DE10347894A1

DE10347894A1 - Vorrichtung und Verfahren zum kontrollierten Betreten oder Verlassen eines Bereiches

Info

Publication number: DE10347894A1
Application number: DE10347894A
Authority: DE
Inventors: Günter Seemann
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-16
Also published as: US20050128077A1; EP1524631A3; EP1524631B1; DE10347894B4; EP1524631A2; ATE413671T1; US7170406B2

Abstract

Es sollen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung einer Industrieanlage angegeben werden, die den dort arbeitenden Personen einen größtmöglichen Schutz bieten. DOLLAR A Die Lösung der Aufgabe ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale: DOLLAR A Signalgeber (4, 5), die an Personen (2, 3) oder beweglichen Sachen befestigt sind und welche einen auf eine Person oder bewegliche Sache bezogenen Code senden oder auslösen, DOLLAR A Positionsmarken (31, 32, 33, 34, 41, 42, 61, 62, 71, 72, 36, 37, 74) an Eingängen und Ausgängen einer Industrieanlage (21, 22), die einen Positionscode und einen Richtungscode für das Passieren eines Zugangs oder eines Ausgangs bereitstellen, DOLLAR A Empfangseinrichtungen (15, 35, 43, 63, 73) zur Aufnahme des Codes der Signalgeber in Kombination mit dem Positions- und Richtungscode und DOLLAR A mit einer Rechen- und Auswerteeinheit (12), welche mit den Empfangseinrichtungen verbunden und zum Erzeugen einer Topologie für das Betreten oder Verlassen der Industrieanlage durch die Personen oder bewegliche Sachen ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontrollierten Betreten oder Verlassen eines Bereiches.

Bereiche in Form von komplexen Industrieanlagen verfügen normalerweise über Einrichtungen zum Anzeigen von Informationen über den Betrieb und zum Überwachen der Anlage. Die Überwachung umfasst einerseits die Kontrolle von Prozessparametern und andererseits die Detektion von Störfällen, die beispielsweise durch undichte Leitungssysteme entstehen können. Bekannte Überwachungssysteme für Industrieanlagen sind Vorrichtungen zur Messung von Gaskonzentrationen, die als stationäre Messköpfe ortsfest angebracht sind oder es sind mobile Messsysteme, die von Personen mitgeführt werden. Eine derartige Vorrichtung zur Messung von Gaskonzentrationen ist aus der DE 198 58 022 C2 bekannt geworden. Zur Positionsbestimmung der stationären und mobilen Messköpfe dient ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem GPS (global positioning system). Diese Positionsbestimmungssystemelassen sich jedoch nicht in geschlossenen Räumen einsetzen, und es ist aufgrund der begrenzten Auflösung nicht möglich, die Richtung einer Bewegung zu bestimmen.

In Industrieanlagen werden gefährdete Arbeitsbereiche derart gesichert, dass diese nur von bestimmten Personen betreten werden können. Aus der DE 33 21 790 A1 ist bekannt, einzelnen Kleidungsstücken der zu schützenden Personen einen aktiven oder passiven Transponder zuzuordnen. Diesem Transponder kann eine Kennung eingeprägt sein, die einen Personencode enthält, damit nur zugelassene Personen, die bestimmte, mit Transpondern versehene Ausrüstungsgegenstände mitführen, den Gefahrenbereich betreten können. Das bekannte Personenüberwachungssystem umfasst keine Positionserkennung, die es einem in einer zentralen Überwachungszentrale sitzenden Einsatzleiter ermöglicht, die Momentanposition der mit Transponder versehenen Einsatzkräfte zu ermitteln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die es ermöglichen, dass die in einem Bereich arbeitenden Personen einen größtmöglichen Schutz besitzen.

Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Lösung der Aufgabe für das Verfahren erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.

