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Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem, insbesondere zur Überwachung eines Gebäudes.
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Derartige Überwachungssysteme dienen dazu, einen Überwachungsbereich in oder vor einem Gebäude zu überwachen und einen Einbrecher oder ein anderes Objekt, das in diesen Überwachungsbereich eindringt, abzuschrecken. Dazu wird bei Erkennen einer Bewegung des Einbrechers ein helles Licht, z.B. ein Blitz ausgelöst und ein Bild des Überwachungsbereiches aufgenommen und auf einer Speichereinheit im Überwachungssystem gespeichert, so dass das Bild zur Identifizierung des Einbrechers genutzt werden kann.
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Es hat sich gezeigt, dass ein Überwachungssystem, das sich beispielsweise außerhalb des Gebäudes befindet, vom Einbrecher derartig beschädigt werden kann, dass auf die lokal gespeicherten Bilder nicht mehr zugegriffen werden kann, so dass eine nachträgliche Identifizierung nicht mehr möglich ist. Zudem wird die Energieversorgung eines solchen außerhalb liegenden Überwachungssystems üblicherweise durch eine Batterie oder mit niedrigen Spannungen gewährleistet. Dies hat den Nachteil, dass Energie nur für einen begrenzten Zeitraum bzw. zu wenig Energie für einen stark abschreckenden Blitz geliefert werden kann. Dies ist bei einem Überwachungssystem, das immer verfügbar sein muss und zudem eine große Abschreckungswirkung erzielen soll, nachteilig.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Überwachungssystem zu schaffen, das dauerhaft betrieben werden kann, eine hohe Sicherheit gewährleistet und eine hohe Abschreckungswirkung erzielt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
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Ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem weist demnach eine Übertragungsleitung auf, die sowohl einzelne Komponenten des Überwachungssystems mit einer Versorgungsspannung, vorzugsweise mit ca. 230V Wechselspannung aus einem Niederspannungsnetz versorgt als auch Daten, insbesondere die von einer Bilderfassungseinheit des Überwachsungssystems aufgenommenen Bildsignale an ein externes Rechnernetz überträgt, in dem die Bildsignale gespeichert oder aus dem die Bildsignale weiterverschickt werden können.
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Erfindungsgemäß wird somit erkannt, dass durch ein Übertragen der aufgenommen Bildsignale auf ein externes Rechnernetz, beispielsweise ein Ethernet-Netzwerk mit Router und Workstations in einem Gebäude eine hohe Sicherheit gewährleistet werden kann, denn selbst wenn ein Einbrecher das Überwachsungssystem beschädigt und unbrauchbar macht, sind die bereits vorher aufgenommenen Bilder für eine spätere Identifizierung nutzbar, da sie in dem Rechnernetz gespeichert oder beispielsweise über das Internet verschickt werden können.
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Weiterhin ist sowohl zur Energieversorgung beispielsweise mit 230V Wechselspannung als auch zum Übertragen der Bildsignale lediglich eine Leitung erforderlich, die beide Funktionen übernehmen kann. Die Leitung ist hierbei vorzugsweise als eine herkömmliche Stromleitung mit zwei Leitern, einem stromführenden Leiter (L) und einem Neutralleiter (N) ausgeführt, die sowohl den Leistungsstrom als auch die entsprechend modulierten Daten über dieselben Leiter übertragen. Wahlweise kann auch ein dritter Schutzleiter vorgesehen sein, um einen Benutzer des Überwachungssystems gegen elektrische Schläge zu schützen. Durch die externe Energieversorgung kann vorteilhafterweise ein dauerhafter Betrieb des Überwachungssystems sichergestellt werden, insofern das Versorgungsnetz nicht ausfällt. Vorzugsweise kann das Überwachungssystem in diesem Fall auch durch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) abgesichert werden, die ebenfalls die Versorgungsspannung liefern kann. Wahlweise kann diese von extern, beispielsweise über ein Smartphone oder über das Internet überwacht und auch gesteuert werden.
