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Die vorliegende Erfindung betrifft eine öffentliche Warneinrichtung zur akustischen Warnung und/oder Alarmierung der Zivilbevölkerung. Eine solche öffentliche Warneinrichtung wird auch als Sirene bezeichnet. Sie ist in der Regel an einem exponierten Punkt aufgestellt, beispielsweise auf dem Dach eines hochgelegenen oder hoch gebauten öffentlichen Gebäudes, und per Funk auslösbar. Das von der öffentlichen Warneinrichtung erzeugte Warnsignal ist üblicherweise ein an- und abschwellender Heulton.
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Es wird je nach Bauart und der Art der Tonerzeugung zwischen mechanischen, pneumatischen und elektronischen Sirenen unterschieden, wobei sich die vorliegende Erfindung auf elektronische Sirenen richtet. Demnach hat die öffentliche Warneinrichtung nach der vorliegenden Erfindung mehrere übereinander und/oder nebeneinander angeordnete Schallquellen, die ein elektrisches Eingangssignal in ein akustisches Ausgangssignal umwandeln. Mit elektronischen Sirenen lassen sich auch Sprechdurchsagen realisieren. Jeder der Schallquellen ist ein Horn mit einem sich ausgehend von der Schallquelle vergrößernden Schallkanal zugeordnet. Dabei sind die Hörner für gewöhnlich in horizontaler Richtung zeigend ausgerichtet, sodass sich ein Querschnitt des Schallkanals ausgehend von der Schallquelle mit zunehmendem horizontalem Abstand von der Schallquelle vergrößert. In der Regel ist diese Vergrößerung kontinuierlich. Üblicherweise sind die Hörner wie in einem Stapel übereinander angeordnet und ergeben eine vertikale Linienquelle. Eine Schallquelle mit dem dazugehörigen Horn wird nachfolgend als Lautsprecher bezeichnet.
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Eine solche öffentliche Warneinrichtung ist allgemein bekannt.
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Bei der bekannten öffentlichen Warneinrichtung werden die einzelnen Schallquellen mit einem einheitlichen Eingangssignal beaufschlagt, sodass sich das durch Überlagerung der einzelnen Schallwellen der Lautsprecher erzeugte Warnsignal zumindest näherungsweise als sich in horizontaler Richtung ausbreitende Welle beschreiben lässt.
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Die omnidirektionale Ausbreitung der Schallwelle in der horizontalen Ebene beruht auf dem Huygensschen Prinzip. In der Regel befindet sich die zu warnende Bevölkerung allerdings nicht nur in einem horizontalen Abstand, sondern auch in einem vertikalen Abstand zu der Warneinrichtung. Das bei dem jeweiligen Hörer ankommende Warnsignal wird daher stark von dem Standort des jeweiligen Hörers relativ zu der Warneinrichtung beeinflusst und kann mitunter nur schwach und/oder unverständlich wahrgenommen werden. Die bekannte öffentliche Warneinrichtung lässt insofern Raum zur Verbesserung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine öffentliche Warneinrichtung der eingangsgenannten Art anzugeben, die eine bessere Warnung und/oder Alarmierung der Zivilbevölkerung gewährleistet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung eine öffentliche Warneinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Diese unterscheidet sich von der bekannten öffentlichen Warneinrichtung durch eine Beem-Steering-Einrichtung, die dazu angepasst eingerichtet ist, für mehrere der Schallquellen jeweils ein individuelles Eingangssignal zu generieren und die Eingangssignale zur Verbesserung der Hörbarkeit der Warneinrichtung auf einer Hörerfläche mit vertikalem Abstand zu der Warneinrichtung aufeinander abzustimmen.
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Bevorzugt umfasst die Beem-Steering-Einrichtung eine DSP-Steuerung (DSP: digital signal processor) zur Einkopplung der Eingangssignale und eine Software, die mit der DSP-Steuerung zusammenwirkt. Weiter bevorzugt werden die einzelnen Lautsprecher mithilfe der DSP-Steuerung so angesteuert, dass durch Änderung der Schallamplitude und der Phase der Lautsprecher dem Warnsignal eine vertikale Ausrichtungskomponente aufgeprägt wird. Somit kann die Signalstärke und/oder Signalqualität des Warnsignals auf die Hörerfläche ausgerichtet werden. Dabei wird vorzugsweise ein möglichst gleichmäßiger Schalldruckpegel und/oder Frequenzgang innerhalb der Hörerfläche erreicht. Es lassen sich dadurch insbesondere auch Sprachdurchsagen mit möglichst gleichmäßigem Sprachübertragungsindex in bzw. auf der Hörerfläche realisieren.
