DE19932906A1 - Verfahren und Anordnung zum Erfassen einer Wärmequelle in einem überwachten Gebiet - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen einer Wärmequelle in einem überwachten Gebiet, bei dem Meßsignale einer Anzahl in dem überwachten Gebiet verteilter Sensoren erfaßt und datentechnisch ausgewertet werden. DOLLAR A Um ein solches Verfahren mit möglichst geringem Aufwand durchführen zu können, werden erfindungsgemäß Sensoren (2, 3, 4) mit jeweils zugeordneten Funksende- und Empfangsteil in frei betreibbarer Ausführung verwendet; das jeweilige Meßsignal wird als Funksignal direkt zu einer Datensamelstelle (5) übertragen, wenn die Datensammelstelle (5) in Reichweite des Funksende- und Funkempfangsteils des jeweiligen Sensors (2) liegt, andernfalls wird das Meßsignal eines Sensors (4) über weitere Sensoren (2, 3) zur Datensammelstelle (5) übertragen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen ei­ ner Wärmequelle in einem überwachten Gebiet, bei dem Meß­ signale einer Anzahl in dem überwachten Gebiet verteilter Sensoren erfaßt werden und datentechnisch ausgewertet werden.

Ein Verfahren dieser Art ist in der österreichischen Über­ setzung E 41539 B der europäischen Patentschrift 0 117 162 B1 beschrieben. Bei diesem bekannten Verfahren werden als Senso­ ren Infrarotstrahlungsdetektorvorrichtungen verwendet, die jeweils um eine im wesentlichen senkrechte Achse drehbar sind, um eine Absuchbewegung durchführen zu können. Jeder In­ frarotstrahlungsdetektorvorrichtung ist ein Codeumsetzer zugeordnet, mit dem die jeweiligen Winkelstellungen der De­ tektorvorrichtung erfaßt werden. Es wird von den Detektor­ vorrichtungen jeweils ein Meßsignal erzeugt, das die Richtung und Intensität der ermittelten Infrarotstrahlung wiedergibt. Über eine Telefonleitung oder ein beliebiges anderes Verbin­ dungsmedium werden die Meßsignale zu einer Zentralstation übertragen, die eine Datenverarbeitungsanlage mit einer Speichervorrichtung für die Meßsignale enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erfassen einer Wärmequelle in einem überwachten Gebiet anzu­ geben, was sich mit vergleichsweise geringem Aufwand durch­ führen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden Sensoren mit jeweils zuge­ ordnetem Funksende- und Funkempfangsteil in frei betreibbar­ erer Ausführung verwendet, und das jeweilige Meßsignal wird als Funksignal direkt zu einer Datensammelstelle übertragen, wenn der das jeweilige Meßsignal erzeugende Sensor innerhalb der Reichweite seines Funksende- und Funkempfangsteils von der Datensammelstelle angeordnet ist, und über weitere Senso­ ren zur Datensammelstelle übertragen werden, wenn der das Meßsignal erzeugende Sensor außerhalb der Reichweite seines Funksende- und Funkempfangsteils entfernt von der Datensam­ melstelle liegt; die in der Datensammelstelle vorliegenden Meßsignale werden datentechnisch ausgewertet werden.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren be­ steht darin, daß die Meßsignale der Sensoren nicht über Tele­ fonleitungen übertragen werden, sondern als Funksignale. Da­ bei ergeben sich bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keinerlei Genehmigungsprobleme, weil die Funk­ sende- und Empfangsteile der Sensoren in frei betreibbarer Ausführung hergestellt sind, wie sie beispielsweise in häus­ lichen Telefoneinrichtungen mit der Möglichkeit des schnurlo­ sen Telefonierens üblich geworden sind. Der Einsatz von Sen­ soren mit derartigen Funksende- und Empfangsteilen hat zwar an sich den Nachteil, daß zur Überbrückung einer relativ großen Übertragungsstrecke zur Datensammelstelle mehrere Sen­ soren in Reihe jeweils benutzt werden müssen, jedoch ist es zum Erfassen einer Wärmequelle in einem überwachten Gebiet ohnehin erforderlich, die Sensoren räumlich relativ eng zu­ einander anzuordnen, wenn eine Wärmequelle zuverlässig und schnell erfaßt werden soll, bevor sich also ein größeres Feuer ausgebreitet hat, wie es beispielsweise beim Erfassen des Entstehens eines Waldbrandes erforderlich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Auswertung der Meßsignale auf unterschiedlichem Wege erfolgen; so wird es als vorteilhaft angesehen, wenn eine zur Auswertung der Meß­ signale dienende Datenverarbeitungsanlage auch als Datensam­ melstelle verwendet wird. Diese Art des Verfahrens wird man insbesondere dann praktizieren, wenn das überwachte Gebiet nicht allzugroß ausgedehnt ist und die Sensoren relativ nahe zur Datenverarbeitungsanlage plaziert sind.

