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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fernüberwachung von Sitzplätzen, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, Bahnhöfen und öffentlichen Einrichtungen, mit mindestens einem Überwachungsmodul.
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Aus vielerlei Gründen ist die Kenntnis ob ein Fahrgastsitz belegt ist, von bedeutendem Interesse. Vor allem in Schienenfahrzeugen und anderer Verkehrsunternehmen hat man keine Möglichkeit freie oder belegte Sitzplätze in den Zügen zu erfassen. Somit lassen sich keine Zustandsdaten erzeugen um dem Kunden auf einen freien Sitzplatz zu lenken. Ferner wäre es möglich mit einer entsprechenden APP bzw. Software die Fahrgäste in die Zugabteile mit vielen freien Sitzplätzen zu lenken. Wären die freien Sitzplätze lokalisierbar, so könnten z.B. kurzfristige Sitzplatzreservierungen möglich.
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Auf den Bahnhöfen, öffentlichen Einrichtungen, Gebäuden und Flughäfen gibt es keine Möglichkeit zu erkennen, wo freie Sitzmöglichkeiten sind und wo Personen oder Gegenstände sich auf den Sitzmöglichkeiten befinden.
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Aus der
DE 10 2006 030 193 A1 ist ein Flugzeugsitz mit einer Sitzüberwachungseinheit zur Bestimmung eines Sitzzustandes des Flugzeugsitzes bekannt. Die Sitzüberwachungseinrichtung weist ein Sensorelement auf, das physikalische Daten messen kann, mittels denen Informationen über den Sitzzustand ermittelt werden können. Physikalische Daten können beispielsweise Gewichtsdaten, Fotodaten, Bilddaten, Temperaturdaten und Lichtdaten sein.
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Eine Sitzbelegungserkennung nach dem Stand der Technik ist aus der deutschen Patentschrift
DE 42 37 072 C1 bekannt. Hierbei wird eine sogenannte „Sensormatte“ verwendet, bei der innerhalb eines räumlich abgegrenzten, drucksensitiven Bereiches zwei zusammenlaminierte Polymerlagen zu kammartigen, interdigitierend angeordneten Elektroden ausgebildet sind. Mit zunehmender Normalkraft auf die Folienoberfläche nimmt der elektrische Widerstand der Elektroden ab, so dass mit einer Widerstandsmessung festgestellt werden kann, ob ein Sitz besetzt ist oder nicht.
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Aus der
DE 38 43 624 ist eine Sitzbelegungserkennungseinrichtung bekannt, bei der in der Nähe der Bodenfläche eines Sitzkissens ein Gewichtssensor angeordnet ist, mittels dessen druckabhängig eine Unterscheidung zwischen Kind und Erwachsenem oder keiner Belegung gemacht werden kann. Wird eine Belegung erfasst, so wird eine Antriebseinrichtung für eine Kopfstütze von einer Ruhelage in eine Betriebslage entsprechend der Art der festgestellten Belegung bewegt. Die bekannte Sitzbelegungseinrichtung ist prinzipiell auch für eine entsprechend dosierte Airbag-Auslösung geeignet, weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So variiert das erfasste Gewicht der auf dem Fahrzeugsitz befindlichen Person stark mit der Sitzposition.
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Es ist insgesamt keine Vorrichtung zur Fernüberwachung bekannt, die für die Überwachung der Sitzplätze an den Bahnhöfen und Zügen, sowie an öffentlichen Plätzen und Einrichtungen verwendet und ausgewertet werden können.
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Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde ein Fernüberwachungsmodul für Sitzplätze zu entwickeln, dass ein Überwachen und Lokalisieren der Sitzplätze ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Fernüberwachung von Sitzplätzen in einem Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Durch die Vorrichtung wird das Erkennen der Sitzbelegung eines Sitzes ermöglicht. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine Vorrichtung vor, welche zur Überwachung und Lokalisierung der Sitzplätze vorgesehen ist, wobei das Überwachungsmodul:
- • mindestens einen Sitzplatzsensor der auf Druck reagiert aufweist, mittels welcher ein Sitzplatzbelegung ermittelt wird,
- • einen Temperatursensor aufweist, mittels welcher ein Sitzplatzbelegung ermittelt wird,
- • ein 3-Achsen Beschleunigungssensor aufweist, welcher zur Unterstützung der Bewegung der Sitzmöglichkeit dient,
- • einen Bluetooth Low Energy (BLE) - Empfänger aufweist, welcher zur Lokalisierung dient,
- • eine Modul Stromversorgung / Batterie aufweist, die das Modul von der kabelgebundenen Stromversorgung unabhängig machen,
- • eine Fernmeldeeinheit aufweist, mittels welcher ermittelte Daten an eine Steuerzentrale übertragbar sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Figuren und Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie stellen keine Einschränkung der beanspruchten Erfindung dar.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen bespielhaft näher erläutert, in welcher:
- 1 in schematischer, funktioneller Ansicht ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems zeigt.
