DE212014000145U1

DE212014000145U1 - Systeme zur Verarbeitung von Ultraschalleingaben

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Publication number: DE212014000145U1
Application number: DE212014000145.5U
Authority: DE
Original assignee: Google LLC
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2024-07-18
Also published as: US10186140B2; WO2015009958A1; CA3033768A1; AU2014290556B2; CA2918683A1; AU2014290556A1; AU2017235938A1; US9679465B2; US20150029019A1; AU2017235938B2; US20150022344A1; US20180261076A1; CN206021193U; JP3205420U; CA2918683C; US20150022316A1; US9892623B2; US9922535B2; CA3033768C; US20170052597A1

Abstract

Gefahrenmeldesystem, umfassend: mindestens einen Gefahrenmeldesensor; eine Alarmerzeugungsschaltung, die betriebsfähig ist, als Reaktion auf ein von mindestens einem Gefahrenmeldesensor erkanntes Gefahrenereignis einen akustischen Alarm abzugeben; einen Passiv-Infrarotsensor (PIR-Sensor) mit einem breiten Sichtfeld zum Erkennen von Bewegung von mindestens einem Objekt; und mindestens einen Ultraschallsensor mit einem schmalen Sichtfeld zum Erkennen des Vorhandenseins von mindestens einem Objekt, wobei das schmale Sichtfeld kleiner als das breite Sichtfeld ist; und eine Steuerschaltung, die betriebsfähig ist: Daten zu verarbeiten, die von dem PIR-Sensor und dem Ultraschallsensor erfasst wurden; zu ermitteln, ob ein Gestenereignis in den verarbeiteten Daten vorliegt; und das Ertönen des akustischen Alarms zu beenden, wenn festgestellt wird, dass das Gestenereignis vorliegt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität jeder der provisorischen U.S. Patentanmeldungen Nr. 61/847,960, eingereicht am 18. Juli 2013 (18.07.2013), und Nr. 61/889,013, eingereicht am 09. Oktober 2013 (09.10.2013). Der gesamte Inhalt jeder der obengenannten Patentanmeldungen wird durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Schrift bezieht sich auf Systeme zum Interagieren mit einem Gefahrenmeldesystem. Insbesondere bezieht sich diese Schrift auf Systeme und Verfahren zum Erkennen von in der Nähe des Gefahrenmeldesystems ausgeführten Gesten.
HINTERGRUND
Gefahrenmeldesysteme, wie zum Beispiel sowohl Rauchmelder, Kohlenmonoxidmelder, kombinierte Rauch- und Kohlenmonoxidmelder, als auch Systeme zum Erkennen von sonstigen gefährlichen Zuständen werden in Wohn-, Dienstleistungs- und Industriegebäuden zu Sicherheitszwecken verwendet. Wenn diese Systeme das Vorhandensein eines gefährlichen Zustandes erkennen, geben sie oftmals einen akustischen Alarm aus. Der Alarm zeichnet sich oftmals dadurch aus, dass es ein äußerst lauter und ohrenbetäubender Ton ist, und für einen Menschen sehr unangenehm oder sehr unbehaglich ist. An manchen Gefahrenmeldern kann ein Benutzer einen Knopf, der sich am Gehäuse des Geräts befindet drücken, manchmal Stummschalter oder temporärer Stummschalter genannt, wenn dieser weiß, dass der Alarm durch eine unbedrohliche Situation ausgelöst wurde, wie zum Beispiel von Kochdünsten. Wenn der Stummschalter oder der temporäre Stummschalter gedrückt wird, wird der akustische Alarm für ein vorbestimmtes Zeitintervall abgestellt, wie zum Beispiel im Bereich von vier bis zehn Minuten, während dessen der Benutzer die Gelegenheit hat, sich mit der Situation zu befassen, wie zum Beispiel ein Fenster zu öffnen, ohne dass er den ohrenbetäubenden Ton der Alarmanlage erdulden muss. Sollte der Zustand am Ende des Zeitintervalls weiter bestehen, ertönt der akustische Alarm wieder. Ein Problem, das in vielen praktischen Situationen vorkommen kann, ist, dass die Gefahrenmeldeeinheit weit oben an einer Wand oder in der Decke montiert ist, wo sie außerhalb der Reichweite des Benutzers ist, so dass viele Benutzer eine Leiter, einen Stuhl oder einen Besenstiel zu Hilfe nehmen, um den Stummschalter oder temporären Stummschalter zu drücken, was zu umständlichen, unpraktischen, und/oder gefährlichen Szenarien führen kann. Andere mögliche Probleme sind für einen Fachmann angesichts der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG
Gefahrenmeldesysteme gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen dienen dazu, einem Benutzer zu ermöglichen durch Ausführen einer berührungslosen Geste mit dem Gefahrenmeldesystem zu interagieren. Die berührungslose Geste kann in der Nähe des Gefahrenmeldesystems ausgeführt werden, ohne dass der Benutzer das Gefahrenmeldesystem berühren muss. Dies ermöglicht dem Benutzer mit dem Gefahrenmeldesystem zu interagieren, auch wenn es außer Reichweite ist. Das Gefahrenmeldesystem kann Gesten erkennen und als Reaktion auf die erkannte Geste eine entsprechende Maßnahme ausführen. In einer Ausführungsform kann das Gefahrenmeldesystem seinen akustischen Alarm als Reaktion auf die erkannte Geste abstellen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Gefahrenmeldesystem vorbeugend seinen akustischen Alarm als Reaktion auf die erkannte Geste abstellen. Zum Beispiel möchte ein Benutzer vorsorglich das Ertönen eines akustischen Alarms verhindern, wenn er eine Aktivität ausführt (z. B. Kochen), die zu einem Alarm führen könnte, der Alarm aber nicht unbedingt begründet ist.
Gesten können durch die Verwendung von Gestenerkennungsschaltungen und Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen erkannt werden. Die Gestenerkennungsschaltung kann einen oder mehrere Sensoren zum Erkennen von einem oder mehreren Objekten verwenden, das/die möglicherweise eine Geste ausführt/ausführen. In einer Ausführungsform können Gesten durch die Verwendung von einem oder mehreren Ultraschallsensoren erkannt werden. In einer weiteren Ausführungsform können Gesten durch die Verwendung eines Bewegungsmelders in Verbindung mit einem oder mehreren Ultraschallsensoren erkannt werden.