Bei einem verhältnismäßig großen zu überwachenden Gebiet wird als Datensammelstelle vorteilhafterweise eine Unterzentrale verwendet, die über eine Funkverbindung mit einer zur Auswer­ tung der Meßsignale dienenden Datenverarbeitungsanlage ver­ bunden ist. Gibt es in einem überwachten Gebiet mehrere Areale, die jeweils für sich überwacht werden sollen, dann kann durch Vorsehen mehrerer Unterzentralen, die mit einer einzigen Datenverarbeitungsanlage in Verbindung stehen, durch diese eine Datenverarbeitungsanlage also ein relativ großes Gebiet überwacht werden.

Als vorteilhaft wird es ferner angesehen, wenn bei der daten­ technischen Auswertung der Meßsignale ein neuronales Netz verwendet wird, mit dem eine Klassifizierung, Filterung und Bewertung der Meßsignale vorgenommen wird. Durch Einsatz ei­ nes neuronalen Netzes, das entsprechend angelernt ist, lassen sich dann in vorteilhafter Weise Ergebnisse erzielen, die sich durch eine hohe Zuverlässigkeit auch dann auszeichnen, wenn sich in dem überwachten Gebiet eine störende Wärmequelle bewegt, die beispielsweise von einem fahrenden Kraftfahrzeug gebildet sein kann.

Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn als Sensoren gassensitive Halbleitersensoren verwendet werden, weil mit solchen Halbleitersensoren unterschiedliche Gase in der Luft erkannt werden können. Dadurch ist zusätzlich die Möglichkeit geschaffen, an sich unkritische, störende Wärmequellen zu erkennen und damit ein fehlerhaftes Meßergebnis zu vermeiden. Es kommen aber auch andere Sensoren infrage, sofern mit ihnen eine Wärmequelle erfaßt werden kann.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Anord­ nung zum Erfassen einer Wärmequelle in einem überwachten Ge­ biet anzugeben, die sich mit vergleichsweise geringem Aufwand installieren läßt.

Dazu geht die Erfindung von einer Anordnung aus, wie sie in der oben genannten Übersetzung E 41539 B beschrieben ist, also von einer Anordnung zum Erfassen einer Wärmequelle in einem überwachten Gebiet mit einer Anzahl von Sensoren, die über Nachrichtenkanäle mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden sind, und schlägt vor, daß erfindungsgemäß jeder Sensor mit einem Funksende- und Funkempfangsteil in frei be­ treibbarer Ausführung ausgerüstet ist und die Nachrichten­ kanäle Funkstrecken sind.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be­ steht darin, daß auf Telefonleitungen verzichtet werden kann, wobei durch den Einsatz von Funkstrecken als Nachrichtenka­ näle Schwierigkeiten mit Genehmigungsbehörden dadurch vermie­ den sind, daß jeder Sensor mit einem Funksende- und Funkemp­ fangsteil in frei betreibbarer Ausführung ausgerüstet ist. Derartige Funksende- und Funkempfangsteile haben zwar eine relativ geringe Reichweite, was aber im vorliegenden Zusam­ menhang nicht störend ist, weil zum zuverlässigen Erfassen einer Wärmequelle in einem überwachten Gebiet sowieso Senso­ ren relativ dicht beieinander angeordnet werden müssen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung entspricht die Länge der Funkstrecken höchstens der Reichweite der Funksende- und Funkempfangsteile in frei betreibbarer Ausführung, und die Sensoren sind höchstens im Abstand der Reichweite voneinander entfernt angeordnet.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Datenverarbei­ tungsanlage mit einem zugeordneten Funksende- und Funkemp­ fangsteil in frei betreibbarer Ausführung innerhalb der Reichweite des Funksende- und Funkempfangsteil mindestens ei­ nes Sensors angeordnet. Eine derartige Ausgestaltung der er­ findungsgemäßen Anordnung wird man immer dann vornehmen, wenn ein relativ kleines überwachtes Gebiet mit einer relativ kleinen Anzahl von Sensoren zu überwachen ist.