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Vorzugsweise umfasst die öffentliche Warneinrichtung mindestens zwei nach Art einer Stapelung übereinander angeordnete Hörner. Dabei können insbesondere auch mehrere solcher Stapel nebeneinander vorgesehen sein. Weiter bevorzugt kann auch nur eine Ebene mit zumindest zwei höhengleich angeordneten Hörnern vorgesehen sein.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich die individuellen Eingangssignale in zumindest einem Parameter, insbesondere in einer Amplitude, einer Frequenz, einer Phase und/oder einem zeitlichen Impuls
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung stimmt die Beem-Steering-Einrichtung die individuellen Eingangssignale anhand zumindest einer der folgenden Eingangsgrößen aufeinander ab: der vertikale Abstand der Hörerfläche von der Warneinrichtung, ein horizontaler Abstand der Hörerfläche von der Warneinrichtung bzw. eine horizontale Ausdehnung der Hörerfläche. Die Eingangsgrößen werden in der Regel vor, bei oder unmittelbar nach der Montage der öffentlichen Warneinrichtung anhand der örtlichen Begebenheiten ermittelt und in die Software der Beem-Steering-Einrichtung implementiert. Das vertikale Abstrahlverhalten der öffentlichen Warneinrichtung kann so mittels intelligenter Softwarealgorithmen präzise auf die Hörerfläche angepasst werden.
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Die Beem-Steering-Einrichtung kann eine Schnittstelle zur Konfiguration aufweisen. Die Schnittstelle kann beispielsweise in Form einer USB Schnittstelle, einer Bluetooth Schnittstelle, oder einer Ethernet Schnittstelle vorgesehen sein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich alle Eingangssignale in zumindest einem Parameter.
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Die Warneinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist dazu angepasst eingerichtet, einen an- und abschwellenden Heulton als Warnsignal auszusenden. Die Hörbarkeit des Warnsignals ist in der Regel durch die Lautstärke bzw. den Schalldruck am Ort des Hörers bestimmt. Die Warneinrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann aber auch dazu eingerichtet sein, eine Sprachdurchsage als Warnsignal auszusenden. In diesem Fall kann auch die Sprachverständlichkeit die Hörbarkeit des Warnsignals bestimmten oder zumindest mitbestimmen.
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Als Verbesserung der Hörbarkeit im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Verbesserung im Vergleich zu einer Situation mit einheitlichem Eingangssignal für alle Schallquellen zu verstehen (d.h. im Vergleich zu herkömmlichen Sirenen). Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass im Nahfeld der Schalldruckpegel weniger groß ist als bei herkömmlichen Sirenen, d.h. die Lärmemission im Nahfeld ist weniger stark als bei herkömmlichen Sirenen.
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Bevorzugt umfasst die öffentliche Warneinrichtung einen Akku zur Stromversorgung der Beem-Steering-Einrichtung und der Schallquellen, wobei der Akku weiter bevorzugt durch Solarzellen oder über ein Stromnetz geladen werden kann. Die Solarzellen können Bestandteil der erfindungsgemäßen öffentlichen Warneinrichtung sein.
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Vorzugsweise sind die Schallquellen und die dazugehörigen Hörner seitlich an einem sich in vertikaler Richtung ersteckenden Mast befestigt. Bevorzugt sind zumindest die einzelnen Hörner in horizontaler Richtung um den Mast verschwenkbar.
