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Die
Erfindung betrifft ein System zur Objekt- und/oder Zustandserfassung
von Objekten in Versorgungs-, Entsorgungs-, Verkehrsnetzen und sonstigen
Anlagen.
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Betreiber
von derartigen Netzen und Anlagen sind bestrebt, durch vorausschauende
Maßnahmen
den Wert und die physische Stabilität ihres Anlagevermögens zu
erhalten. In bestimmten Bereichen wird deshalb schon seit geraumer
Zeit die Inspektion durch spezielle Kamerasysteme als gesetzlich
vorgeschriebene (so im Kanalwesen) oder freiwillig (so im Straßenwesen)
eingesetzte Methode angewandt.
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Insbesondere
im Bereich Kanalwesen ist es bislang üblich, bestimmte Schäden oder
bauliche Zustände
anhand eines normabhängigen
(z. B. ATV oder ISYBAU in Deutschland bzw. DIGIKAN in Österreich)
Kürzelsystems
zu erfassen. Übliche
Vorgehensweise dabei ist das Betrachten des Kamerabildes und manuelle
Eingabe des entsprechenden Kürzels über die
Tastatur. Bislang gilt hier eine eindeutige 1:1 Beziehung, d. h.
zu einem Schaden existiert ein entsprechendes Kürzel.
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Nach
der Erfassung werden diese Kürzel
für weitere,
teilweise automatisierte Verfahren zur Zustandsklassifizierung und – bewertung
des untersuchten Objektes herangezogen. Dies bedeutet, dass bislang
immer im Kürzelsystem
des anschließend
weiterverarbeitenden Systems erfasst werden muss.
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Mit
der EU-Norm für
den Kanalbereich, die ab Ende 2006 für alle Mitgliedsländer verbindlich
ist, wird eine Vielzahl neuer Kürzel
eingeführt.
Aufgrund des komplexen Aufbaus dieses Kürzelsystems, dass in einer
1:n Beziehung nicht nur Schäden,
sondern auch bauliche Zustände
beschreibt, werden bei Beibehaltung der bisherigen Vorgehensweise
immense kognitive Anforderungen an die Untersucher gestellt. Speziell
bei der Betrachtung der einzelnen Mitgliedsländer gibt es landestypische
Eigenarten, die seitens des Untersuchers eine entsprechende Einarbeitung erforderlich
machen.
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Als
Erschwernis für
die Untersucher müssen häufig, abhängig von
der Bestellung des Kunden, unterschiedliche Systeme eingesetzt werden,
was aufgrund der nicht geringen System- und Schulungskosten zu einer
Verteuerung der Leistungen führt.
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In
Anbetracht der Tatsache, dass die Zahl der vom Untersucher zu kennenden
Kürzel
in die Tausende geht, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu führen, dass
es das Erlernen von Kürzelsystemen überflüssig macht,
trotzdem aber das Durchführen
einer normgerechten Untersuchung sichergestellt ist.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs
1.
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Das
System beinhaltet Mechanismen, die bis zum Inkrafttreten der EU-Norm
und darüber
hinaus das Durchführen
einer normgerechten Untersuchung sicherstellen.
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Die
Erfassung erfolgt in einer neutralen, fachlich übergeordneten Logik. Der Untersucher
erfasst immer in dieser Logik. Dazu beinhaltet das System eine Struktur,
die vergleichbar einem Lexikon sowohl die semantischen Aspekte der
Erfassung als auch die Grammatik zur internen und externen Abbildung
beinhaltet. Die Elemente der Bedienoberfläche stellen dabei sicher, dass
lexikalische und grammatikalische Fehler, die bei der Eingabe von
Kürzeln
fast immer vorkommen, gänzlich
vermieden werden. Aufgrund der semantischen Beziehungen zwischen
Objekten bzw. Objekten und Schäden
bzw. Zuständen erfolgt
ferner ein Eingriff in die Bedienung, so dass das Untersuchungsergebnis
auch fachlich korrekt ist. Das sorgt besonders bei weniger qualifizierten
Untersuchern für
eine erhebliche Qualitätssteigerung
gegenüber
der herkömmlichen
Vorgehensweise. Ferner kann die Logik landesspezifischen Eigenarten
(z. B eingeschränkte
Erfassungstiefe) Rechnung tragen.