Ist das zu überwachende Gebiet relativ groß, dann ist eine Unterzentrale mit einem zugeordneten Funksende- und Funkemp­ fangsteil in frei betreibbarer Ausführung innerhalb der Reichweite des Funksende- und Funkempfangsteil mindestens ei­ nes Sensors angeordnet, und die Unterzentrale steht in Funk­ verbindung mit der Datenverarbeitungsanlage.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Datenverarbei­ tungsanlage eine Datenbank und ein neuronales Netz vorgeord­ net, und die Datenverarbeitungsanlage ist ein graphisches In­ formationssystem.

Zur weiteren Erläuterung ist in der Figur ein Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Erfassen einer Wärmequelle in einem überwachten Gebiet dargestellt.

Wie die Figur erkennen läßt, befinden sich in einem überwach­ ten Gebiet 1 eine Reihe von Sensoren, von denen nur Sensoren 2, 3 und 4 dargestellt sind. Bei den Sensoren 2 bis 4 handelt es sich um gassensitive Halbleitersensoren bekannter Ausfüh­ rung, die jeweils ein Funksende- und Funkempfangsteil aufwei­ sen. Die Sensoren 2 bis 4 des überwachten Gebietes 1 sind ei­ ner Unterzentrale 5 zugeordnet, mit der im vorliegenden Fall der Sensor 2 über eine Funkstrecke 6 in Verbindung steht, weil dieser Sensor 2 der Unterzentrale 5 am dichtesten be­ nachbart ist. Der Sensor 2 ist nämlich mit einem Funksende- und Funkempfangsteil in frei betreibbarer Ausführung versehen und hat daher nur eine Reichweite in der Größenordnung bis etwa maximal 300 m. Die Funksende- und Funkempfangsteile der weiteren Sensoren 3 und 4 sind ebenfalls in frei betreibbarer Ausführung ausgeführt, also so ausgebildet, daß sie nach den behördlichen Genehmigungspflichten ohne eine besondere Genehmigung betrieben werden können. Jeder Sensor 2 bis 4 ist mit einem Funksende- und Funkempfangsteil ausgerüstet, weil der in der Darstellung relativ weit entfernte Sensor 4 nicht direkt zur Unterzentrale 5 senden kann, sondern über eine Funkstrecke 7 zu dem benachbarten Sensor 3 sein Meßsignal senden, das von diesem dann über eine weitere Funkstrecke 8 zum Sensor 2 übertragen, der das Meßsignal zur Unterzentrale 5 über die Funkstrecke 6 überträgt.

Jeder der Sensoren 2 bis 4 ist als gassensitiver Halbleiter­ sensor ausgestattet, weist also spezielle gassensitive Schichten auf, mit denen sich verschiedene Gase in einem Meß­ zyklus erfassen lassen. Dazu dient jeweils eine in jedem Sen­ sor vorgesehene Elektronik, die nicht nur die Steuerung der Meßzyklen, sondern auch die Zwischenspeicherung der Meßwerte und die Übertragung der Meßsignale steuert.

Jeder der Sensoren 2 bis 4 mißt in vorgegebenen Zeitinterval­ len die Konzentration bestimmter Gase in der Luft. Pro Meßzy­ klus ergibt sich ein aus einer Datenreihe bestehendes Meßsi­ gnal, das über die Funkstrecken 6 bis 8 z. B. auf einer Fre­ quenz von beispielsweise 433 MHz übertragen wird. Dabei wird das über die Funkstrecke 7 übertragende Meßsignal in dem Sen­ sor 3 erfaßt und zusammen mit dem von diesem Sensor 3 erzeug­ ten Meßsignal zum Sensor 2 gesendet und von diesem zusammen mit seinem Meßsignal zur Unterzentrale 5 übertragen. Entspre­ chend werden die Meßsignale der übrigen (nicht dargestellten) Sensoren unter Benutzung in Richtung auf die Unterzentrale vorgeordneter Sensoren zur Unterzentrale übermittelt. Dort werden die Meßsignale bzw. Daten verdichtet und zu einer Zentrale 9 über eine Funkstrecke 10 übertragen. Sollte ein Sensor ausfallen, dann wird von dem jeweils sendenden Sensor automatisch ein alternativer Übertragungsweg zur Unterzen­ trale 5 vorgegeben.