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Die öffentliche Warneinrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann durch eine direkte Drahtverbindung mit einem manuellen Auslöser, beispielsweise einem Handfeuermelder, verbunden sein.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer öffentlichen Warneinrichtung,
- 2 eine Abbildung zum Abstrahlverhalten der öffentlichen Warneinrichtung mit Beem-Steering-Einrichtung,
- 3 eine Abbildung zum Abstrahlverhalten einer öffentlichen Warneinrichtung ohne Beem-Steering-Einrichtung, und
- 4 eine Seitenansicht des Horns mit einem horizontal ausgerichteten Schallkanal, dessen horizontale Erstreckung sich aufweitet.
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Die 1 zeigt eine öffentliche Warneinrichtung 2 mit mehreren Hörnern 4, die jeweils einer Schallquelle 6 zugeordnet sind und deren Schallkanal sich mit zunehmendem horizontalem Abstand von der jeweiligen Schallquelle 6 vergrößert. Dabei vergrößert sich die vertikale Erstreckung des Schallkanals, was als vertikale Ausrichtung des Schallkanals verstanden werden kann. Die Ausrichtung der Schallkanäle kann bei der vorliegenden Erfindung insbesondere aber auch horizontal sein (siehe 4). Die Schallquellen 6 und die Hörner 4 sind seitlich an einem vertikalen Mast 8 befestigt, der auf einem Dach 10 eines hochgelegenen öffentlichen Gebäudes vorgesehen ist. Bei der abgebildeten öffentlichen Warneinrichtung 2 sind insgesamt mindestens zwei Schallquellen 6 vorgesehen, wobei hier vier Hörner 4 in die eine Richtung und die anderen vier Hörner 4 in die andere Richtung zeigen.
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An der Spitze des Masts 8 ist eine zum Empfang eines Funksignals eingerichtete Antenne 12 vorgesehen. Das empfange Funksignal löst die öffentliche Warneinrichtung 2 aus. Das auslösende Signal kann beispielsweise auch durch CB-Funk oder UKW übertragen werden.
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Die öffentliche Warneinrichtung 2 umfasst eine Beem-Steering-Einrichtung 14, die in 1 schematisch dargestellt ist. Die Beem-Steering-Einrichtung 14 umfasst eine DSP-Steuerung zur Einkopplung der Eingangssignale der einzelnen Schallquellen 6 und eine Software, die mit der DSP-Steuerung zusammenwirkt. Dabei werden die einzelnen Eingangssignale für jede Schallquelle 6 individuell angepasst und zur Verbesserung der Hörbarkeit der öffentlichen Warneinrichtung 2 auf einer Hörerfläche mit vertikalem Abstand zu der öffentlichen Warneinrichtung 2 aufeinander abgestimmt. Durch diese Art der Wellenfeldsynthese wird die Signalstärke und die Signalqualität des Warnsignals auf die Hörerfläche ausgerichtet, sodass ein möglichst gleichmäßiger Schalldruckpegel und Sprachverständlichkeit innerhalb bzw. auf der Hörerfläche erreicht wird. Das vertikale Abstrahlverhalten der öffentlichen Warneinrichtung wird mittels intelligenter Softwarealgorithmen der Beem-Steering-Einrichtung präzise auf die Hörerfläche angepasst.
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Ein Vergleich von 2 mit 3 verdeutlicht, dass die Beem-Steering-Einrichtung 14 dem Warnsignal eine vertikale Ausrichtungskomponente aufprägt.
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In der linken oberen Ecke der Abbildungen der 2 und der 3 ist jeweils der Standort der öffentlichen Warneinrichtung 2, von der aus sich das Warnsignal ausgebreitet. Die mit „z“ gekennzeichnete Achse stellt eine Höhe in vertikaler Richtung dar und die mit „d“ gekennzeichnete Achse gibt einen horizontalen Abstand von der Warneinrichtung dar. Eine Hörerfläche ist in den Abbildungen mit einer durchgezogenen Linie dargestellt und mit Bezugszeichen 16 gekennzeichnet. Hellere Bereiche der Abbildung kennzeichnen einen höheren Schalldruckpegel, während dunklere Bereiche der Abbildung einen niedrigeren Schalldruckpegel darstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Öffentliche Warneinrichtung
- 4
- Horn
- 6
- Schallquelle
- 8
- Mast
- 10
- Dach
- 12
- Antenne
- 14
- Beem-Steering-Einrichtung
- 16
- Hörerfläche
