DE202021001370U1

DE202021001370U1 - Mobiler Umgebungsscanner zur Gefahrenerkennung einer den Umgebungsscanner tragenden Person

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Publication number: DE202021001370U1
Application number: DE202021001370.9U
Authority: DE
Original assignee: Hochschule Mittweida FH
Current assignee: Hochschule Mittweida FH
Priority date: 2021-03-28
Filing date: 2021-03-28
Publication date: 2021-04-19
Anticipated expiration: 2031-03-29

Abstract

Mobiler Umgebungsscanner (1) zur Gefahrenerkennung einer den Umgebungsscanner tragenden Person mit einer mit Bauelementen bestückten Leiterplatte in einem Gehäuse mit mehreren Öffnungen und wenigstens einem Befestigungsmittel zum Tragen des mobilen Umgebungsscanners und den zu einer elektronischen Schaltung zusammen geschlossenen Bauelementen, wobei ein Mikrocontroller (2) mit einem Speicher (3) elektrischer Energie, wenigstens einer Schnittstelle (4), einem Messwertspeicher (5), einem Sendeempfänger (6) elektromagnetischer Wellen, einer mechanischen, optischen und/oder akustischen Signaleinrichtung (7) und
- einem Temperatursensor (8),
- einem Luftdrucksensor (8),
- einem Sensor (8) zur Erfassung akustischer Signale,
- einem Abstandssensor (8),
- einem Strahlungssensor (8),
- wenigstens einem Sensor (8) zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft oder
- einer Kombination wenigstens zweier Sensoren (8) davon verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft mobile Umgebungsscanner zur Gefahrenerkennung einer den Umgebungsscanner tragenden Person.
Durch die Druckschrift DE 10 2014 206 548 A1 ist ein mobiler Sensorknoten bekannt, der mindestens einen Sensor, mindestens eine Ausgabeeinrichtung, eine drahtlose Kommunikationseinrichtung und eine Verabeitungseinrichtung aufweist. Die Verarbeitungseinrichtung ist so eingerichtet, dass ein mittels der Kommunikationseinrichtung verbundenes Gerät auf der Basis benutzergesteuerter Sensoreingaben gesteuert wird und dem Benutzer mittels der Ausgabeeinrichtungen Informationen aus dem Umfeld des Sensorknotens oder des Geräts dargeboten werden.
Die Druckschrift US 2011/0312311 A1 offenbart Verfahren und Vorrichtungen, die in und/oder mit einem mobilen Gerät implementierbar sind, um eine gestenbasierte Fernsteuerung eines oder mehrerer steuerbarer Geräte zu ermöglichen. Dazu weist die Vorrichtung ein Display, eine Kamera und Eingabeeinrichtungen auf.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mobilen, personenbezogenen und tragbaren Umgebungsscanner zum Einsatz sowohl in Gebäuden als auch im Freien zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die mobilen Umgebungsscanner zur Gefahrenerkennung einer den Umgebungsscanner tragenden Person zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese sowohl in Gebäuden als auch im Freien einsetzbar sind.
Dazu weist der mobile Umgebungsscanner eine mit Bauelementen bestückte Leiterplatte in einem Gehäuse mit mehreren Öffnungen und wenigstens einem Befestigungsmittel zum Tragen des mobilen Umgebungsscanners auf. Die Bauelemente sind zu einer elektronischen Schaltung zusammen geschlossenen. Dabei ist ein Mikrocontroller als ein Bauelement mit einem Speicher elektrischer Energie, wenigstens einer Schnittstelle, einem Messwertspeicher, einem Sendeempfänger elektromagnetischer Wellen und einer mechanischen, optischen und/oder akustischen Signaleinrichtung verbunden. Weiterhin ist der Mikrocontroller einem Temperatursensor, einem Luftdrucksensor, einem Sensor zur Erfassung akustischer Signale, einem Abstandssensor, einem Strahlungssensor, wenigstens einem Sensor zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft oder einer Kombination wenigstens zweier Sensoren davon verbunden.