Die Funkempfangsteile in den Sensoren 2 bis 4 dienen zur Steuerung der Meßzyklen bei Erkennung einer Störung oder zur Reduzierung der Anzahl der Meßsignale bei feuchtem Wetter, bei dem mit dem Entstehen einer Wärmequelle, beispielsweise eines Waldbrandes, nicht zu rechnen ist. Außerdem dienen die Funkempfangsteile dazu, die Meßsignale benachbarter Sensoren aufzunehmen, um sie ggf. in Richtung auf die Unterzentrale 5 weiterzuleiten.

In der Zentrale 9 werden die Meßsignale in eine Datenbank 11 eingelesen. Da jeder der Sensoren 2 bis 4 mit seinen exakten Koordinaten im überwachten Gebiet erfaßt wird, können die Meßsignale mittels einer Datenverarbeitungsanlage in Form ei­ nes graphischen Informationssystems (nicht gezeigt) dreidi­ mensional dargestellt werden, woraus exakt der Ort einer Wär­ mequelle entnehmbar ist. Dies wird gefördert durch den Ein­ satz eines neuronalen Netzes 12, das der Datenbank nachgeord­ net ist und, mit dem eine Klassifikation, Filterung und Be­ wertung der Meßsignale vorgenommen wird. Die Ausgangssignale des neuronalen Netzes 12 werden im graphischen Informations­ system verarbeitet.

Claims (10)

1. Verfahren zum Erfassen einer Wärmequelle in einem über­ wachten Gebiet, bei dem

• - Meßsignale einer Anzahl in dem überwachten Gebiet verteil­ ter Sensoren erfaßt werden und datentechnisch ausgewertet werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - Sensoren (2 bis 4) mit jeweils zugeordnetem Funksende- und Funkempfangsteil in frei betreibbarer Ausführung verwendet werden,
• - das jeweilige Meßsignal als Funksignal direkt zu einer Da­ tensammelstelle (5) übertragen wird, wenn der das jewei­ lige Meßsignal erzeugende Sensor (2) innerhalb der Reich­ weite seines Funksende- und Funkempfangsteils von der Da­ tensammelstelle (5) angeordnet ist, und über weitere Sen­ soren (2, 3) zur Datensammelstelle (5) übertragen wird, wenn der das Meßsignal erzeugende Sensor (4) außerhalb der Reichweite seines Funksende- und Funkempfangsteils ent­ fernt von der Datensammelstelle (5) liegt, und
• - die in der Datensammelstelle (5) vorliegenden Meßsignale datentechnisch ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine zur Auswertung der Meßsignale dienende Datenverarbei­ tungsanlage als Datensammelstelle verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - als Datensammelstelle eine Unterzentrale (5) verwendet wird, die über eine Funkverbindung (10) mit einer zur Aus­ wertung der Meßsignale dienenden Datenverarbeitungsanlage verbunden ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - bei der datentechnischen Auswertung der Meßsignale ein neuronales Netz (12) verwendet wird, mit dem eine Klassi­ fizierung, Filterung und Bewertung der Meßsignale vorge­ nommen wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - als Sensoren (2 bis 4)gassensitive Halbleitersensoren ver­ wendet werden.

6. Anordnung zum Erfassen einer Wärmequelle in einem über­ wachten Gebiet mit einer Anzahl von Sensoren, die über Nach­ richtenkanäle mit einer Datenverarbeitungsanlage verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - jeder Sensor (2 bis 4) mit einem Funksende- und Funkemp­ fangsteil in frei betreibbarer Ausführung ausgerüstet ist und
• - die Nachrichtenkanäle Funkstrecken(6, 7, 8) sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Länge der Funkstrecken höchstens der Reichweite der Funksende- und Funkempfangsteile in frei betreibbarer Aus­ führung entspricht und die Sensoren (2 bis 4) höchstens im Abstand der Reichweite voneinander entfernt angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Datenverarbeitungsanlage mit einem zugeordneten Funk­ sende- und Funkempfangsteil in frei betreibbarer Ausführung innerhalb der Reichweite des Funksende- und Funkemp­ fangsteil mindestens eines Sensors angeordnet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Unterzentrale (5) mit einem zugeordneten Funksende- und Funkempfangsteil in frei betreibbarer Ausführung in­ nerhalb der Reichweite des Funksende- und Funkempfangsteil mindestens eines Sensors (2) angeordnet ist und
• - die Unterzentrale (5) in Funkverbindung (10) mit der Da­ tenverarbeitungsanlage steht.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Datenverarbeitungsanlage eine Datenbank (11) und ein neuronales Netz (12) vorgeordnet ist und
• - die Datenverarbeitungsanlage ein graphisches Informations­ system ist.