- 2 in perspektivischer, systematischer Darstellung eine Sensorgehäuse und einen dazugehörigen Sitzplatzsensor zeigt.
- 3 in schematischer Seitenansicht einen Sitzplatz mit Überwachungsmodul zeigt.
- 4 in schematischer Ansicht die geforderten Komponenten zeigt.
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Die beigefügten Zeichnungen sind lediglich als illustrative Beispiele vorgesehen, welche dem besseren Verständnis der Erfindung dienen. Sie stellen keine Einschränkung der beanspruchten Erfindung dar.
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1 zeigt einen grundsätzlichen Systemaufbau, aus dem die wesentlichen Module und deren Schnittstellen ersichtlich sind.
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Ziel beim Einsatz von Fernüberwachung von Sitzplätzen in den Zügen der Deutschen Bahn, Sitzplätzen in Bahnhöfen, öffentlichen Einrichtungen, Gebäuden und Flughäfen ist, die Prozesse des Betriebs zu unterstützen.
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Die wesentlichen Ziele sind:
- • Freie oder belegte Sitzplätze erkennen
- • Erkennen ob sich Personen oder Gegenstände/Gepäckstücke auf den Sitzplätzen befinden.
- • In kritischen Bereichen erkennen ob sich auf den Sitzplätzen etwas befindet.
- • Den Standort der Sitzplätze erkennen.
- • Bewegung der Sitzplätze erkennen.
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Aus der 1 ergeben sich folgende Module für das Gesamtsystem:
- • Anwender-Ebene.
- • LoRa-Sensor-Ebene: Sitzplatzstandorte mit dem Überwachungsmodule Sitzplatzerkennung und Lokalisierung
- • Standardisierter Übertragungsweg
- • LoRa-WAN-Netz-Ebene: mit dem entsprechenden Subnetz, Servern und Gateways
- • Nutzer-Ebene: mit Applicationsserver
- • Monitoring
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In 2 ist der Aufbau des Sitzplatzsensors abgebildet. Es sind hier die einzelnen Sensoren ersichtlich.
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In 3 wird der Einbau des erfindungsgemäßen Überwachungsmoduls in einem Sitzplatz dargestellt.
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Für diese erfindungsgemäße Lösung der Fernüberwachung von Sitzplätzen werden elektronische Komponenten und eine entsprechende Gehäusekonstruktion benötigt, wie in 4 dargestellt.
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Eine Basisleiterplatte/Chassis (19) enthält die wesentlichen Komponenten die zum Betrieb notwendig sind, die Schnittstellen zu den Kommunikationsmodulen und den Sensoren sowie die zum Betrieb notwendigen Anschlussklemmen.
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Alle elektronischen Komponenten werden für einen Temperaturbereich von - 40°C bis +85°C ausgewählt. Die Elektronik des erfindungsgemäßen Überwachungsmoduls ist in einem dafür entwickelten Gehäuse (18) enthalten.
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Chassis (Hauptplatine/Grundträger)im Gehäuse
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Die Hauptplatine beinhaltet den Haupt-Mikroprozessor, die interne Sensorik und den Steckverbinder für externe Anschlüsse. Die Leiterplatte ist mit dem Gehäuse des Moduls verschraubt.
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Steuerunasmodul (MCU)
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Das Steuerungsmodul übernimmt im erfindungsgemäßen Überwachungsmodul eine zentrale Funktion. Hier werden die einzelnen technischen Komponenten gebündelt und entsprechend ihrer Funktion ausgewertet. Die dazugehörige Software incl. der Protokolle, Verschlüsselung und Auswertung ist im Steuerungsmodul (1) enthalten. Das Steuerungsmodul (3) ist an das Funkmodul angebunden.
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Die Sensorsignale werden von einem Cortex-M Mikroprozessor (M4 Familie) ausgewertet.
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Es wurde ein Prozessor mit genügend Speicher - Reserve (min. 50%) gewählt um Platz für zukünftige Softwareupdates und Funktionserweiterungen zu haben. Die Software ist vorzugsweise in der Programmiersprache C programmiert und benutzt ein gängiges Echtzeit-Betriebssystem (RTOS). Selbstverständlich können auch andere Programmiersprachen verwendet werden.
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Die Software kann mit einem GNU-Compiler (GCC) übersetzt werden. Alternativ kann über den Bootloader programmiert werden.