Personen befinden sich nicht nur in Gebäuden und dort beispielsweise in Laboren, Klassenräumen, Büroräumen oder anderen Räumen sondern befinden oder bewegen sich auch außerhalb von Gebäuden, in denen durch die unbekannte Zusammensetzung der Umgebungsluft und durch weitere Umweltfaktoren eine Gesundheitsgefährdung und auch nachfolgend weitreichende gesundheitliche Schäden eintreten können. Zur frühzeitigen Erkennung möglicher Gefahrensituationen und zur Abwendung möglicher gesundheitlicher Schäden kann vorteilhafterweise der mobile Umgebungsscanner dienen.
Mit Hilfe des mobilen Umgebungsscanners können eine unbekannte Zusammensetzung der unmittelbaren Umgebungsluft und auch weitere Umweltfaktoren durch zahlreiche Parameter charakterisiert und an Hand definierter Warngrenzen bewertet werden, so dass nach Alarmierung der zu schützenden Person der Gefahrenbereich schnell verlassen werden kann oder andere Schutzmaßnahmen erfolgen können. Kriterien zur Bewertung können dabei in der Umgebungsluft enthaltene gesundheitsschädliche Gase und Partikel, gefährdende Strahlung, hohe Lärmpegel und einzuhaltende Distanzen zu Personen oder Objekten mit Gefahrenpotential sein.
Mittels spezieller Algorithmen, beispielsweise mittels Methoden der Künstlichen Intelligenz, können ermittelte Parameter zu Gefahrenindizes Intelligent verknüpft und zusätzliche Gefahreninformationen zur Verfügung gestellt werden.
Zur Erfüllung dieser Aufgaben führt die zu schützende Person den mobilen Umgebungsscanner ständig an oder mit sich. Dabei können die ermittelten Parameter beispielsweise an ein ebenfalls mitgeführtes Endgerät beispielsweise in Form eines Mobiltelefons zur Visualisierung und Bewertung energieeffizient übermittelt werden. Zusätzlich oder auch alternativ können die Daten beispielsweise weiterhin an wenigstens ein stationäres Endgerät zur Anbindung an ein Datennetz gesendet werden.
Der mobile Umgebungsscanner ermöglicht vorteilhafterweise durch seine Spezifikation verschiedene Einsatzszenarien in und außerhalb von Gebäuden und ermöglicht eine personenorientierte Schutzfunktion insbesondere auch im Freifeld. Das Freifeld kann dabei manuell begangen oder auch mit Hilfe von Fahrzeugen erkundet oder charakterisiert werden. Insbesondere kann so ein Schutz von Personen vor Schadstoffen in der Umgebungsluft und vor weiteren schädlichen Umfeldfaktoren erfolgen. Dazu kann der Grad des Schutzes durch skalierbare Warngrenzen und wählbare Betriebsarten an das Einsatzszenario angepasst werden.
Der mobile Umgebungsscanner kann so vorteilhafterweise sowohl privat als auch beruflich genutzt werden. Ersteres ist beispielsweise beim Wandern, beim Joggen, beim Radfahren, bei Exkursionen, bei Treffen, bei Kultur- und Sportveranstaltungen, in gastronomischen Einrichtungen, in Verkehrsmitteln und bei Besuch von Einrichtungen mit erwartungsgemäß gesundheitsgefährdenden Umfeldbedingungen möglich. Beruflich ist ein Einsatz beispielsweise bei der Nutzung von Aufzügen, in Treppenhäusern, bei Meetings, bei Dienstreisen, in Werkhallen, in Verkehrsmitteln, in Krankenhäusern, in Pflegeeinrichtungen und beim Aufenthalt in Bereichen mit erwartungsgemäß gesundheitsgefährdenden Umfeldbedingungen möglich. Der Einsatz des Umgebungsscanners kann die Möglichkeit bieten, persönliche Schutzmaßnahmen wie beispielsweise den Einsatz von Mund-Nasen-Schutz, Atemschutzmasken, Schutzkleidung, Einsatz von Atemluftgeräten zu reduzieren oder ganz auf diese zu verzichten.
Der mobile Umgebungsscanner ist