Der Vorteil der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass durch Signalgeber, die von Personen getragen werden und Positionsmarken, die sich an Eingängen oder Ausgängen des Bereiches befinden, individuelle Datensätze, bestehend aus Personencode, Positionscode und Richtungscode erzeugt werden, aus denen sich an einer zentralen Rechen- und Auswerteeinheit eine Topologie für das Betreten und Verlassen des Bereiches erstellen lässt. Auf diese Weise ist es möglich, von einer zentralen Stelle aus festzustellen, welche Personen sich in einem entsprechenden Bereich aufhalten. Die Genauigkeit der Positionserfassung lässt sich dadurch erhöhen, dass zusätzliche Positionsmarken in dem Bereich angeordnet werden. Die Positionsmarken sind derart ausgebildet, dass sie sowohl einen Positionscode als auch einen Richtungscode erzeugen, aus dem sich ableiten lässt, in welcher Richtung eine Person die Positionsmarke passiert hat. Aus dem Richtungscode ergibt sich, ob die Person den Bereich betreten oder verlassen hat. Wenn die Person beispielsweise an der Positionsmarke nur vorbeigeht, ohne den Bereich zu betreten oder zu verlassen, wird kein Richtungscode erzeugt, sondern es wird nur registriert, dass die Person in der Nähe der Positionsmarke gewesen ist.

Die Positionsmarke zur Richtungserkennung ist derart ausgeführt, dass zwei einzelne Positionsmarken, denen ein individueller Positionscode zugeordnet ist, nebeneinander angeordnet werden, so dass aus der Abfolge, in der die einzelnen Positionsmarken von der Person durchschritten werden, die Richtung abgeleitet wird. Die Signalgeber, die mit den Positionsmarken kommunizieren, sind vorteilhaft als aktive oder passive Transponder ausgeführt. Die Transponder lassen sich leicht in einer von der Person mitgeführten Chipkarte oder dem Ansteckclip eines mitgeführten Gasmessgerätes unterbringen.

Alternativ oder zusätzlich zu Personen, können auch bewegliche Sachen mit Signalgebern beziehungsweise Transpondern versehen werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In vorteilhafter Weise ist in dem Bereich selbst oder außerhalb des Bereiches ein zentraler Sammelpunkt vorgesehen, an dem sich eine Positionsmarke befindet, die mit der zentralen Rechen- und Auswerteeinheit kommuniziert. Für den Fall, dass in dem Bereich ein Alarm- oder Warnzustand ausgelöst wird, verlassen die sich in dem Bereich befindenden Personen ihn über die Ausgänge. Hierbei wird durch die Positionsmarken erkannt, welche Personen in welche Richtung die Ausgänge passiert haben. Es kann aber auch vorkommen, dass Personen nicht über die Ausgänge den Bereich verlassen, sondern sich auf anderem Wege in Sicherheit bringen können. Es gibt hierzu die Anweisung, dass sich alle Personen an dem zentralen Sammelpunkt treffen. Durch die am Sammelpunkt vorhandene Positionsmarke lässt sich über den von den Transpondern ausgesendeten Code bestimmen, welche Personen den Sammelpunkt erreicht haben.

Die Bereiche sind in zweckmäßiger Weise mit Überwachungseinrichtungen zur Abgabe von Messsignalen an die Rechen- und Auswerteeinheit versehen. In der Recheneinheit sind Mittel zum Erkennen und Lokalisieren eines Alarm- oder Warnzustands aus den Messwerten vorhanden, und es werden die Positionsdaten der einzelnen Personen, die sich in dem Bereich aufhalten, mit der Position des Alarm- oder Warnzustands verglichen. Die Rechen- und Auswerteeinheit erzeugt dann ein Fluchtsignal, mit dem Leuchtzeiger angesteuert werden, die den Weg zu einem sicheren Ausgang weisen.

Zusätzlich zur Anzeige des Fluchtweges, können vorteilhaft auch die Ansteuerung von Türschließmechanismen oder Lüftern in den Alarmplan mit einbezogen werden. So werden im Alarm- oder Warnzustand nur diejenigen Fluchttüren von der Rechen- und Auswerteeinheit entriegelt, die ein gefahrloses Verlassen des Gebäudes oder der Industrieanlage ermöglichen.