In einer Ausführungsform kann ein Gefahrenmeldesystem mindestens einen Gefahrenmeldesensor beinhalten. Ein oder mehrere Gefahrenmeldesensoren können zum Wahrnehmen von Rauch, Hitze, Feuchtigkeit, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder Radon dienen. Das System kann eine Alarmerzeugungsschaltung beinhalten, die betriebsfähig ist, als Reaktion auf ein von mindestens einem Gefahrenmeldesensor erkanntes Gefahrenereignis einen akustischen Alarm abzugeben. Das System kann einen Passiv-Infrarot(PIR)-Sensor mit einem relativ breiten Sichtfeld zum Erkennen von Bewegung von mindestens einem Objekt und mindestens einen Ultraschallsensor mit jeweils einem relativ schmalen Sichtfeld zum Erkennen des Vorhandenseins eines Objekts beinhalten. Das schmale Sichtfeld ist kleiner als das breite Sichtfeld. Das System kann eine Steuerschaltung beinhalten, die betriebsfähig ist, Daten zu verarbeiten, die von dem PIR-Sensor und dem Ultraschallsensor erfasst wurden, zu ermitteln, ob eine Stummschaltgeste in den verarbeiteten Daten vorliegt, und das Ertönen des akustischen Alarms zu beenden, wenn festgestellt wird, dass eine Stummschaltgeste vorliegt.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Gefahrenmeldesystem mindestens einen Gefahrenmeldesensor, eine Alarmerzeugungsschaltung, die betriebsfähig ist, einen akustischen Alarm ertönen zu lassen, einen Lautsprecher zum Wiedergeben einer aufgezeichneten Ansage, und mindestens einen Objekterkennungssensor zum Erkennen einer Geste beinhalten. Dieses System kann eine Steuerschaltung beinhalten, die betriebsfähig ist, eine aufgezeichnete Ansage über den Lautsprecher wiederzugeben. Die aufgezeichnete Ansage kann Anweisungen an einen Benutzer zum Ausführen einer Geste in der Nähe des Gefahrenmeldesystems beinhalten. Die Steuerschaltung ist ferner betriebsfähig von dem mindestens einen Objektserkennungssensor erfasste Daten zu verarbeiten, um zu entscheiden, ob die Geste ausgeführt wurde, und den Zustand des Gefahrenmeldesystems als Reaktion auf eine Feststellung, dass die Geste ausgeführt wurde, zu ändern.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Beenden des Gefahrenalarms eines Gefahrenmeldesystems bereitgestellt. Das Verfahren kann Folgendes beinhalten: Ausgeben eines akustischen Alarms als Reaktion auf ein erkanntes Gefahrenereignis, Wiedergeben einer Aufzeichnung, die Anweisungen bereitstellt, wie der akustische Alarm zumindest vorübergehend stummzuschalten ist, Erkennen eines Objektes, das sich gemäß den Anweisungen der Aufzeichnung in einer Umgebung des Gefahrenmeldesystems bewegt, und mindestens vorübergehendes Stummschalten des akustischen Alarms als Reaktion auf das Erkennen eines Objekts, das sich gemäß den Anweisungen der Aufzeichnung bewegt.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Gefahrenmeldesystem eine Alarmerzeugungsschaltung zum Erzeugen eines akustischen Alarms als Reaktion auf ein erkanntes Gefahrenereignis, und mindestens einen Ultraschallsensor beinhalten, wobei jeder Ultraschallsensor ein Erkennungsfeld zum Überwachen des Vorhandenseins von mindestens einem Objekt beinhaltet. Das System kann eine Steuerschaltung beinhalten, die betriebsfähig ist, die Alarmerzeugungsschaltung anzuweisen, während des erkannten Gefahrenereignisses einen akustischen Alarm auszugeben, Sensordaten von mindestens einem Sensor, einschließlich des mindestens einen Ultraschallsensors, zu empfangen, die Sensordaten zu verarbeiten, um zu ermitteln, ob von den empfangenen Sensordaten eine Stummschaltgeste erfasst wurde, und die Alarmerzeugungsschaltung anzuweisen, das Ausgeben des akustischen Alarms zumindest vorübergehend zu beenden, wenn die Stummschaltgeste von den empfangenen Sensordaten erfasst wurde.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Verarbeiten einer Geste, um einen Zustand eines akustischen Alarms zu verändern, bereitgestellt. Das Verfahren kann Folgendes beinhalten: Aktivieren der Alarmerzeugungsschaltung, um einen akustischen Alarm auszugeben, Überwachen mindestens eines Ultraschall-Erkennungsfelds auf das Vorhandensein von mindestens einem Objekt, Ermitteln, ob sich das mindestens eine Objekt gemäß einer Geste bewegt, während sich das mindestens eine Objekt in dem mindestens einen Ultraschall-Erkennungsfeld befindet, und Deaktivieren der Alarmerzeugungsschaltung, um das Ausgeben des akustischen Alarms zu beenden, wenn festgestellt wird, dass sich das mindestens eine Objekt gemäß einer Geste bewegt, während sich das mindestens eine Objekt in dem mindestens einen Ultraschall-Erkennungsfeld befindet.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Gefahrenmeldesystem mindestens einen Gefahrenmeldesensor beinhalten, der betriebsfähig ist, eine Umgebung in der Nähe des Gefahrenmeldesystems zu überwachen. Das Gefahrenmeldesystem kann in einem von einem Standby-Modus, einem Voralarmmodus, und einem Alarmmodus arbeiten. Das System kann eine Alarmerzeugungsschaltung, die betriebsfähig ist, im Alarmmodus einen akustischen Alarm ertönen zu lassen, einen Lautsprecher, der betriebsfähig ist, mindestens eine aufgezeichnete Ansage wiederzugeben, und eine Gestenerkennungsschaltung, die betriebsfähig ist, die Umgebung auf eine Geste zu überwachen, beinhalten. Das System kann eine Steuerschaltung beinhalten, die betriebsfähig ist, auf der Grundlage von Daten, die von dem mindestens einen Gefahrenmeldesensor erfasst wurden, eines aus Standby-Modus, Voralarmmodus und Alarmmodus auszuwählen. Wenn sich das Gefahrenmeldesystem im Voralarmmodus befindet, ist die Steuerschaltung ferner betriebsfähig, über den Lautsprecher eine aufgezeichnete Ansage wiederzugeben, zu erkennen, ob die Geste von der Gestenerkennungsschaltung überwacht wird, und die Alarmerzeugungsschaltung vorbeugend zu deaktivieren, wenn die Geste erkannt wird und die von dem mindestens einen Gefahrenmeldesensor erfassten Daten ausreichen, um den Systembetrieb vom Voralarmmodus in den Alarmmodus zu ändern.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Gestenerkennungssystem einen Passiv-Infrarotsensor (PIR-Sensor), der betriebsfähig ist, eine Bewegung von mindestens einem Objekt zu erkennen, einen Ultraschallsensor, der betriebsfähig ist, das Vorhandensein von mindestens einem Objekt zu erkennen, und eine Schaltung beinhalten. Die Schaltung ist betriebsfähig, den Ultraschallsensor zur Erzeugung eines statischen Umgebungsmodells zu verwenden, den Ultraschallsensor zur Erzeugung eines dynamischen Umgebungsmodells zu verwenden, und das dynamische Modell mit dem statischen Modell zu vergleichen, um zu ermitteln, ob mindestens ein neues Objekt vorhanden ist.