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Die Parameter des Überwachungsmoduls werden in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Über ein LoRaWAN-Telegramm können die Parameter angepasst werden
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LoRa-Funkmodul (M1)
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Das Loramodul arbeitet gemäß der LoRaWAN-Spezifikation (aktuell Version 1.0). Das Modul ist in der Lage bidirektional Daten auszutauschen und somit neben der Class A auch Class C zu unterstützen. Das Modul ist von einem Lora-Alliance Partner zertifiziert.
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Das Basismodul und das Loramodul tauschen über eine serielle Verbindung die Payload unverschlüsselt aus. Der Kontroller auf der Basisleiterplatte erzeugt eine Meldung nur wenn sich der Status eines relevanten Signals geändert hat. Darüber hinaus kann in der Software eine Zeit eingestellt werden, nach der zwingend ein Telegramm gesendet wird. Dadurch bekommt die Zentrale ein Lebenszeichen und die Messwerte werden aktualisiert. Ebenso kann eine Zwangspause zwischen zwei Meldungen eingestellt werden, um das Netz nicht zu überlasten.
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In der Payload werden folgende Informationen übertragen:
- • Messwert: Sitz belegt
- • Messwert: Sitz frei
- • Temperaturwert des Sitzplatzsensors
- • Alarm Bewegung des Sitzplatzes
- • Alarm Ausfall Stützbatterie (Last Call)
- • Alarm Unterschreitung Batteriespannung (bei angeschlossener Stützbatterie)
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Sensor: Sitzplatzsensor (Druck)
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Der verwendete Sitzplatzsensor basiert auf Druckbasis. Dieser ist in der Sitzfläche untergebracht. Er kann bei Bedarf auch in die Rückenlehne eingesetzt werden. Die Sensorhaut besteht aus Wasserabweisendem Material, damit Flüssigkeiten diesen nicht zerstören. Der Drucksensor besteht aus zwei Kontaktflächen die über einen Schaumstoff in Abstand gehalten werden und bei Druckausübung auf diesen wird eine Leitende Verbindung hergestellt.
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Es besteht auch die Möglichkeit hier als Druckfläche ein Druckempfindliches Leitblech (Velostat / Linqstat) einzusetzen
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Bluetooth Low Energy (BLE) - Modul
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Das eingesetzte Bluetooth Low Energy (BLE) - Modul wird hier zur Lokalisierung benitzt. Beacons-Sender funken regelmäßig und wiederkehrend ihre ID. Mindestens drei dieser Beacons-Sender sollten in dem zu überwachenden Bereich vorhanden sein.
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Befinden sich 3 Beacon-Sender in Reichweite des (BLE) - Moduls (5) zueinander, können nicht nur die Positionen der einzelnen Beacons bestimmt, sondern auch Wege eines Beacon-Empfängers innerhalb des Bereiches nachvollzogen werden (Prinzip der Triangulation).
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Sensor: Temperatur
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Der Temperatursensor befindet sich auf dem Sitzplatzerkennungssensor (6).
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Die Genauigkeit beträgt 0,3°C
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Der Sensor wird zur Unterscheidung genutzt, ob sich auf dem Sitzplatz eine Person oder ein Gegenstand befindet.
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Sensor: 3-Achsen Beschleunigungssensor
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Wird zur Unterstützung und Erkennung einer Bewegung genutzt.
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Die Übertragung erfolgt im Rahmen der Übertragung der Standardparametersätze.
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NarrowBand-loT (3GPP)
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Die Steckmöglichkeit für das NarrowBand-loT Modul ist vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- (1)
- Gehäuse Sitzplatzmodul
- (2)
- Modul Stromversorgung / Batterie
- (3)
- Steuerungsmodul (MCU)
- (4)
- LoRa-Funkmodul (M1) / NarrowBand-loT (3GPP)
- (5)
- Bluetooth Low Energy (BLE) - Modul
- (6)
- Sensor: Sitzplatzsensor (Druck)
- (7)
- Sensor: Temperatur
- (8)
- Verbindungskabel Sitzplatzsensor
- (9)
- Sensor: Beschleunigung
- (10)
- Anwender Ebene
- (11)
- LoRa-Sensor-Ebene / Endgeräte (Sensor Sitzplatz)
- (12)
- LoRa-WAN-Netz-Ebene / Steuerung & Planung LoRa-Netz
- (13)
- Netz-Ebene / Betrieb & Optimierung Verfügbarkeit
- (14)
- Gateway
- (15)
- Networkserver
- (16)
- Applicationsserver
- (17)
- Monitoring (DB KT)
- (18)
- Bluetooth Low Energy (BLE) Beacons
- (19)
- Chassis (Hauptplatine/Grundträger) im Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006030193 A1 [0004]
- DE 4237072 C1 [0005]
- DE 3843624 [0006]