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Weiterhin
verfügt
das System über
spezielle Mechanismen, die das Erlernen von Kürzelsystemen obsolet machen
und anstatt einer hohen kognitiven Leistung des Untersuchers eine
einfache mechanische Tätigkeit
in Form einer Eingabe in eine Software setzen.
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Ausgehend
vom fachlichen Kontext der Untersuchung (z. B. Betonrohre, Einbaujahr,
etc.) zieht das System entsprechende Regelwerke heran. Entsprechend
dieser Regelwerke werden nur die objektrelevanten Informationen
abgefragt. Der Abfragemechanismus ist vergleichbar mit einem Getriebe,
bei dem verschiedene Ritzel (entspricht der Eingabe) andere Ritzel
antreiben. Die Eingabe erfolgt dabei nur in dem Eingabebereich,
den die Software auf dem Monitor definiert. Dieser wird eingabeabhängig aktualisiert,
d. h. der Untersucher muss lediglich einen Schaden erkennen und
bekommt in einer Art Multiple-Choice-Verfahren die möglichen
Werte vorgegeben. Die Werte selbst können als Text oder Icons dargestellt
werden.
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Das
System kennt dabei die Tiefe, ab der eine Terminierung durch den
Untersucher zulässig
ist bzw. führt
den Untersucher gezielt durch die einzelnen Eingaben. Soweit erforderlich
liefert eine Explorerleiste auf dem Monitor Zusatzinformationen,
wie die Funktionen (z. B. Eingabe speichern), die über den
Kontext gesteuert werden. Wesentlicher Unterschied zur herkömmlichen
Vorgehensweise ist, dass der Untersucher mit einem „stehenden" Bild arbeitet. Er
kann sich dadurch voll auf das Kamerabild konzentrieren und wird
nicht durch so genannte Popup-Menüs abgelenkt. Ferner muss der
Untersucher nicht verschiedene Eingabemedien wechseln, sondern kann
alle Aktionen nur mit Maus oder einem Joystick durchführen.
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Darüber hinaus
beinhaltet das System spezielle Mechanismen, die sowohl unabhängig von
der verwendeten Sprache als auch in komplexen Situationen auch weniger
erfahrenen Untersuchern eine Entscheidungshilfe und sichere Eingabe
ermöglichen.
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Ein
Ziel der Einführung
der EU-Norm ist, wirtschaftliche Restriktionen aufgrund unterschiedlicher Normen
und Qualifikationen zu beseitigen. Wegen der minimal dargestellten
Textmenge oder alternativ entsprechenden Symbolen kann das System
in sprachlich verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden. Lediglich
die Begriffe des Regelwerks müssen
dazu eindeutig definiert sein – die
entsprechenden Vorgaben dazu liefert die EU-Norm, d. h. die erforderlichen
Begriffe für
Objekte, Schäden
und Zustände
entsprechen immer exakt der jeweiligen Landessprache.
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Bestimmte
Schäden
oder Zustände
lassen sich nicht immer eindeutig festlegen. Ferner gibt es beschreibende
Eingaben, die in Prozent oder in einer bestimmten Maßeinheit
gemacht werden. Diese Eingaben basieren häufig auf Annahmen oder Schätzwerten.
Beides führt
bei verschiedenen Untersuchern zu divergierenden Aussagen. Das System
stellt deshalb verschiedene Mechanismen bereit, die im Einzelfall
die Eingabe unterstützen.
Dazu erfolgt eine Einblendung im Kamerabild, damit eine Umfokussierung
auf einen anderen Bildschirmbereich unterbleiben kann. Folgende
Mechanismen werden bereitgestellt:
- 1. Das Kamerabild
wird mittels einer Mustererkennung mit einer Schadensbibliothek
verglichen.
- 2. Der Anwender bekommt für
jede Schadensart Referenzbilder angezeigt, anhand derer er die Schadensart
identifizieren kann (Multiple-Choice-Verfahren).
- 3. Iteratives Verfahren:
Der Anwender bekommt hier mehrere
Bilder angezeigt und bestimmt, welchem angezeigten Fall der Schaden
am ehesten entspricht. Nach jeder Eingabe können neue Bilder so lange angezeigt werden,
bis die Eingabe auf einem Schaden mit definierter Standardabweichung
iteriert.