Ein weiteres Verständnis der Art und der Vorteile der hier erörterten Ausführungsformen kann unter Bezugnahme auf den verbleibenden Teil der Patentschrift und die Zeichnungen erzielt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm eines Gebäudes mit einem Gefahrenmeldesystem gemäß einigen Ausführungsformen;
2 stellt ein veranschaulichendes Blockdiagramm eines Gefahrenmeldesystems in einem veranschaulichenden Gebäude gemäß einigen Ausführungsformen dar;
3 stellt ein veranschaulichendes Schaltdiagramm eines Gefahrenmeldesystems gemäß einigen Ausführungsformen dar;
4A–4E stellen unterschiedliche Ansichten eines Gefahrenmeldesystems zusammen mit dessen veranschaulichender Positionierung von mehreren Interface-Sensoren gemäß einigen Ausführungsformen dar;
5A stellt veranschaulichende Erkennungsfelder, die von Interface-Sensoren von einem in einer ersten Position montierten Gefahrenmeldesystem ausstrahlen, gemäß einigen Ausführungsformen dar;
5B stellt veranschaulichende Erkennungsfelder, die von Interface-Sensoren von einem in einer zweiten Position montierten Gefahrenmeldesystem ausstrahlen, gemäß einigen Ausführungsformen dar;
6A–6D stellen veranschaulichende Momentaufnahmen, in denen eine Person Gesten verwendet, um einen akustischen Alarm stummzuschalten, gemäß einigen Ausführungsformen dar;
7 stellt ein veranschaulichendes Timing-Diagramm von verschiedenen Komponenten eines Gefahrenmeldesystems gemäß einigen Ausführungsformen dar;
8 stellt ein veranschaulichendes Erkennungsfeld eines PIR-Sensors gemäß einigen Ausführungsformen dar;
9A–9D stellen mehrere verschiedene veranschaulichende Diagramme dar, die PIR-Sensordaten gemäß einigen Ausführungsformen zeigen;
10 stellt veranschaulichende Kurven von PIR-Rohdaten und gefilterten PIR-Daten gemäß einigen Ausführungsformen dar;
11 stellt einen veranschaulichenden Prozess dar, bei dem ein Gefahrenmeldesystem als Reaktion auf die Überwachung einer Geste einen akustischen Alarm gemäß einigen Ausführungsformen stummschaltet;
12 stellt veranschaulichende Kurvendiagramme, die die Grundlage für die Kalibrierung von zwei verschiedenen Ultraschallsensoren bilden können, gemäß eines Beispielszenarios dar;
13 stellt veranschaulichende Kurvendiagramme gemäß eines Beispielszenarios dar;
14A–14C stellen einen veranschaulichenden Prozess für den Betrieb eines Gefahrenmeldesystems mit Stummschaltfunktion durch Gesten gemäß einigen Ausführungsformen dar;
15 stellt einen veranschaulichenden Prozess dar, bei dem ein Gefahrenmeldesystem als Reaktion auf die Überwachung einer Geste einen akustischen Alarm gemäß einigen Ausführungsformen stummschaltet, dar;
16 stellt einen veranschaulichenden Prozess für den Betrieb eines mit mindestens einem Ultraschallsensor ausgestatteten Gefahrenmeldesystems gemäß einigen Ausführungsformen dar; und
17 stellt einen veranschaulichenden Prozess für den Betrieb eines mit einem PIR-Sensor und mindestens einem Ultraschallsensor ausgestatteten Gefahrenmeldesystems gemäß einigen Ausführungsformen dar;
18 stellt eine beispielhafte Kalibriermatrix gemäß einigen Ausführungsformen dar;
19A stellt eine veranschaulichende Kurve, die von einem der Ultraschallsensoren über einen Zeitraum festgestellte Entfernungen repräsentieren kann, gemäß einigen Ausführungsformen dar;
19B stellt eine von der Kurve in 19A abgeleitete Kurve gemäß einigen Ausführungsform dar;
20 stellt eine veranschaulichende Kurve der Geste, welche eine Wink-Geste repräsentieren kann, gemäß einigen Ausführungsformen dar; und
21 stellt einen veranschaulichenden Puffer, der Kurven von Gesten enthält, gemäß einigen Ausführungsformen dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung werden zu Erklärungszwecken zahlreiche konkrete Details dargelegt, um für ein tiefgreifendes Verständnis der verschiedenen Ausführungsformen zu sorgen. Durchschnittsfachleute werden erkennen, dass diese verschiedenen Ausführungsformen nur veranschaulichend sind und in keiner Weise einschränkend sein sollen. Andere Ausführungsformen werden solchen Fachleuten, die den Nutzen dieser Offenbarung haben, ohne weiteres ersichtlich sein.
Des Weiteren werden aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle hier beschriebenen Routinemerkmale der Ausführungsformen dargestellt oder beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann kann ohne weiteres verstehen, dass während der Entwicklung einer jeglichen derartigen Ausführungsform, zahlreiche für die Ausführungsform spezifische Entscheidungen erforderlich sein können, um spezifische Gestaltungsziele zu erreichen. Diese Gestaltungsziele werden sich von einer Ausführungsform zur anderen und von einem Entwickler zum anderen unterscheiden. Darüber hinaus versteht es sich, dass eine solche Entwicklungsanstrengung komplex und zeitaufwändig sein kann, aber trotzdem für den Fachmann, der den Nutzen dieser Offenbarung hat, ein routinemäßiges technisches Unterfangen darstellt.
Es versteht sich, dass während eine oder mehrere Ausführungsformen von Gefahrenmeldern hier weiter im Zusammenhang mit der Verwendung in einem Wohngebäude beschrieben werden, wie zum Beispiel einem Einfamilienhaus, der Geltungsbereich der vorliegenden Lehren nicht so eingeschränkt ist. Im Allgemeinen können Gefahrenmeldesysteme in einer großen Vielfalt von Gebäuden einsetzbar sein, wie zum Beispiel Doppelhaushälften, Reihenhäusern, Apartmenthäusern, Hotels, Einzelhandelsgeschäften, Bürogebäuden, und Industriegebäuden. Es wird ferner davon ausgegangen, dass obwohl die Begriffe Benutzer, Kunde, Installateur, Hauseigentümer, Bewohner, Gast, Mieter, Vermieter, Handwerker und so weiter als Bezeichnung für die Person oder Personen verwendet werden, die mit dem Gefahrenmelder im Zusammenhang mit einem oder mehreren hier beschriebenen Szenerien interagieren, diese Bezugnahmen in keiner Weise als den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung bezüglich der Person oder Personen, die solche Handlungen ausführen, einschränkend angesehen werden können.
1 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Gebäude 100 darstellt, in dem ein Gefahrenmeldesystem 105, ein fernbedientes Gefahrenmeldesystem 107, ein Thermostat 110, ein fernbedientes Thermostat 112, eine Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage (heating, ventilation, air-conditioning, HVAC) 120, ein Router 122, ein Computer 124, und eine Zentralsteuerung 130 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet werden. Ein Gebäude 100 kann zum Beispiel ein Einfamilienhaus, eine Doppelhaushälfte, ein Apartment in einem Apartmentgebäude, eine Lagerhalle oder ein Dienstleistungsgebäude, z. B. ein Büro oder ein Einzelhandelsgeschäft, sein. Das Gefahrenmeldesystem 105 kann batteriebetrieben, netzbetrieben oder netzbetrieben mit Notstrombatterie sein. Das Gefahrenmeldesystem 105 kann einen oder mehrere Prozessoren, mehrere Sensoren, Permanentspeicher und andere Schaltungen zur Bereitstellung der gewünschten Sicherheitsüberwachung und Schnittstellenfunktionen beinhalten. Manche Benutzerschnittstellenelemente sind auf Grund praktischer Einschränkungen und Leistungsanforderungen vielleicht nur in netzbetriebenen Ausführungsformen erhältlich. Außerdem können manche sowohl in netzbetriebenen als auch in batteriebetriebenen Ausführungsformen gebräuchlichen Elemente unterschiedlich realisiert werden. Das Gefahrenmeldesystem 105 kann die folgenden stromverbrauchenden Komponenten beinhalten: eine verbrauchsarme WPAN-Schaltung (6LoWPAN), einen Systemprozessor, einen Prozessor für die Sicherheitsfunktionen, einen Permanentspeicher (z. B. Flash), eine Wi-Fi-Schaltung, einen Umgebungslichtsensor (ALS), einen Rauchsensor, einen Kohlenmonoxidsensor (CO-Sensor), einen oder mehrere Temperatursensoren, einen oder mehrere Ultraschallsensoren, einen PIR-Sensor, einen Lautsprecher, eine oder mehrere LEDs, und einen Summer. Es ist selbstverständlich, das mehrere Instanzen der gleichen Komponente vorliegen können, während andere Komponenten nur in einer Instanz vorliegen.