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Die Übertragungsleitung, die beispielsweise an das Versorgungsnetz des zu überwachenden Gebäudes angeschlossen ist, versorgt insbesondere eine Beleuchtungseinheit des Überwachsungssystems mit Energie. Dazu steht die Übertragungsleitung direkt oder indirekt, z.B. über ein Netzteil, in elektrischer Wirkverbindung mit der Beleuchtungseinheit. Als Beleuchtungseinheit wird vorzugsweise eine Gasentladungslampe, z.B. eine Xenon-Lampe oder ein Array von LED-Lampen verstanden, die blitzartig ein- und ausgeschaltet werden können und dadurch einen Überwachungsbereich hell ausleuchten können. Dabei sind in der Beleuchtungseinheit vorzugsweise Kondensatoren mit hohen elektrischen Kapazitäten vorgesehen, die durch Anlegen der Versorgungsspannung von beispielsweise 230 V aufgeladen werden. Aufgrund der dadurch entstehenden hohen elektrischen Kapazitäten können diese Beleuchtungseinheiten sehr helle Blitze erzeugen, so dass eine hohe Abschreckungswirkung gegenüber dem Einbrecher erzielt werden kann. Vorteilhafterweise kann die Beleuchtungseinheit durch den Anschluss an ein externes Versorgungsnetz auch in einem Dauer-Blitz-Betrieb angesteuert werden, wodurch eine zusätzliche Abschreckungswirkung erreicht werden kann.
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Die Übertragungsleitung versorgt weiterhin auch eine Recheneinheit mit Energie. Dazu steht die Übertragungsleitung direkt oder indirekt, z.B. über ein Netzteil, in elektrischer Wirkverbindung mit der Recheneinheit. Die Recheneinheit kann das Überwachungssystem derartig steuern, dass sie entscheidet, wann von der Bilderfassungseinheit Bilder aufgenommen werden und wann von der Beleuchtungseinheit ein Blitz ausgelöst wird. Dazu ist die Recheneinheit mit einer Bewegungserfassungseinheit verbunden, die gemäß einer Ausführungsform als ein Bewegungsmelder ausgeführt sein kann, der eine Bewegung in dem Überwachungsbereich erkennen kann. Sobald eine Bewegung erkannt wurde, sendet der Bewegungsmelder ein Trigger-Signal an die Recheneinheit, die daraufhin ein Auslösen der Beleuchtungseinheit sowie der Bilderfassungseinheit veranlasst.
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Vorzugsweise kann auch eine akustische Alarmanlage vorgesehen sein, die bei Erkennen einer Bewegung bzw. bei Ansteuern der Beleuchtungseinheit zusätzlich auch ein abschreckendes Warnsignal abgibt. Dieses Warnsignal kann beispielsweise ein lauter Ton oder eine beliebige Sprachausgabe sein. Dadurch kann vorteilhafterweise eine zusätzliche Abschreckungswirkung erreicht werden.
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Vorteilhafterweise kann gemäß einer weiterhin Ausführungsform aber auch vorgesehen sein, dass die Bewegungserfassungseinheit bereits in der Recheneinheit integriert ist und eine Bewegung über die Bilderfassungseinheit erkennen kann. Dazu steuert die Recheneinheit die Bilderfassungseinheit dauerhaft oder in kurzen Abständen an und die Bewegungserfassungseinheit wertet die dadurch erzeugten Bildsignale aus und entscheidet dann, ob sich ein Objekt, z.B. ein Einbrecher im Überwachungsbereich befindet oder nicht. Das Ergebnis wird an die Recheneinheit übermittelt, die dann wiederum die Beleuchtungseinheit und die Bilderfassungseinheit entsprechend ansteuert. Durch diese Lösung können vorteilhafterweise weitere Komponenten und Verkabelungsaufwand eingespart werden, da kein zusätzlicher Bewegungsmelder erforderlich ist.