- kompakt und energieeffizient ausbildbar,
- mit einem geringen Gewicht durch geeignete Bauelementeauswahl und durch spezielle Hard- und Softwarestrukturen realisierbar,
- mit einer umfangreichen Sensorik versehbar,
- mit besonders energieeffizienten drahtlosen Kommunikationstechnologien nutzbar,
- durch verschiedene Ausgestaltungen hinsichtlich der eingesetzten Sensoren an verschiedene Einsatzszenarien anpassbar und
- mittels einer Smartphone-App für eine Parameter-Visualisierung und Alarmierung einfach einsetzbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 13 angegeben.
Das Befestigungsmittel kann ein mit wenigstens einem Verschlussmechanismus versehenes Gurtband zum Befestigen des mobilen Umgebungsscanner am Arm oder Bein der Person sein.
Der Sensor zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ist in einer Ausführungsform ein Sensor zur Ermittlung wenigstens eines gasförmigen Bestandteils der Umgebungsluft. Insbesondere kann dieser Sensor ein Sensor zur Erfassung von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ammoniak oder Stickstoffdioxid sein.
Der Sensor zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ist in einer Ausführungsform ein Sensor zur Ermittlung des Wasserdampfes und damit der Luftfeuchtigkeit.
Der Sensor zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ist in einer Ausführungsform ein Sensor zur Ermittlung wenigstens eines Aerosols der Umgebungsluft.
Der Sensor zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ist in einer Ausführungsform ein Sensor zur Ermittlung biologischer Teilchen wenigstens einer Sorte oder Art. Das können insbesondere Pollen und/oder Sporen sein.
Der Strahlungssensor ist in einer Ausführungsform ein UV-Sensor, wobei UV für Ultraviolettstrahlung steht.
Der Strahlungssensor ist in einer Ausführungsform ein Sensor zum Nachweis von Gammastrahlung und/oder Radonstrahlung.
Der Mikrocontroller und der wenigstens eine Sensor sind optional so miteinander verbunden, dass ein Überschreiten wenigstens eines bestimmten Grenzwerts mindestens eines Messwerts des Sensors mittels der Signaleinrichtung signalisiert wird.
Wenigstens ein mobiles Endgerät mit einem globalen Navigationssystem, der mit dem Messwertspeicher verbundene Mikrocontroller und der wenigstens eine Sensor sind in einer Ausführungsform miteinander verbunden, wobei die Messwerte des Sensors dem mobilen Endgerät übermittelt und im mobilen Endgerät gespeichert werden. Das mobile Endgerät kann auch ein von der Person mitgeführtes Mobiltelefon sein. Bei einer derartigen Ausführungsform, wobei die Person den mobilen Umgebungsscanner und das Mobiltelefon mit sich führt, kann der Umgebungsscanner sehr einfach und leicht ausgeführt sein.
Wenigstens ein mobiles Endgerät mit einem globalen Navigationssystem, der mit dem Messwertspeicher verbundene Mikrocontroller und der wenigstens eine Sensor sind in einer Ausführungsform so miteinander verbunden, dass Messwerten des Sensors die Zeit der Erfassung und die Position des Sensors dem jeweiligen Messwert zugeordnet und im mobilen Endgerät gespeichert werden.
Das mobile Endgerät kann mittels einer in diesem gespeicherten Anwendung zur Übermittlung der Messwerte, bestimmter Messwerte oder wenigstens bei Überschreiten wenigstens eines bestimmten Grenzwerts mindestens eines Messwerts des Sensors mit einem externen Computer, einem externen Speicher und/oder einem weiteren mobilen Endgerät verbunden sein.
Das mobile Endgerät kann optional mit wenigstens einem externen Speicher und/oder mindestens einem stationären Endgerät zur Übermittlung der Messwerte des Sensors mit der dem Messwert zugeordneten Zeit der Erfassung und der Position des Sensors verbunden sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine Blockdarstellung eines mobilen Umgebungsscanners,
2 ein mobiler Umgebungsscanner in Verbindung mit einem mobilen Endgerät in einer Blockdarstellung,
3 ein mobiler Umgebungsscanner über ein mobiles Endgerät in Verbindung mit einem externen Speicher in einer Blockdarstellung und
4 ein mobiler Umgebungsscanner über ein mobiles Endgerät in Verbindung mit einem stationären Endgerät in einer Blockdarstellung.