Fluchtwege, die in den Gefahrenbereich führen, werden versperrt. Bei einer Brandmeldung werden Lüfter, die sich am Brandherd befinden, von der Rechen- und Auswerteeinheit automatisch abgeschaltet.

Der Bereich ist in vorteilhafter Weise eine Industrieanlage mit sich darauf befindenden, begehbaren Gebäuden, wobei Positionsmarken an Eingängen oder Ausgängen der Industrieanlage und der Gebäude angebracht sind.

Als Überwachungseinrichtungen sind Gasmeldeanlagen und Brandmeldeanlagen vorgesehen. Fluchtwege innerhalb der Bereiche werden durch Leuchtzeiger oder Leuchtbänder angezeigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch den Aufbau eines Positionsbestimmungssystems,
2 eine Industrieanlage gemäß der Erfindung mit einem Positionsbestimmungssystem entsprechend der 1.
1 veranschaulicht schematisch ein Positionsbestimmungssystem 1 für in der 1 nicht näher dargestellte Personen 2, 3 die mit aktiven Transpondern 4, 5 versehen sind. Die zu überwachende Fläche erstreckt sich über einen Radius von R = 50 m, wobei die Fläche in einzelne, rechteckförmige Segmente 6 unterteilt ist. Die Lage der Segmente 6 lässt sich aus der Kombination von Buchstaben A-D auf der Abszisse und Ziffern 1 bis 6 auf der Ordinate angeben.
In dem Segment 6 „D2" ist eine erste Positionsmarke 7 und in dem Segment „C5" eine zweite Positionsmarke 8 beispielhaft veranschaulicht. Die übrigen Segmente 6 sind ebenfalls mit Positionsmarken versehen, die der besseren Übersicht wegen, in der 1 nicht dargestellt sind. Jede der Positionsmarken 7, 8 besitzt eine Bodenschleife 9, 10, die sich über das Segment „D2" beziehungsweise das Segment „C5" erstreckt. Durch Positionsmarken und zugehörige Bodenschleifen in benachbarten Feldern lassen sich Ortskoordinaten für die gesamte Fläche angeben.
Die Positionsmarken 7, 8 senden permanent kodierte Ortskoordinaten aus. Gerät der aktive Transponder 4 in den Bereich der Bodenschleife 10 der Positionsmarke 8, wird er durch die über die Bodenschleife 10 imitierte Trägerfrequenz aktiviert und empfängt die Ortskoordinate der Positionsmarke 8. Diese Ortskoordinate wird zusammen mit einem individuellen Code der Person 2 an einen zentralen Empfangspunkt 11 übertragen, der mit einer zentralen Rechen- und Auswerte einheit 12 in Verbindung steht. Die Datenkommunikation für die Positionsmarke 8 und den Transponder 4 ist durch Pfeile 13, 14 veranschaulicht. Die Codes für die Personen 2, 3 werden in die zugehörigen Transponder 4, 5 fest einprogrammiert, so dass in der Rechen- und Auswerteeinheit 12 zu jeder Zeit anhand der Ortskoordinaten der Positionsmarken 7, 8 Informationen über die Momentanpositionen der Personen 2, 3 vorliegen.