Das Gefahrenmeldesystem 105 kann Umgebungszustände im Zusammenhang mit dem Gebäude 100 überwachen und Bewohner alarmieren, wenn ein Umgebungszustand einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Die überwachten Zustände können zum Beispiel Rauch, Hitze, Luftfeuchtigkeit, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Radon und andere Gase beinhalten. Zusätzlich zur Überwachung der Sicherheit der Umgebung, kann das Gefahrenmeldesystem 105 mehrere Schnittstellenfunktionen zur Verfügung stellen, die in herkömmlichen Alarmsystemen nicht vorkommen. Diese Schnittstellenfunktionen können zum Beispiel Folgendes beinhalten: Alarm per Sprachansage, Sprachanweisungen für Setup, Cloud-Kommunikation (z. B. die überwachten Daten in die Cloud zu pushen, oder Benachrichtigungen an ein Handy zu pushen, oder Software-Updates aus der Cloud zu erhalten), Kommunikation zwischen zwei Geräten (z. B. Kommunikation mit anderen Gefahrenmeldesystemen im Gebäude, einschließlich der Kommunikation von Software-Updates zwischen Gefahrenmeldesystemen), optische Sicherheitsindikatoren (z. B. eine grüne Lichtanzeige signalisiert Sicherheit und eine rote Lichtanzeige signalisiert Gefahr), taktile und berührungslose Befehlseingabe, und Software-Updates.
Es sollte selbstverständlich sein, dass das Gefahrenmeldesystem 105 als ein Smart-Home-Gerät umgesetzt werden kann. Folglich kann, obwohl das Gefahrenmeldesystem hauptsächlich in Bezug auf bestimmte Gefahren (z. B. Rauch, CO, Hitze) beschrieben wird, das Gefahrenmeldesystem zusätzliche Eigenschaften und Funktionen vorsehen, die keinen Bezug zu diesen Gefahren haben. Zum Beispiel kann das Gefahrenmeldesystem viele verschiedene Zustände überwachen. Diese Zustände können Bewegungen, Geräusche, und Gerüche beinhalten. Diese Zustände können auch von Fernsensoren (z. B. Armbändern, Türsensoren, Fenstersensoren, persönlichen Mediageräten) gelieferte Daten sein.
Das Gefahrenmeldesystem 105 kann multikriterielle Zustandsmaschinen gemäß verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen realisieren, um fortgeschrittene Gefahrenerkennung und fortgeschrittene Schnittstellenfunktionen, wie zum Beispiel Voralarme, zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren können die multikriteriellen Zustandsmaschinen Alarmzustand und Voralarmzustand steuern und eine oder mehrere Sensorzustandsmaschinen beinhalten, die die Alarmzustände steuern kann/können und eine oder mehrere Systemzustandsmaschinen, die die Voralarmzustände steuern kann/können. Jede Zustandsmaschine kann basierend auf Sensordaten, Vorkommen von Gesten zum Stummschalten und Übergangsbedingungen zwischen beliebigen Zuständen wechseln. Die Übergangsbedingungen können festlegen, wie eine Zustandsmaschine von einem Zustand in einen anderen Zustand wechselt, und letztendlich, wie das Gefahrenmeldesystem 105 funktioniert. Das Gefahrenmeldesystem 105 kann eine Doppelprozessoranordnung verwenden, um die multikriteriellen Zustandsmaschinen gemäß verschiedener Ausführungsformen zu realisieren. Die Doppelprozessoranordnung ermöglicht dem Gefahrenmeldesystem 105 den Alarmzustand und den Voralarmzustand auf eine Weise zu steuern, die ein Minimum an Strom verbraucht und gleichzeitig relativ ausfallsichere Gefahrenerkennung und Alarmfunktionalität bereitstellt. Zusätzliche Details von multikriteriellen Zustandsmaschinen können zum Beispiel der gemeinsam zugewiesenen, ebenfalls schwebenden U.S. Patentanmeldung Nr. _/_,_, die gleichzeitig hiermit eingereicht wurde (Aktenzeichen des Bevollmächtigten GP-5743-00-US), mit dem Titel „Systems and Methods for Multi-Criteria Alarming” (Systeme und Verfahren zum multikriteriellen Alarmieren), deren Offenbarung gesamtheitlich durch diese Bezugnahme hierin aufgenommen wird, entnommen werden.
Das Gebäude 100 kann eine beliebige Anzahl von Gefahrenmeldesystemen beinhalten. Zum Beispiel, wie dargestellt, ist das Gefahrenmeldesystem 107 ein weiteres Gefahrenmeldesystem, welches dem Gefahrenmeldesystem 105 ähnlich sein kann. In einer Ausführungsform können beide Systeme 105 und 107 batteriebetriebene Systeme sein. In einer weiteren Ausführungsform kann das System 105 netzbetrieben sein, und das System 107 kann batteriebetrieben sein. Darüber hinaus kann ein Gefahrenmeldesystem auch außerhalb des Gebäudes 100 installiert werden.
Das Thermostat 110 kann eines von vielen Thermostaten sein, das die HVAC-Anlage 120 steuert. Das Thermostat 110 kann als das „primäre” Thermostat bezeichnet werden, weil es zum Betätigen des gesamten oder eines Teils einer HVAC-Anlage über eine elektrische Verbindung mit Steuerkabeln der HVAC-Anlage (z. B. W, G, Y usw.), die zur HVAC-Anlage 120 führen, elektrisch angeschlossen ist. Das Thermostat 110 kann einen oder mehrere Sensoren zum Sammeln von Daten von der mit dem Gebäude 100 verbunden Umgebung beinhalten. Zum Beispiel kann ein Sensor dazu verwendet werden um Raumbelegung, Temperatur, Licht und andere Umgebungszustände im Gebäude 100 zu erkennen. Das fernbediente Thermostat 112 kann als ein „Hilfsthermostat” bezeichnet werden, weil es möglicherweise nicht elektrisch angeschlossen ist, um die HVAC-Anlage 120 zu betätigen, aber ebenfalls einen oder mehrere Sensoren zum Sammeln von Daten von der mit dem Gebäude 100 verbunden Umgebung beinhalten und Daten zum Thermostat 110 über eine Leitung oder eine drahtlose Verbindung übertragen kann. Zum Beispiel kann das Thermostat 112 für eine verbesserte Steuerung der HVAC-Anlage 120 drahtlos mit dem Thermostat 110 kommunizieren und kooperieren. Das Thermostat 112 kann zusätzliche seiner Lage im Gebäude 100 entsprechende Temperaturdaten bereitstellen, zusätzliche Raumbelegungsinformationen bereitstellen, oder eine weitere Benutzeroberfläche für den Benutzer bereitstellen (z. B. um einen Temperatursollwert einzustellen).
Die Gefahrenmeldesysteme 105 und 107 können mit dem Thermostat 110 oder dem Thermostat 112 über eine Leitung oder eine drahtlose Verbindung kommunizieren. Zum Beispiel kann das Gefahrenmeldesystem 105 seine überwachten Daten (z. B. Temperatur und Raumbelegungserkennungsdaten) an das Thermostat 110 übertragen, damit dieses mit zusätzlichen Daten versorgt ist, um besser fundierte Entscheidungen bei der Steuerung der HVAC-Anlage 120 zu treffen. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen Daten von einem oder mehreren der Thermostate 110 und 112 über eine Leitung oder drahtlose Verbindung an eine oder mehrere der Gefahrenmeldesysteme 105 und 107 übertragen werden.