Ein mobiler Umgebungsscanner 1 zur Gefahrenerkennung einer den Umgebungsscanner 1 tragenden Person besteht im wesentlichen aus einer mit Bauelementen bestückten Leiterplatte in einem Gehäuse und wenigstens einem Befestigungsmittel zum Tragen des mobilen Umgebungsscanners 1. Zu einer elektronischen Schaltung zusammen geschlossenen Bauelementen sind dabei ein Mikrocontroller 2, ein Speicher elektrischer Energie 3, wenigstens eine Schnittstelle 4, ein Messwertspeicher 5, ein Sendeempfänger 6 elektromagnetischer Wellen, eine mechanische, optische und/oder akustische Signaleinrichtung 7 und wenigstens ein Sensor 8.
Die 1 zeigt eine prinzipielle Blockdarstellung eines mobilen Umgebungsscanners 1.
Der Mikrocontroller 1 ist mit wenigstens einer Kombination aus den Sensoren (8a bis 8n) verbunden. Dazu sind

- ein Temperatursensor 8,
- ein Luftdrucksensor 8,
- ein Sensor 8 zur Erfassung akustischer Signale,
- ein Abstandssensor 8,
- ein Strahlungssensor 8 und
- wenigstens ein Sensor 8 zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft

8

Der Sensor 8 zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ist dazu insbesondere ein Sensor 8 zur Ermittlung

- wenigstens eines gasförmigen Bestandteils der Umgebungsluft,
- des Wasserdampfes und damit der Luftfeuchtigkeit und/oder
- wenigstens eines Aerosols der Umgebungsluft.

Der Sensor 8 zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft kann insbesondere ein Sensor zur Ermittlung biologischer Teilchen wenigstens einer Sorte oder Art sein. Das sind insbesondere Pollen und/oder Sporen.
Ein Strahlungssensor ist beispielsweise ein Sensor 8 zur Erfassung von UV-Strahlung und/oder zum Nachweis von Gammastrahlung und/oder Radonstrahlung.
Das Befestigungsmittel kann ein mit wenigstens einem Verschlussmechanismus versehenes Gurtband zum Befestigen des mobilen Umgebungsscanners 1 am Arm oder Bein der Person sein.
Der Mikrocontroller 2 und der wenigstens eine Sensor 8 können in einer Ausführungsform so miteinander verbunden sein, dass ein Überschreiten wenigstens eines bestimmten Grenzwerts mindestens eines Messwerts des Sensors 8 mittels der Signaleinrichtung 7 signalisiert wird. In dieser Form ist der mobile Umgebungsscanner 1 eine Gefährdung selbst signalisierende Einrichtung.
Die 2 zeigt einen mobilen Umgebungsscanner 1 in Verbindung mit einem mobilen Endgerät 9 in einer prinzipiellen Blockdarstellung.
In einer Ausführungsform 10 sind wenigstens ein mobiles Endgerät 9 mit einem globalen Navigationssystem und der mit dem Messwertspeicher 5 verbundene Mikrocontroller 2 und der wenigstens eine Sensor 8 über den Sendeempfänger 6 als Bestandteile des mobilen Umgebungsscanners 1 drahtlos miteinander verbunden. Die Messwerte des Sensors 8 werden so dem mobilen Endgerät 9 übermittelt und zur weiteren Bearbeitung und Bewertung in diesem gespeichert. Dazu können den Messwerten des Sensors 8 die Zeit der Erfassung und die Position des Sensors 8 dem jeweiligen Messwert zugeordnet und im mobilen Endgerät gespeichert werden. Die Position des Sensors 8 ist dabei natürlich gleich der des mobilen Umgebungsscanners 1 und somit der diesen tragenden Person.
Die 3 zeigt einen mobilen Umgebungsscanner 1 über ein mobiles Endgerät 9 in Verbindung mit einem externen Speicher 10 in einer prinzipiellen Blockdarstellung.
Das mobile Endgerät 9 ist in einer Ausführungsform mittels einer in diesem gespeicherten Anwendung zur Übermittlung der Messwerte, bestimmter Messwerte oder wenigstens bei Überschreiten wenigstens eines bestimmten Grenzwerts mindestens eines Messwerts des Sensors 8 mit einem externen Computer, einem externen Speicher 10 und/oder einem weiteren mobilen Endgerät drahtlos verbunden. Dabei können insbesondere die bewerteten Messwerte weitergeleitet und weiteren Bearbeitungen und/oder Bewertungen zur Verfügung gestellt werden.
Die 4 zeigt einen mobilen Umgebungsscanner 1 über ein mobiles Endgerät 9 in Verbindung mit einem stationären Endgerät 11 in einer prinzipiellen Blockdarstellung.
Das mobile Endgerät 9 kann in einer Ausführungsform mit wenigstens einem externen Speicher 10 und/oder mindestens einem stationären Endgerät 11 zur Übermittlung der Messwerte des Sensors 8 mit der dem Messwert zugeordneten Zeit der Erfassung und der Position des Sensors 8 drahtlos verbunden sein. Die Verbindung kann dazu über elektromagnetische Wellen von Sendeempfängern 6 auch in Verbindung mit einem Datennetz erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014206548 A1 [0002]
US 2011/0312311 A1 [0003]