2 veranschaulicht schematisch eine Industrieanlage 20, die aus einem Produktionsgelände 21, einer Lagerhalle 22 mit einem Eingang 15, einer Toreinfahrt 23 mit benachbartem Parkplatz 24 und einem Verwaltungsgebäude 25 besteht. Zwischen Toreinfahrt 23 und Verwaltungsgebäude 25 befindet sich ein Zugang 26 für Mitarbeiter, und es ist hinter dem Verwaltungsgebäude 25 ein Notausgang 27 vorhanden. Vom Produktionsgelände 21 aus kann der Parkplatz 24 über ein Drehkreuz 28 erreicht werden. Die Ein- und Ausgänge des Produktionsgeländes 21 sowie der Eingang 15 zur Lagerhalle 22 sind mit Positionsmarken versehen. So befinden sich im Bereich der Toreinfahrt 23 vier Positionsmarken 31, 32, 33, 34 mit einem Empfangspunkt 35. Der Eingang 15 zur Lagerhalle 22 hat zwei Positionsmarken 41, 42 mit dem Empfangspunkt 43, der Notausgang 27 hat ebenfalls zwei Positionsmarken 61, 62 und einen Empfangspunkt 63, das Drehkreuz 28 zwei Positionsmarken 71, 72 mit Empfangspunkt 73 und der Zugang 26 zwei Positionsmarken 36, 37 für den Empfangspunkt 35.
Auf dem Parkplatz 24 befindet sich an einem Sammelpunkt 17 eine Positionsmarke 74, die mit dem Empfangspunkt 73 kommuniziert. Die Empfangspunkte 35, 43, 63, 73 sind über Signalleitungen 81 mit der zentralen Rechen- und Auswerteeinheit 12 verbunden. Die Positionen der einzelnen Positionsmarken und Personen werden auf einem Monitor 122 in Form einer Topologie veranschaulicht.
Innerhalb des Produktionsgeländes 21 befindet sich eine Gasmeldeanlage 82, die auf Schadgase reagiert und beim Überschreiten eines Grenzwertes über eine Signalleitung 83 ein Warnsignal an die Rechen- und Steuereinheit 12 abgibt. Eine innerhalb der Lagerhalle 22 befindliche Brandmeldeanlage 84 ist über die Signalleitung 85 mit der Rechen- und Auswerteeinheit 12 verbunden.
Die Überwachung der Industrieanlage 20 wird folgendermaßen durchgeführt:
Die Person 2 mit dem Transponder 4 betritt das Produktionsgelände 21 über den Zugang 26. Die Person 2 kommt hierbei nacheinander in den Wirkungsbereich der Positionsmarken 36, 37. Die zu den Positionsmarken 36, 37 gehörenden Ortskoordinaten und der Code der Person 2 werden an den Empfangspunkt 35 übertragen und an die Rechen- und Auswerteeinheit 12 weitergeleitet. Aus der Abfolge des Durchschreitens der Positionsmarken 36, 37 ergibt sich ein Richtungscode, der besagt, dass die Person 2 das Produktionsgelände 21 betreten hat.
Die Person 3 mit dem Transponder 5 auf dem Produktionsgelände 21 will Arbeiten in der Lagerhalle 22 vornehmen. Dabei werden zum Betreten der Lagerhalle 22 die Positionsmarken 41, 42 in der Reihenfolge Positionsmarke 42 und Positionsmarke 41 durchschritten. Zusammen mit dem Code der Person 3, die in dem Transponder 5 gespeichert ist und den Ortskoordinaten der Positionsmarken 41, 42 erhält die Rechen- und Auswerteeinheit 12 über den Empfangspunkt 43 die Information, dass sich die Person 3 innerhalb der Lagerhalle 22 befindet.