Die Zentralsteuerung 130 kann Teil eines Sicherheitssystems oder eines anderen zentralen Steuersystems des Gebäudes 100 sein. Zum Beispiel kann die Zentralsteuerung 130 ein Sicherheitssystem sein, das Fenster und Türen auf Einbrüche, und Überwachungsdaten von Bewegungssensoren überwacht. In einigen Ausführungsformen kann die Zentralsteuerung 130 auch mit einem oder mehreren der Thermostate 110 und 112, und der Gefahrenmeldesysteme 105 und 107 kommunizieren. Die Zentralsteuerung 130 kann diese Kommunikationen über eine Leitung oder eine drahtlose Verbindung, oder eine Kombination davon ausführen. Wenn zum Beispiel von dem Gefahrenmeldesystem 105 Rauch erkannt wird, kann die Zentralsteuerung 130 über das Vorhandensein von Rauch alarmiert werden und die entsprechenden Benachrichtigungen aussenden, wie zum Beispiel das Anzeigen eines Indikators, dass in einem bestimmten Bereich im Gebäude 100 ein Gefahrenzustand herrscht.
Das Gebäude 100 kann ferner ein privates Netzwerk beinhalten, das sowohl drahtlos als auch über eine Leitung zugänglich ist und auch als ein lokales Netzwerk oder LAN bezeichnet werden kann. Netzwerkgeräte im privaten Netzwerk können die Gefahrenmeldesysteme 105 und 107, die Thermostate 110 und 112, den Computer 124 und die Zentralsteuerung 130 beinhalten. In einer Ausführungsform wird das private Netzwerk mit dem Router 122 implementiert, welcher Routing, Wireless-Access-Point-Funktionalität, eine Firewall und mehrere Ports für die Verbindung zu diversen kabelgebundenen Netzwerkgeräten, wie zum Beispiel dem Computer 124 bereitstellt. Drahtlose Kommunikationen zwischen dem Router 122 und vernetzten Geräten können unter Verwendung eines 802.11 Protokolls ausgeführt werden. Überdies kann der Router 122 den Netzwerkgeräten Zugang zu einem öffentlichen Netzwerk, wie zum Beispiel dem Internet oder der Cloud, über ein Kabelmodem, DSL-Modem oder einen Internetanbieter, oder einen Anbieter eines anderen öffentlichen Netzwerkdienstes, bereitstellen. Öffentliche Netzwerke, wie das Internet werden manchmal als Wide Area Network oder WAN bezeichnet.
Zugang zum Internet kann zum Beispiel einem vernetzten Gerät, wie dem System 105 oder dem Thermostat 110, ermöglichen mit einem vom Gebäude 100 abgelegenen Gerät oder einem Server zu kommunizieren. Auf dem Fernserver oder dem entfernt gelegenen Gerät kann ein Kontoführungsprogramm untergebracht sein, das die unterschiedlichen im Gebäude 100 befindlichen vernetzten Geräte verwaltet. Zum Beispiel kann im Zusammenhang mit dem Gefahrenmeldesystem gemäß hier erörterten Ausführungsformen das System 105 periodisch Daten über den Router 122 auf den Fernserver hochladen. Des Weiteren kann, wenn ein Gefahrenereignis erkannt wurde, das Ereignis dem Fernserver oder dem entfernt gelegenen Gerät gemeldet werden, nachdem das System 105 die Meldung über den Router 122 kommuniziert hat. Ähnlich kann das System 105 über den Router 122 Daten (z. B. Befehle oder Software-Updates) von dem Kontoführungsprogramm erhalten.
Das Gefahrenmeldesystem 105 kann in einem von mehreren unterschiedlichen Stromverbrauchsmodi arbeiten. Jeder Modus kann durch die von dem System 105 ausgeführten Funktionen und der Konfiguration des Systems 105, unterschiedliche Mengen an Strom zu verbrauchen, beschrieben werden. Jeder Stromverbauchsmodus entspricht einer von dem Gefahrenmeldesystem 105 verbrauchten Menge an Strom, und die Stromverbrauchsmenge kann in einem Bereich von einer niedrigsten Menge bis zu einer höchsten Menge liegen. Einer der Stromverbrauchsmodi entspricht der niedrigsten Stromverbrauchsmenge, und ein weiterer Stromverbrauchsmodus entspricht der höchsten Stromverbrauchsmenge, und alle anderen Stromverbrauchsmodi liegen irgendwo zwischen der niedrigsten und der höchsten Stromverbrauchsmenge. Beispiele für Stromverbrauchsmodi können einen Standby-Modus, einen Protokoll-Update-Modus, einen Software-Update-Modus, einen Alarmmodus, einen Voralarmmodus, einen Stummschaltmodus, und einen Orientierungslichtmodus beinhalten. Diese Stromverbrauchsmodi sind lediglich veranschaulichend und sollen nicht einschränkend sein. Es können zusätzliche oder weniger Stromverbrauchsmodi vorhanden sein. Darüber hinaus soll jegliche begriffsbestimmende Beschreibung der hier aufgeführten unterschiedlichen Modi überhaupt nicht allumfassend sein, sondern lediglich ein allgemeiner Überblick von jedem Modus sein.
2 stellt ein veranschaulichendes Blockdiagramm des Gefahrenmeldesystems 205 in einem veranschaulichenden Gebäude 200 gemäß einigen Ausführungsformen dar. 2 stellt ebenfalls das optionale Gefahrenmeldesystem 207 und den Router 222 dar. Die Gefahrenmeldesysteme 205 und 207 können den Gefahrenmeldesystemen 105 und 107 in 1 ähnlich sein, das Gebäude 200 kann dem Gebäude 100 in 1 ähnlich sein, und der Router 222 kann dem Router 122 in 1 ähnlich sein. Das Gefahrenmeldesystem 205 kann mehrere Komponenten beinhalten, einschließlich des Systemprozessors 210, der Hochleistungsschaltung für drahtlose Kommunikation 212 mit Antenne, der verbrauchsarmen Schaltung für drahtlose Kommunikation 214 mit Antenne, des Permanentspeichers 216, des Lautsprechers 218, der Sensoren 220, welche einen oder mehrere Sicherheitssensoren 221 und einen oder mehrere nicht sicherheitsbezogene Sensoren 222 einschließen können, des Prozessors für die Sicherheitsfunktionen 230, des Alarms 234, der Stromquelle 240, der Stromversorgungswandler-Schaltung 242, der qualitativ hochwertigen Stromversorgungsschaltung 243 und der Stromversorgungs-Torschaltung 244. Das Gefahrenmeldesystem 205 dient dazu, ausfallsichere sicherheitsbezogene Erkennungsfunktionen zu leisten und Schnittstellenfunktionen bereitzustellen, die eine Schaltungstopologie und Verfahren zu Stromverbrauchsplanung anwendet, die den Stromverbrauch minimieren. Die Komponenten des Systems 205 und eine beispielhafte Schaltungstopologie werden im Zusammenhang mit 2 und 3 erörtert, und Verfahren und Schaltungen zum Erkennen von Gesten werden in Zusammenhang mit 4–21 erörtert.