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Die Recheneinheit ist vorteilhafterweise als ein Einplatinencomputer, z.B. ein Cubieboard oder Raspberry Pi mit einem Flash-Speicher ausgeführt bzw. enthält als eine Komponente einen derartigen Einplatinencomputer, der wenig Platz und Verkabelungsaufwand benötigt und zudem eine einfache Software-Gestaltung, z.B. über Linux und Python ermöglicht. So kann die Software auf der Recheneinheit einfach an die Erfordernisse des Überwachungssystems angepasst werden, indem beispielsweise Bedingungen zum Auslösen der Beleuchtungseinheit oder der Bilderfassungseinheit eingestellt werden. Darüber kann beispielsweise ein wiederholtes Auslösen der Kamera in kurzen Zeitabständen bei Erkennen einer Bewegung eingestellt werden, um eine Bildsequenz aufzunehmen. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass auf einem der Bilder auch das Gesicht des Einbrechers zu sehen ist. Zudem kann aus einer Sequenz von Bildern aus unterschiedlichen Blickwinkeln ein 3D-Profil des Gesichts des Einbrechers extrapoliert werden.
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Weiterhin kann der zeitliche Abstand zwischen dem Auslösen des Blitzes und der Bilderfassungseinheit eingestellt werden, so dass der Einbrecher zunächst vom Blitz erschreckt wird und anschließend nach einer Reaktionszeit von z.B. 10ms in Richtung der Kamera schaut, die sich in derselben Richtung wie der Blitz befindet und die anschließend auslöst, ggf. mit einem weiteren Blitz, um beispielsweise bei Nacht für ausreichend Licht zu sorgen. Die Beleuchtungseinheit dient somit nicht nur der Abschreckung sondern gleichzeitig auch der Ausleuchtung zur Aufnahme eines scharfen Bildes bei dunkler Umgebung. Es kann auch eine Folge von Blitzen vorgesehen sein, die den Einbrecher zusätzlich abschrecken.
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Die Bilderfassungseinheit ist beispielsweise über eine Datenschnittstelle, z.B. USB 3.0, mit der Recheneinheit verbunden, so dass die aufgenommenen Bildsignale schnell auf die Recheneinheit übertragen werden können. Über die USB-Schnittstelle kann die Kamera auch mit Energie versorgt werden. Wahlweise kann auch eine Auswertung der Bildsignale durch die Software auf der Recheneinheit erfolgen. Um eine schnelle Datenübertragung zu gewährleisten, ist es aber vorteilhaft, die Bildsignale möglichst ohne weitere Zwischenschritte auf das externe Rechnersystem zu übertragen.
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Die Bilderfassungseinheit ist beispielsweise als eine Industriekamera mit vorzugsweise gleichbleibendem Fokus ausgeführt, die eine hohe Bildqualität aufweist und gleichzeitig robust aufgebaut ist. Die Kamera kann vorzugsweise mit ständig offener Blende betrieben werden, so dass die Belichtungszeit ständig oder in geringen Zeitabständen gemessen und eingestellt werden kann. Dadurch kann die Kamera bei Erkennen einer Bewegung unverzüglich ein scharfes Bild mit den richtigen Einstellungen aufnehmen.
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Zur Veränderung des Überwachungsbereiches können die Bilderfassungseinheit, die Beleuchtungseinheit oder auch weitere Teile des Überwachungssystems verschwenkt werden, wobei dies über einen Schwenkmotor geschehen kann, der beispielsweise ebenfalls über die Übertragungsleitung mit Energie versorgt wird, so dass kein weiterer Verkabelungsaufwand nötig ist.
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Die Bildsignale können über eine weitere Datenschnittstelle der Recheneinheit auf die Übertragungsleitung übermittelt werden. Dazu ist zwischen der Übertragungsleitung und der Datenschnittstelle ein erster Adapter vorgesehen, der es erlaubt, Daten in eine Stromleitung, vorzugsweise eine zweiadrige Stromleitung mit einem L- und einem N-Leiter einzukoppeln. Die Übertragungsleitung kann im Gebäude über einen weiteren Adapter, z.B. einen PowerLAN-Adapter an das Rechnernetzwerk, z.B. ein Ethernet-Netzwerk angeschlossen sein, so dass die Bildsignale im Gebäude gespeichert oder aber per Internet weiterverschickt werden können. Um eine dezentrale Sicherung sicherzustellen, kann vorzugsweise auch ein GSM-Modul im Rechnernetzwerk vorgesehen sein, das die Daten auch zusätzlich über ein Mobilfunknetz nach außen übertragen kann. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die Bildsignale nicht im Überwachungssystem verbleiben, sondern an einer anderen Stelle abgespeichert werden können, auf die der Einbrecher keinen direkten Zugriff hat.