Ein mit vier Personen 50, 51, 52, 53 besetzter PKW 54 will durch die Toreinfahrt 23 auf das Produktionsgelände 21 fahren. Die Personen 50, 51, 52, 53 tragen personenbezogene Transponder 55, 56, 57, 58. Bei der Einfahrt in das Produktionsgelände 21 werden die Transponder 55, 56 von den Positionsmarken 32, 31 erfasst und die Transponder 57, 58 kommen in den Wirkungsbereich der Produktionsmarken 34, 33. Aus der Reihenfolge des Durchschreitens der Positionsmarken 32, 31; 34, 33 und dem daraus resultierenden Richtungscode ergibt sich, dass die Personen 50, 51, 52, 53 in das Produktionsgelände 21 eingefahren sind.
Ein Alarmplan für die Industrieanlage 20 sieht vor, dass sich die auf dem Gelände befindenden Personen 2, 3, 50, 51, 52, 53 auf dem Parkplatz 24 an einem Sammelpunkt 17 mit der Positionsmarke 74 einfinden sollen. Hierzu muss von den Personen das Drehkreuz 28 längst der Positionsmarken 71, 72 durchschritten werden. Als Alternative ist vorgesehen, sofern der Fluchtweg über das Drehkreuz 28 versperrt ist, dass die Personen entlang der Positionsmarken 61, 62 das Produktionsgelände 21 über den Notausgang 27 verlassen.
Von der Gasmeldeanlage 82 wird ein Gasalarm über die Signalleitung 83 an die Rechen- und Auswerteeinheit 12 gemeldet. Da der Gasalarm aus der Nähe des Notausgangs 27 erfolgt, wird der Notausgang 27 versperrt, und es werden über eine Signalleitung 85 von der Rechen- und Auswerteeinheit 12 Leuchtzeiger 86 aktiviert, die den Fluchtweg über das Drehkreuz 28 weisen. Personen, die das Drehkreuz 28 passieren, werden von den Positionsmarken 71, 72 erfasst, bevor sie zum Sammelpunkt 17 bei der Positionsmarke 74 gelangen. Personen, die nicht das Drehkreuz 28 passieren und auf anderem Wege, zum Beispiel über einen Zaun, das Produktionsgelände 21 verlassen, werden von der Positionsmarke 74 am Sammelpunkt 17 erfasst.
In einem alternativen Warnfall, wenn in dem Lagerraum 22 von der Brandmeldeanlage 84 ein Feuer gemeldet wird, wird der Fluchtweg über das Drehkreuz 28 versperrt, und es werden über eine Signalleitung 87 die Leuchtzeiger 88 angesteuert, die den Fluchtweg über den Notausgang 27 weisen. Mittels der Positionsmarken 61, 62 am Notausgang 27 lässt sich ermitteln, welche Personen den Notausgang 27 passiert haben.
Befindet sich im Brandfall die Person 3 noch im Lagerraum 22, liefert der Transponder 5 in Kombination mit den Positionsmarken 41, 42 und dem Empfangspunkt 43 die Information, ob die Person 3 sich noch im Lagerraum 22 befindet oder diesen bereits verlassen hat. Es kann dann von der Rechen- und Auswerteeinheit 12 unmittelbar eine Anweisung erlassen werden, ob mit den Löscharbeiten begonnen werden kann oder ob vorher noch die Person 3 aus dem Lagerraum 22 geborgen werden muss. Da es zu jeder Zeit möglich ist, den Aufenthaltsort von Personen innerhalb und außerhalb von Gebäuden zu erkennen, kann im Warn- oder Alarmfall sofort entschieden werden, welche Personen aus einem gefährdeten Bereich in Sicherheit gebracht werden müssen.

