dem gefahrbedingten Anhalten der Maschine (10) ein Veranlassen der Wiederaufnahme des Betriebs der Maschine (10) ermöglichen.
8. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Sensor (24) an der Maschine und/oder im Abstand davon befindet, insbesondere auf einem Satelliten.
9. Verwendung eines Überwachungssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der Bearbeitung eines Geländes, z. b. eines Felds, mit einer insbesondere landwirtschaftlichen Maschine (10).