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Das
System beinhaltet darüber
hinaus Mechanismen, die eine Übertragung
der Untersuchungsergebnisse in anderen Normen ermöglichen.
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Für jede Norm,
nach der das Untersuchungsergebnis ausgegeben werden soll, wird
im System ein entsprechendes Regelwerk hinterlegt. Zusätzlich beinhaltet
das System die Übersetzungsregeln
zwischen den Normen. Die Umwandlung in die Zielnorm erfolgt zum
Zeitpunkt der Ausgabe. Gegenüber herkömmlichen
Verfahren kann somit heute schon im höchsten Standard (EU-Norm) untersucht
werden. Die Ausgabe erfolgt bis zum Inkrafttreten der EU-Norm z.
B. nach ATV und kann somit mit den vorhandenen Werkzeugen weiterverarbeitet
werden. Beim Wechsel auf die EU-Norm bleiben die Daten im normalen
Untersuchungsintervall aktuell, da sie dann nach EU-Norm ausgegeben
werden können.
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Schließlich beinhaltet
das System Mechanismen, die alternativ zum Kauf der Software eine
limitierte Nutzung und mengenabhängige
Abrechnung ermöglichen.
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Untersuchungssoftware
ist relativ teuer. Das System beinhaltet deshalb Mechanismen, die
eine leihweise, zeitgebundene oder mengenlimitierte Nutzung ermöglichen.
Der Untersucher erhält
dazu einen mit der oben erwähnten
Struktur gekoppelten Schlüssel.
Dieser Schlüssel
beinhaltet abhängig
von dem gewählten
Lizenzierungsverfahren die notwendigen Informationen für die Freischaltung
des Systems. Für
die Nutzung erfolgt eine Koppelung von Struktur/Schlüssel mit
der zugrunde liegenden Datenbank. Der Schlüssel kann neben der mengenmäßigen oder
zeitabhängigen
Limitierung auch nur auf bestimmte Daten gelten. Die Kombination
ist vergleichbar mit einer Wegfahrsperre bei Kfz. Dieser Mechanismus
ermöglicht
es z. B. Kommunen als Auftraggeber, an ihre Untersucher als Auftragnehmer eine
auf das Projekt bezogene Lizenz weiterzugeben. Durch die Verzahnung
von Schlüssel,
Struktur und Daten kann der Untersucher das System nur für das definierte
Projekt einsetzen. Gleichzeitig erhält der Auftraggeber alle abrechenbaren
Informationen mit der Zurückgabe
des Schlüssels
und der Datenbank geliefert. Für
Untersucher ergibt sich der Vorteil, dass diese in eine Art Pre-Paid-Verfahren
(vergleichbar Pre-Paid-Telefonkarten) bei bestimmten Projekten nur
für die
geplante Objektmenge oder über eine Art
Abonnement (vergleichbar mit dem Standard Telefonvertrag) eine Lizenz
erwerben.
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Das
erfindungsgemäße System
ist anwendbar auf Kanalisationen und Straßen und ähnliche Netze. Das System setzt
sich zusammen aus einer Kamera, die entweder auf einem Schlitten,
auf Rädern,
auf oder unterhalb von Fahrzeugen (z. B. Flugzeug oder Hubschrauber)
montiert ist sowie einer Software. An der Kamera kann eine Einrichtung
zur Erkennung und zum Einlesen von Identifikationssystemen angebracht
sein (z. B. RFID/Transponder oder Barcodes). Die Software kann das
Kamerabild visualisieren, Informationen von der Kamera übernehmen, darstellen
und auswerten. Das Verfahren erlaubt neben der Erfassung des Objekts
(Lage, Höhe,
Ausdehnung, Material oder ähnlichem)
auch die Erfassung des Zustands (Schäden, Alterung, Gefährdung durch
Fremdeinflüsse)
in einem freien neutralen System. Das Verfahren ermöglicht die
Ableitung der Ausgabe in definierte Standardformate (z. B EU nach ATV
oder EU nach ISYBAU).
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Die
besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Systems liegen darin, dass
es Eigenarten bestimmter Normen berücksichtigen kann.