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Weiterhin kann auch vorgesehen sein, Steuerdaten aus dem Rechnernetzwerk oder aus dem Internet über die Übertragungsleitung auf das Überwachungssystem bzw. die Recheneinheit zu übertragen. Dadurch kann das Überwachungssystem vorteilhafterweise auch aus dem Internet oder z.B. über ein Smartphone gesteuert werden.
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Vorzugsweise sind die Komponenten des Überwachungssystems insbesondere gegen elektromagnetische Wellen abgeschirmt, so dass die über die 230V Versorgungspannung angeschlossene Beleuchtungseinheit das Überwachungssystem nicht beeinträchtigen bzw. beschädigen kann. Denn durch die sehr hohe Beleuchtungsstärke kann es zu einer Beeinträchtigung der Übertragungswege durch elektromagnetische Impulse, die durch die blitzartige Beleuchtung mit hoher Beleuchtungsstärke entstehen, und somit der Übertragungsgeschwindigkeit kommen oder zu einer Zerstörung von Halbleiterbauelementen, z.B. des Flash-Speichers in der Recheneinheit.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt:
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1 ein Überwachungssystem vor einem Gebäude;
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1a einen Querschnitt einer Übertragungsleitung; und
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2 einen schematischen Aufbau des Überwachungssystems gemäß 1.
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Gemäß 1 ist ein Überwachungssystem 1 vorgesehen, das vor einem Gebäude 2 positioniert ist und einen Überwachungsbereich 3 vor diesem Gebäude 2 überwacht. Das Überwachungssystem 1 weist eine Bewegungserfassungseinheit 4 auf, die ein sich bewegendes Objekt 5, z.B. einen Einbrecher erkennen kann. Weiterhin ist eine Recheneinheit 6 vorgesehen, die eine Beleuchtungseinheit 7 zum Beleuchten des Überwachungsbereiches 3 sowie eine Bilderfassungseinheit 8 zum Aufnehmen eines Bildes des Überwachungsbereiches 3 steuert.
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Bewegt sich wie in 1 gezeigt ein Einbrecher 5 in den Überwachungsbereich 3 des Überwachungssystems 1 so wird dies von der Bewegungserfassungseinheit 4 erkannt und ein Trigger-Signal S1 an die Recheneinheit 6 übermittelt. Diese steuert dann zunächst die Beleuchtungseinheit 7 an, die den Überwachungsbereich 3 mindestens einmalig blitzartig beleuchtet. Gleichzeitig oder kurze Zeit später wird auch die Bilderfassungseinheit 8 von der Recheneinheit 6 angesteuert, die daraufhin ein Bild des Überwachungsbereiches 3 aufnimmt und die Bildsignale S2 an die Recheneinheit 6 übermittelt. Weiterhin wird eine akustische Alarmanlage 20 angesteuert, die ein lautes Warnsignal zur zusätzlichen Abschreckung ausgibt.
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Das Überwachungssystem 1 weist weiterhin eine Übertragungsleitung 9 auf, die mit der Recheneinheit 6 und der Beleuchtungseinheit 7 elektrisch verbunden ist, so dass diese mit Energie versorgt werden können. Die Übertragungsleitung 9 dient der Übertragung einer Versorgungsspannung V und der Übertragung insbesondere der von der Bilderfassungseinheit 8 erzeugten und an die Recheneinheit 6 übermittelten Bildsignale S2.