Für die Abwicklung der Funktionen des Gefahrenmeldesystems 205 kann das System 205 eine verzweigte Topologie der Prozessorschaltung verwenden. Sowohl der Systemprozessor 210 als auch der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 können auf der gleichen Leiterplatte innerhalb des Systems 205 vorhanden sein, führen aber unterschiedliche Aufgaben aus. Der Systemprozessor 210 ist ein größerer, leistungsfähigerer Prozessor, der mehr Strom verbrauchen kann, als der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230. Das heißt, wenn beide Prozessoren 210 und 230 aktiv sind, verbraucht der Prozessor 210 mehr Strom als der Prozessor 230. Auf ähnliche Weise verbraucht der Prozessor 210, wenn beide Prozessoren inaktiv sind, immer noch mehr Strom als der Prozessor 230. Der Systemprozessor 210 kann dazu dienen, Schnittstellenfunktionen zu verarbeiten und Schnittstellensensoren 220 zu überwachen. Zum Beispiel kann der Prozessor 210 drahtlosen Datenverkehr auf der Hochleistungsschaltung und der verbrauchsarmen Schaltung für drahtlose Kommunikation 212 und 214 steuern, auf den Permanentspeicher 216 zugreifen, mit dem Prozessor 230 kommunizieren und eine Tonabgabe aus dem Lautsprecher 218 verursachen. Als ein weiteres Beispiel, kann der Prozessor 210 die Schnittstellensensoren 220 überwachen, um zu entscheiden, ob irgendwelche Maßnahmen ergriffen werden müssen (z. B. Abstellen eines lärmenden Alarms als Reaktion auf eine erkannte Handlung eines Benutzer, den Alarm abzustellen).
Der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 kann dazu dienen, sicherheitstechnische Vorgänge des Systems 205 oder andere Vorgänge, die die Überwachung von Umgebungszuständen (z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Rauch, Kohlenmonoxid, Bewegung, Lichtintensität usw.) außerhalb des Gefahrenmeldesystems 205 betreffen, abzuwickeln. Der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 kann einen oder mehrere Sensoren 220 pollen und den Alarm 234 aktivieren, wenn ein oder mehrere Sensoren 220 anzeigen, dass ein Gefahrenereignis erkannt wurde. Der Prozessor 230 kann unabhängig vom Prozessor 210 arbeiten und kann den Alarm 234 aktivieren, ohne Rücksicht darauf, in welchem Zustand sich der Prozessors 210 befindet. Wenn zum Beispiel der Prozessor 210 eine aktive Funktion ausführt (z. B. Vornehmen eines Wi-Fi-Updates) oder auf Grund von Leistungsbeschränkungen abgeschaltet ist, kann der Prozessor 230 den Alarm 234 aktivieren, wenn ein Gefahrenereignis erkannt wurde. In einigen Ausführungsformen kann es sein, dass die Software auf dem Prozessor 230 fest installierte Software ist und niemals über eine Software- oder Firmware-Aktualisierung aktualisiert wird, nachdem das System 205 das Werk verlassen hat.
Im Vergleich zu Prozessor 210, verbraucht der Prozessor 230 weniger Strom. Daher resultiert die Verwendung des Prozessors 230 anstelle des Prozessors 210 zum Überwachen einer Untergruppe von Sensoren 220 in einer Stromersparnis. Die Stromersparnis könnte nicht realisiert werden, wenn der Prozessor 210 ständig die Sensoren 220 überwachen würde. Neben der durch die Verwendung des Prozessors 230 zum Überwachen der Untergruppe von Sensoren 220 realisierten Stromersparnis, stellt eine Verzweigung der Prozessoren auch sicher, dass die Sicherheitsüberwachungs- und Alarmfunktionen des Systems 205 funktionieren, unabhängig davon, ob der Prozessor 210 funktioniert. Als Beispiel, aber nicht darauf begrenzt, kann der Systemprozessor 210 einen Prozessor mit relativ hohem Stromverbrauch umfassen, wie zum Beispiel einen Freescale Semiconductor K60 Microcontroller, während der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 einen Prozessor mit relativ geringem Stromverbrauch umfassen kann, wie zum Beispiel einen Freescale Semiconductor KL15 Microcontroller. Insgesamt bedingt der Betrieb des Gefahrenmeldesystems 205 eine sorgfältig konstruierte funktionelle Überlagerung des Systemprozessors 210 und des Prozessors für die Sicherheitsfunktionen 230, wobei der Systemprozessor 210 ausgewählte übergeordnete fortgeschrittene Funktionen in Verbindung mit den Gefahrenmeldeeinheiten ausführt (zum Beispiel: fortgeschrittene Schnittstellen- und Kommunikationsfunktionen; verschiedene rechenintensive Algorithmen zum Wahrnehmen von Verhaltensmustern eines Benutzer oder Muster in Umgebungsbedingungen; Algorithmen, beispielsweise zum Regeln der Helligkeit eines LED-Orientierungslichts als eine Funktion der Umgebungshelligkeit; Algorithmen, beispielsweise zum Regeln der Lautstärke eines eingebauten Lautsprechers als eine Funktion der Haussprechanlage; Algorithmen beispielsweise zum Regeln der Ausgabe von Sprachbefehlen an Benutzer; Algorithmen zum Hochladen von erfassten Daten auf einen Zentralserver; Algorithmen zum Einrichten von Netzwerkzugehörigkeit; Algorithmen zum Ermöglichen von Aktualisierungen der programmierten Funktionalität von einer oder mehreren Komponente/n des Gefahrenmeldesystems 205, wie zum Beispiel der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230, die Hochleistungsschaltung für drahtlose Kommunikation 212, die verbrauchsarme Schaltung für drahtlose Kommunikation 214, der Systemprozessor 210 selbst und so weiter und so fort), und der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 die Grundfunktionen ausführt, die herkömmlicherweise mit Gefahrenmeldeeinheiten assoziiert werden (z. B. Rauch- und CO-Überwachung, Auslösen von schrillen oder summenden Alarmen wenn ein Alarm erkannt wird). Als Beispiel, aber nicht darauf begrenzt, kann ein Systemprozessor 210 Strom in der Größenordnung von 18 mW verbrauchen, wenn er sich in einem aktiven Zustand mit relativ hohem Stromverbrauch befindet und eine oder mehrere der ihm zugeordneten Funktionen ausführt, wohingegen der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 nur in der Größenordnung von 0,05 mW verbraucht, wenn er seine grundlegenden Überwachungsfunktionen ausführt. Allerdings, und wieder als Beispiel, aber nicht darauf begrenzt, kann der Systemprozessor 210 Strom in der Größenordnung von nur 0,005 mW verbrauchen, wenn er sich in einem inaktiven Zustand mit relativ geringem Stromverbrauch befindet, und die fortgeschrittenen Funktionen, die er ausführt, sorgfältig ausgewählt und derart zeitlich abgepasst sind, dass sich der Prozessor zu nur etwa 0,05% in dem aktiven Zustand mit relativ hohem Stromverbrauch befindet, und den Rest der Zeit in dem inaktiven Zustand mit relativ geringem Stromverbrauch verbleibt. Der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230, der indes eine durchschnittliche Leistungsaufnahme von nur 0,05 mW erfordert, wenn er seine grundlegenden Überwachungsfunktionen ausführt, sollte seine grundlegenden Überwachungsfunktionen selbstverständlich zu 100% der Zeit ausführen. Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen ist die sorgfältig konstruierte funktionelle Überlagerung des Systemprozessors 210 und des Prozessors für die Sicherheitsfunktionen 230 so konzipiert, dass das Gefahrenmeldesystem 205 die grundlegende Überwachung und das schrille/summende Alarmgeben für Gefahrenzustände auf Grund des fortlaufenden Betriebs des Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 selbst dann ausführen kann, wenn der Systemprozessor 210 inaktiv oder funktionsunfähig ist. Während der Systemprozessor 210 so konfiguriert und programmiert ist, dass er viele unterschiedliche Fähigkeiten anbietet, um das Gefahrenmeldesystem 205 zu einem attraktiven, erstrebenswerten, aktualisierbaren, benutzerfreundlichen, intelligenten, an ein Netzwerk angeschlossenen Sensor- und Kommunikationsknoten zum Erweitern des Smart-Home-Environments zu machen, sind seine Funktionalitäten somit vorteilhafterweise im Sinne einer Überlagerung oder eines Zusatzes zu den sicherheitsbezogenen Kernaktivitäten vorgesehen, die durch den Prozessor für Sicherheitsfunktionen 230 gesteuert werden, sodass für den Fall, dass Betriebsprobleme mit dem Systemprozessor 210 und dessen fortgeschrittenen Funktionalitäten auftreten, der zugrunde liegende sicherheitsrelevante Zweck und die Funktion des Gefahrenmelders 205 auf Grund des Betriebes des Prozessors für Sicherheitsfunktionen 230 mit oder ohne den Systemprozessor 210 und dessen fortgeschrittenen Funktionen weiterhin erfüllt bzw. ausgeführt werden.