Claims

Mobiler Umgebungsscanner (1) zur Gefahrenerkennung einer den Umgebungsscanner tragenden Person mit einer mit Bauelementen bestückten Leiterplatte in einem Gehäuse mit mehreren Öffnungen und wenigstens einem Befestigungsmittel zum Tragen des mobilen Umgebungsscanners und den zu einer elektronischen Schaltung zusammen geschlossenen Bauelementen, wobei ein Mikrocontroller (2) mit einem Speicher (3) elektrischer Energie, wenigstens einer Schnittstelle (4), einem Messwertspeicher (5), einem Sendeempfänger (6) elektromagnetischer Wellen, einer mechanischen, optischen und/oder akustischen Signaleinrichtung (7) und - einem Temperatursensor (8), - einem Luftdrucksensor (8), - einem Sensor (8) zur Erfassung akustischer Signale, - einem Abstandssensor (8), - einem Strahlungssensor (8), - wenigstens einem Sensor (8) zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft oder - einer Kombination wenigstens zweier Sensoren (8) davon verbunden ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel ein mit wenigstens einem Verschlussmechanismus versehenes Gurtband zum Befestigen des mobilen Umgebungsscanners am Arm oder Bein der Person ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ein Sensor (8) zur Ermittlung wenigstens eines gasförmigen Bestandteils der Umgebungsluft ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ein Sensor (8) zur Ermittlung des Wasserdampfes und damit der Luftfeuchtigkeit ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ein Sensor (8) zur Ermittlung wenigstens eines Aerosols der Umgebungsluft ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8) zur Ermittlung wenigstens eines Bestandteils der Umgebungsluft ein Sensor (8) zur Ermittlung biologischer Teilchen wenigstens einer Sorte oder Art ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungssensor (8) ein UV-Sensor (8) ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungssensor (8) ein Sensor (8) zum Nachweis von Gammastrahlung und/oder Radonstrahlung ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (2) und der wenigstens eine Sensor (8) so miteinander verbunden sind, dass ein Überschreiten wenigstens eines bestimmten Grenzwerts mindestens eines Messwerts des Sensors (8) mittels der Signaleinrichtung (7) signalisiert wird.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mobiles Endgerät (9) mit einem globalen Navigationssystem, der mit dem Messwertspeicher (5) verbundene Mikrocontroller (2) und der wenigstens eine Sensor (8) miteinander verbunden sind, wobei die Messwerte des Sensors (8) dem mobilen Endgerät (9) übermittelt und im mobilen Endgerät (9) gespeichert werden.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mobiles Endgerät (9) mit einem globalen Navigationssystem, der mit dem Messwertspeicher (5) verbundene Mikrocontroller (2) und der wenigstens eine Sensor (8) so miteinander verbunden sind, dass Messwerten des Sensors (8) die Zeit der Erfassung und die Position des Sensors (8) dem jeweiligen Messwert zugeordnet und im mobilen Endgerät (9) gespeichert werden.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Endgerät (9) mittels einer in diesem gespeicherten Anwendung zur Übermittlung der Messwerte, bestimmter Messwerte oder wenigstens bei Überschreiten wenigstens eines bestimmten Grenzwerts mindestens eines Messwerts des Sensors (8) mit einem externen Computer, einem externen Speicher (10) und/oder einem weiteren mobilen Endgerät verbunden ist.
Mobiler Umgebungsscanner (1) nach Schutzanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Endgerät (9) mit wenigstens einem externen Speicher (10) und/oder mindestens einem stationären Endgerät (11) zur Übermittlung der Messwerte des Sensors mit der dem Messwert zugeordneten Zeit der Erfassung und der Position des Sensors (8) verbunden ist.