Claims

Vorrichtung zum kontrollierten Betreten oder Verlassen eines Bereiches durch Personen oder bewegliche Sachen mit Signalgebern (4, 5, 55, 56, 57, 58), die an den Personen (2, 3, 50, 51, 52, 53) oder beweglichen Sachen befestigt sind und welche einen auf eine Person oder bewegliche Sache bezogenen Code senden oder auslösen, Positionsmarken (7, 8, 31, 32, 33, 34, 41, 42, 61, 62, 71, 72, 36, 37, 74) an den Ein- und Ausgängen (15, 23, 26, 27, 28) des Bereiches (21, 22), die einen Positionscode und einen Richtungscode für das Passieren eines Zugangs oder eines Ausgangs bereitstellen, einer Empfangseinrichtung (15, 35, 43, 63, 73) zur Aufnahme des Codes der Signalgeber (4, 5, 55, 56, 57, 58) in Kombination mit dem Positions- und dem Richtungscode und mit einer Rechen- und Auswerteeinheit (12), welche mit der Empfangseinrichtung (15, 35, 43, 63, 73) verbunden und zum Erzeugen einer Topologie für das Betreten oder Verlassen des Bereiches (21, 22) durch die Personen oder bewegte Sachen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem zentralen Sammelpunkt (17) eine Positionsmarke (74) vorgesehen ist und dass eine mit der Rechen- und Auswerteeinheit (12) verbundene Empfangseinrichtung (73) zur Aufnahme des Codes der sich im Wirkungsbereich der Positionsmarke (74) befindenden Personen oder Sachen vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (21, 22) mit Überwachungseinrichtungen (82, 84) zur Abgabe von Messsignalen an die Rechen- und Auswerteeinheit (12) versehen ist, und dass die Rechen- und Auswerteeinheit (12) Mittel zum Erkennen und Lokalisieren eines Alarm- oder Warnzustands aus den Messsignalen aufweist und das Mittel zum Abgleich der Positionsdaten von den Personen (2, 3, 50, 51, 52, 53) oder Sachen innerhalb des Bereiches (21, 22) mit der Position der den Alarm- oder Warnzustand auslösenden Überwachungseinrichtung (82, 84) und zum Erzeugen eines den Fluchtweg weisenden Fluchtsignals (86, 88) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich eine Industrieanlage (21) mit sich darauf befindenden, begehbaren Gebäuden (22) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsmarken an Eingängen und Ausgängen (15, 23, 26, 27, 28) der Industrieanlage (21) und der Gebäude (22) angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtungen Gasmeldeanlagen (82) und Brandmeldeanlagen (84) umfassen.
Verfahren zum kontrollierten Betreten oder Verlassen eines Bereiches durch Personen oder bewegliche Sachen, gekennzeichnet durch die Schritte, Signalgeber (4, 5, 55, 56, 57, 58) an den Personen (2, 3, 50, 51, 52, 53) oder beweglichen Sachen zu befestigen, wobei die Signalgeber (4, 5, 55, 56, 57, 58) einen auf die Person oder die bewegliche Sache bezogenen Code senden oder auslösen, an den Zugängen und Ausgängen (15, 23, 26, 27, 28) des Bereiches (21, 22) Positionsmarken (7, 8, 31, 32, 33, 34, 41, 42, 61, 62, 71, 72, 36, 37, 74) anzubringen, die einen Positionscode und einen Richtungscode beim Passieren des Zugangs oder Ausgangs bereitstellen, eine Empfangseinrichtung (11, 35, 43, 63, 73) vorzusehen, welche zur Aufnahme des Codes der Signalgeber (4, 5, 55, 56, 57, 58) in Kombination mit dem Positionscode und Richtungscode ausgebildet sind und mit einer Rechen- und Auswerteeinheit (12), welche mit der Empfangseinrichtung verbunden ist, eine Topologie für das Betreten oder Verlassen des Bereiches (21, 22) durch die Personen oder bewegte Sachen zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, an einem zentralen Sammelpunkt (17) eine Positionsmarke (74) vorzusehen und über eine mit der Rechen- und Auswerteeinheit (12) verbundene Empfangseinrichtung (11, 35, 43, 63, 73) den Code von Personen oder beweglichen Sachen zu überfragen, die sich im Wirkungsbereich der Positionsmarke (74) befinden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet dadurch, den Bereich mit Überwachungseinrichtungen (82, 84) zu versehen, welche Messsignale an die Rechen- und Auswerteeinheit (12) abgeben, aus den Messsignalen Alarm- oder Warnzustände zu lokalisieren, die Positionsdaten der Personen (2, 3, 50, 51, 52, 53) oder beweglichen Sachen und den Ort des Alarm- oder Warnzustands derart abzugleichen, dass für die Personen oder Sachen ein Fluchtweg zu einem oder mehreren Ausgängen (27, 28) aufgezeigt wird.