Die Hochleistungsschaltung für drahtlose Kommunikation 212 kann zum Beispiel ein Wi-Fi-Modul sein, das in der Lage ist entsprechend einem der 802.11 Protokolle zu kommunizierten. Zum Beispiel kann die Schaltung 212 umgesetzt werden, indem das Broadcom Modul mit der Artikelnummer BCM43362 verwendet wird, welches von Murata zur Verfügung steht. Abhängig von einem Betriebsmodus des Systems 205, kann die Schaltung 212 in einem verbrauchsarmen Ruhezustand oder einem Aktivzustand mit hohem Stromverbrauch arbeiten. Wenn sich das System 205 zum Beispiel im Standby-Modus befindet, kann die Schaltung 212 im Ruhezustand sein. Wenn sich das System 205 in einem Nicht-Standby-Modus befindet, wie zum Beispiel einem Wi-Fi-Update-Modus, Software-Update-Modus, oder Alarmmodus, kann sich die Schaltung 212 in einem aktiven Zustand befinden. Wenn sich das System 205 zum Beispiel in einem aktiven Alarmmodus befindet, könnte die Hochleistungsschaltung 212 mit dem Router 222 kommunizieren, sodass eine Nachricht an einen Fernserver oder ein entfernt gelegenes Gerät gesendet werden kann.
Die verbrauchsarme Schaltung für drahtlose Kommunikation 214 kann ein verbrauchsarmes WPAN-Modul (Wireless Personal Area Network) oder ein ZigBee Modul sein, dass dazu in der Lage ist, entsprechend einem 802.15.4 Protokoll zu kommunizieren. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die Schaltung 214 der Artikel mit der Artikelnummer EM357 SoC sein, der von Silicon Laboratories erhältlich ist. Abhängig von einem Betriebsmodus des Systems 205, kann die Schaltung 214 in einem relativ verbrauchsarmen Empfangszustand oder einem Übertragungszustand mit relativ hohem Stromverbrauch arbeiten. Wenn sich das System 205 im Standby-, im Wi-Fi-Update-Modus (welcher die Verwendung der Hochleistungskommunikationsschaltung 212 benötigen könnte) oder im Software-Update-Modus befindet, kann sich die Schaltung 214 im Empfangszustand befinden. Wenn sich das System 205 im Alarmmodus befindet, kann die Schaltung 214 Daten übermitteln, sodass die verbrauchsarme Schaltung für drahtlose Kommunikation 207 Daten empfangen kann, die anzeigen, dass das System 205 Alarm gibt. Obwohl es möglich ist die Hochleistungsschaltung für drahtlose Kommunikation 212 zu verwenden, um auf Warnereignisse zu überwachen, ist es folglich energieeffizienter für diesen Zweck die verbrauchsarme Schaltung 214 zu verwenden. Es werden weitere Stromersparnisse realisiert, wenn mehrere Gefahrenmeldesysteme oder andere Systeme mit der verbrauchsarmen Schaltung 214 ein drahtlos verbundenes Netzwerk bilden.
Es werden ebenfalls Stromersparnisse realisiert, weil, damit die verbrauchsarme Schaltung 214 ständig nach übertragenen Daten von anderen verbrauchsarmen Schaltungen überwachen kann, die Schaltung 214 permanent im Empfangszustand arbeiten muss. Dieser Zustand verbraucht Strom, und obwohl er möglicherweise mehr Strom verbraucht als eine Hochleistungsschaltung 212, die in ihrem Ruhezustand arbeitet, ist der Strom der im Vergleich dazu gespart wird, dass periodisch die Hochleistungsschaltung 212 aktiviert werden muss, erheblich. Wenn sich die die Hochleistungsschaltung 212 in ihrem Aktivzusand befindet und die verbrauchsarme Schaltung 214 in ihrem Übertragungszustand, verbraucht die Hochleistungsschaltung 212 erheblich mehr Strom als die verbrauchsarme Schaltung 214.
In einigen Ausführungsformen zeichnet sich die verbrauchsarme Schaltung für drahtlose Kommunikation 214 durch ihren relativ niedrigen Stromverbrauch und ihre Fähigkeit drahtlos entsprechend einem ersten Protokoll, das sich durch relative niedrige Datenübertragungsraten auszeichnet, kommunizieren zu können aus, und die Hochleistungsschaltung für drahtlose Kommunikation 212 zeichnet sich durch ihren relativ hohen Stromverbrauch und ihre Fähigkeit drahtlos entsprechend einem zweiten Protokoll, das sich durch relative hohe Datenübertragungsraten auszeichnet, kommunizieren zu können aus. Das zweite Protokoll muss eine wesentlich kompliziertere Modulation aufweisen als das erste Protokoll.
In einigen Ausführungsformen kann die verbrauchsarme Schaltung für drahtlose Kommunikation 214 ein Mesh-Netzwerk-kompatibles Modul sein, das weder einen Zugangspunkt noch einen Router erfordert, um mit Geräten im Netzwerk zu kommunizieren. Mesh-Netzwerk-Kompatibilität beinhaltet Einrichtungen, die es Mesh-Netzwerk-kompatiblen Modulen ermöglichen, andere Mesh-Netzwerk-kompatible Module zu überwachen, sodass Daten über benachbarte Module übermittelt werden können. Mesh-Netzwerk-Kompatibilität ist ein wesentliches Kennzeichen des 802.15.4 Protokolls. Demgegenüber ist die Hochleistungsschaltung für drahtlose Kommunikation 212 kein Mesh-Netzwerk-kompatibles Modul und benötigt einen Zugangspunkt oder einen Router, um mit Geräten im Netzwerk zu kommunizieren. Wenn daher ein Gerät mit der Schaltung 212 Daten mit einem anderen Gerät mit der Schaltung 212 kommunizieren will, muss das erste Gerät mit dem Router kommunizieren, welcher dann die Daten an das zweite Gerät überträgt. Daher besteht per se keine Gerät-zu-Gerät-Kommunikation, wenn die Schaltung 212 die Verwendung eines Routers erfordert. In anderen Ausführungsformen kann die Schaltung 212 Gerät-zu-Gerät-Kommunikationen unter Verwendung eines Wi-Fi-Direct-Kommunikations-Protokolls ausführen. Der Wi-Fi-Direct-Kommunikations-Standard kann es Geräten ermöglichen einfach untereinander Verbindung aufzunehmen, ohne dass ein Router erforderlich ist. Zum Beispiel kann eine beispielhafte Verwendung von Wi-Fi Direct dem Gefahrenmeldesystem 105 ermöglichen, direkt mit dem Thermostat 110 zu kommunizieren.