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Die Übertragungsleitung 9 ist gemäß 1a vorteilhafterweise zweiadrig ausgeführt, d.h. sie weist zwei Leiter 9a, 9b auf, auf denen sowohl ein durch die Versorgungsspannung V und den Verbrauchern verursachter Leistungsstrom I als auch die Bildsignale S2 übertragen werden. Wahlweise kann auch ein nicht dargestellter Schutzleiter vorgesehen sein. Die Übertragungsleitung 9 ist im Gebäude 2 an ein Versorgungsnetz 10 (Niederspannungsnetz) zum Einspeisen der Versorgungsspannung V sowie an ein Rechnernetzwerk 11, z.B. Ethernet-Netzwerk mit mehreren Workstations 12 angeschlossen, um die Bildsignale S2 im Gebäude 2 zu speichern oder aber über einen Router 13 ins Internet zu übertragen. Um eine sichere Versorgung mit Energie zu gewährleisten, ist zusätzlich eine unterbrechungsfreie Stromversorgung 22 vorgesehen, die bei einem Ausfall des Versorgungsnetzes 10 die Versorgungsspannung V zumindest für eine gewisse Zeitspanne liefern kann.
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Um die Bildsignale S2 über die Übertragungsleitung 9 übertragen zu können, sind zwischen der Übertragungsleitung 9 und der Recheneinheit 6 bzw. dem Rechnernetzwerk 11 Adapter 14a, 14b angeordnet, die dafür sorgen, dass die Bildsignale S2 mit einer Trägerfrequenz auf die Übertragungsleitung 9 moduliert und demoduliert werden können.
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Im Rechnernetzwerk 11 ist weiterhin ein GSM-Modul 21 vorgesehen, das erlaubt, die Bildsignale S2 über ein Mobilfunknetz nach außen zu übertragen, um auch bei einer ausgefallenen Internetverbindung eine Datenübertragung gewährleisten zu können.
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2 zeigt einen schematischen Aufbau der Komponenten des Überwachungssystems 1.
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Demnach werden sowohl die Beleuchtungseinheit 7 als auch ein Netzteil 15 der Recheneinheit 6 mit der Versorgungsspannung V von z.B. 230V Wechselspannung versorgt. Das Netzteil 15 wiederum versorgt sowohl die Recheneinheit 6 als auch die Bewegungserfassungseinheit 4 mit einer Spannung V1 von beispielsweise 5V. Über eine GPIO-Schnittstelle 16 (general purpose input/output) wird das Trigger-Signal S1 von der Bewegungserfassungseinheit 4 auf die Recheneinheit 6 übertragen sowie die Recheneinheit 6 mit der Spannung V1 versorgt.
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Die Recheneinheit 6 ist über eine USB-Schnittstelle 17, z.B. USB 3.0, mit der Bilderfassungseinheit 8 verbunden und kann über diese Daten, z.B. das Trigger-Signal S1 zum Auslösen der Bilderfassungseinheit 8 und/oder Bildsignale S2 austauschen. Das Trigger-Signal S1 kann wahlweise aber auch direkt von der GPIO-Schnittstelle 16 an die Bilderfassungseinheit 8 übertragen werden, um einen schnelleren Datenaustausch gewährleisten zu können.
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Das Trigger-Signal S1 wird über die Bilderfassungseinheit 8 an die Beleuchtungseinheit 7 übermittelt, wobei das Trigger-Signal S1 auch direkt von der Recheneinheit 6 an die Beleuchtungseinheit 7 ausgegeben werden kann. Die Recheneinheit 6 kann dann beispielsweise die Zeit zwischen dem Auslösen der Bilderfassungseinheit 8 und der Beleuchtungseinheit 7 und ggf. einen Dauer-Blitz-Betrieb steuern.
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Wird über das Trigger-Signal S1 ein Auslösen der Bilderfassungseinheit 8 veranlasst, werden anschließend die dadurch erzeugten Bildsignale S2 über die USB-Schnittstelle 17 an die Recheneinheit 6 übermittelt, die diese Daten über eine weitere Datenschnittstelle 18 an den ersten Adapter 14a übermittelt, der die Bildsignale S2 mit einer Trägerfrequenz auf die Übertragungsleitung 9 moduliert. Die Recheneinheit 6 kann über die Übertragungsleitung 9 auch vom ersten Adapter 14a demodulierte Steuerdaten S3 aus dem Internet oder von einer der Workstations 12 aufnehmen, um das Überwachungssystem 1 von außen steuern zu können, z.B. über ein Smartphone oder aus dem Internet.