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Das
System kann die Menge der Zustandsinformationen anhand einer Klassifizierung
(z. B. Regenwasserkanal, Schmutzwasserkanal, Autobahn, Nebenstrasse
oder ähnlichem)
filtern. Darüber
hinaus kann das System die Menge der Zustandsinformationen anhand
der Materialangabe filtern. Das Eingabeverfahren lässt die
Erfassung von Informationen sicher, strukturiert und fehlerminimiert
zu. Der Anwender sieht immer nur eine Liste in Textform und/oder
Symbol-(Icon) form. Das System bietet in der Liste mögliche Schäden (z.
B. Risse) an. Der Anwender selektiert den Schaden und bekommt abhängig von
seiner Selektion mögliche
Ausprägungen
des Schadens visualisiert. Dieser Schritt wird wiederholt, bis keine
weiteren Eingaben mehr möglich
sind oder eine Beendigung durch das System gestattet ist. Wenn der
Anwender aufgrund fehlender Erfahrung einen Schaden nicht erkennen
kann, bietet das System mehrere Möglichkeiten zur Schadenserkennung (siehe
oben). Wenn Schadensausprägungen
z. B. in Prozent oder ähnlichem
anzugeben sind, wird je nach Eignung eine der vorgenannten Methoden
zur Anwendung kommen. Alternativ zu den vorgenannten Methoden kann
zur Eingabe von Schadensausprägungen
eine Einblendung in das Kamerabild erfolgen. Z. B. im Kanal werden
abhängig
von der Position, von wo aus Wurzeln einwachsen oder Gegenstände einragen,
konzentrische Ringe angezeigt. Jeder dieser Ringe repräsentiert
einen fachlich sinnvollen Wertebereich. Der Anwender klickt den
Ring an, der den maximalen Schaden markiert.
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Das
System bietet eine besondere Ergonomie:
Die Eingabe kann wie
gewohnt über
handelsübliche Betriebssysteme
(beispielsweise Windows) erfolgen.
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Die
Objekt- oder Zustandseingabe wird auf maximal zwei Eingabebereiche
reduziert (Kamerabild und Auswahlliste). Die besondere Bedienoberfläche erlaubt
es ferner, die Bedienung nur auf Maus oder Joystick-Eingabe zu reduzieren.
Ein Wechsel zwischen verschiedenen Eingabegeräten ist deshalb nicht notwendig.
Durch die Einblendung von Auswahlmöglichkeiten in oder unter dem
Kamerabild bleibt der Blick stets auf das Kamerabild gerichtet. Der
Anwender muss keine Kürzel
zur Objekt- oder Zustandsbeschreibung erlernen.
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Das
System ist anwendbar auf unterschiedlichen fachlichen Kontext. Die
Objektstruktur und mögliche
Objektzustände
werden in einer definierten Struktur gespeichert. Diese kann mit spezieller
Software angepasst werden. Das System kann ferner die Nutzung so
in der Struktur protokollieren, dass das System anhand von Informationen,
die sich aus der statistischen Auswertung der Daten in der Struktur ergeben,
gesteuert wird. So kann z. B. die Zustandseingabe im System verkürzt werden,
wenn häufig vorkommende
Schäden
dem System bekannt sind.
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Im
folgenden werden die 1 und 2 erläutert.
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Beiden
Abbildungen gemeinsam ist die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bedienoberfläche. Sie
beruht auf einem üblichen
Betriebssystem, beispielsweise Windows, wobei am oberen Monitorrand
die übliche
Menüleiste 1,
darunter die übliche
Icon-Leiste 2 für
die allgemeine Programmbedienung und am unteren Monitorrand die übliche Statusleiste 3 vorhanden
ist.
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Am
linken Bildrand ist die Explorer-Leiste für kontextsensitive Informationen
und Funktionen eingeblendet und mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Das
neue an der Aufteilung besteht darin, dass nebeneinander eine Eingabeleiste 5,
die in verschiedene Bereiche a bis z unterteilt ist und die softwaremäßige Visualisierung
eines Kamerabildes 6 auf dem Monitor angeordnet sind. Unter
diesen beiden Bereichen 5 und 6 befindet sich
noch die Einblendung der Darstellung der Untersuchung in einem virtuellen Rohr.
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In
der 2 ist im Bereich des Kamerabildes 6 durch
den Kreisbereich 7 und die darunter angeordneten rechteckigen
Bereiche 8 die Möglichkeit der
Einblendung von Informationen oder anderen Bildern in das aktuelle
Kamerabild 6 dargestellt.