Der Permanentspeicher 216 kann irgendein geeigneter Permanentspeicher sein, wie zum Beispiel NAND Flash, ein Festplattenlaufwerk, NOR, ROM oder ein Phasenwechselspeicher. In einer Ausführungsform kann der Permanentspeicher 216 Audioclips speichern, die über den Lautsprecher 218 wiedergegeben werden können. Die Audioclips können Installationsanweisungen oder Warnungen in einer oder mehreren Sprachen beinhalten. Der Lautsprecher 218 kann irgendein geeigneter Lautsprecher sein, der dazu dient, Töne oder Audioclips wiederzugeben. Der Lautsprecher 218 kann einen Verstärker beinhalten (nicht dargestellt).
Die Schnittstellensensoren 220 können Sensoren beinhalten, die von dem Systemprozessor 210 überwacht werden, und Sicherheitssensoren 232 können Sensoren beinhalten, die von dem Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 überwacht werden. Die Sensoren 220 und 232 können auf einer Leiterplatte (z. B. dieselbe Leiterplatte auf der die Prozessoren 210 und 230 montiert sind), einer flexiblen Leiterplatte, einem Gehäuse des Systems 205, oder einer Kombination davon montiert sein. Die Schnittstellensensoren 220 können nicht sicherheitsbezogene Sensoren sein. Die Schnittstellensensoren 220 können einen oder mehrere Ultraschallsensoren 221 beinhalten, welche hochfrequente Schallwellen generieren und erkennen, welche Welle(n) wieder von dem Sensor empfangen werden. Die Schnittstellensensoren 220 können einen PIR-Sensor 222 beinhalten. Der PIR-Sensor 222 kann für verschiedene Bewegungserkennungsfunktionen verwendet werden. Ein PIR-Sensor kann Infrarotlicht messen, das von Objekten in seinem Sichtfeld abgestrahlt wird. In einer Ausführungsform ist eine der Schnittstellenfunktionen eine Stummschaltfunktion per Geste, eine Funktion bei der ein Benutzer in der Nähe des Systems 205 eine Geste ausführt (z. B. eine Winkbewegung), um diese dazu zu veranlassen den Alarm 234 auszustellen oder abzustellen, wenn dieser ertönt. Einer oder mehrere der Ultraschallsensoren 221, des PIR-Sensors 220, oder eine Kombination der beiden Ultraschallsensoren 221 kann gemäß verschiedener Ausführungsformen für das Erkennen dieser Geste verwendet werden. Die Stummschaltfunktion per Geste und Systeme und Verfahren zum Erkennen und Verarbeiten der Stummschaltfunktion per Geste werden nachfolgend in Verbindung mit den 4–13 ausführlicher erörtert. Die Schnittstellensensoren 220 können optional einen Umgebungslichtsensor (ALS) und einen Tastsensor beinhalten. Ein ALS-Sensor erkennt Umgebungslicht und der Tastsensor kann ein Schalter sein, der zum Beispiel erkennt, wenn ein Benutzer auf den Schalter drückt.
Die Sicherheitssensoren 232 können einen Rauchmelder, einen Kohlenmonoxid(CO)-Sensor, einen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor, und einen oder mehrere Thermistoren beinhalten. Rauchmelder erkennen Rauch und verwenden typischerweise optische Detektion, Ionisation oder Luftprobenverfahren. Ein CO-Sensor kann das Vorhandensein von Kohlenmonoxid erkennen, welches in einem Wohnhaus typischerweise durch offene Flammen, Heizgeräte, Warmwasserbereiter, blockierte Schornsteine und Kraftfahrzeuge erzeugt wird. Das in elektrochemischen CO-Sensoren verwendete Material hat üblicherweise eine Lebensdauer von 5–7 Jahren. Daher sollte der CO-Sensor ausgetauscht werden, wenn die 5–7 Jahre abgelaufen sind. Ein Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor kann relativ akkurate Messungen von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit liefern. Ein Thermistor ist eine Art Widerstand, dessen Widerstand abhängig von der Temperatur schwankt. Thermistoren können Thermistoren des Typs NTC oder Thermistoren des Typs PTC sein. Die Schnittstellensensoren 232 können optional einen PIR-Sensor, einen Umgebungslichtsensor (ALS) und einen Tastsensor beinhalten. Wenn Schnittstellensensoren 220 den PIR-Sensor, den Umgebungslichtsensor (ALS) und den Tastsensor nicht beinhalten, dann kann der Sicherheitssensor 232 diese beinhalten.
Die Sensoren 220 können von dem Sicherheitsprozessor 230 (und in einigen Ausführungsformen von dem Systemprozessor 210) überwacht werden, und können Sicherheitssensoren 221 und nicht sicherheitsbezogene Sensoren 222 beinhalten. Ein oder mehrere Sensoren 220 können ausschließlich von einem von dem Systemprozessor 210 und dem Sicherheitsprozessor 230 überwacht werden. Wie hier definiert, bezieht sich das Überwachen eines Sensors auf die Fähigkeit eines Prozessors Daten von dem überwachten Sensor zu beschaffen. Das heißt, ein bestimmter Prozessor kann für die Beschaffung von Sensordaten und möglicherweise für das Speichern dieser in einem Sensorprotokoll verantwortlich sein, aber wenn die Daten erst einmal beschafft wurden, können sie einem weiteren Prozessor entweder in der Form von gespeicherten Daten oder als Echtzeitdaten zugänglich gemacht werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der Systemprozessor 210 einen der nicht sicherheitsbezogenen Sensoren 222 überwachen, aber der Sicherheitsprozessor 230 kann nicht denselben sicherheitsbezogenen Sensor überwachen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Sicherheitsprozessor 230 jeden der Sicherheitssensoren 221 überwachen, aber die beschafften Daten dem Systemprozessor 210 bereitstellen.
Die Sicherheitssensoren 221 können Sensoren beinhalten, die dazu notwendig sind, sicherzustellen, dass das Gefahrenmeldesystem 205 seine Umgebung auf Gefahrenzustände überwachen kann und Benutzer alarmiert, wenn Gefahrenzustände erkannt werden, und alle anderen Sensoren, die nicht für das Erkennen von Gefahrenzuständen notwendig sind, sind nicht sicherheitsbezogene Sensoren 222. In einigen Ausführungsformen beinhalten die Sicherheitssensoren 221 nur die Sensoren, die zum Erkennen von Gefahrenzuständen notwendig sind. Wenn zum Beispiel der Gefahrenzustand Rauch und Feuer beinhaltet, dann würden die Gefahrensensoren nur einen Rauchsensor und mindestens einen Wärmesensor beinhalten. Andere Sensoren, wie zum Beispiel nicht sicherheitsbezogene Sensoren, könnten als Teil des Systems 205 mit eingeschlossenen werden, wären aber zum Erkennen von Rauch und Feuer nicht erforderlich. Als ein weiteres Beispiel würde, wenn der Gefahrenzustand Kohlenmonoxid beinhaltet, der Sicherheitssensor dann ein Kohlenmonoxidsensor sein, und kein anderer Sensor wäre zum Erfüllen dieser Aufgabe nötig.
Daher können die als notwendig erachteten Sensoren basierend auf ihrer Funktionalität und der Funktion des Gefahrenmeldesystems 205 variieren. In einer Ausführungsform kann das Gefahrenmeldesystem 205 eine Kombination von Rauch-, Feuer- und Kohlenmonoxidalarmanlage sein. In einer solchen Ausführungsform kann das Meldesystem 205 die folgenden Sicherheitssensoren 221 beinhalten: einen Rauchmelder, einen Kohlenmonoxid(CO)-Sensor, und einen oder mehrere Wärmesensoren. Rauchmelder erkennen Rauch und verwenden typischerweise optische Detektion, Ionisation oder Luftprobenverfahren. Ein CO-Sensor kann das Vorhandensein von Kohlenmonoxid erkennen, welches in einem Wohnhaus typischerweise durch offene Flammen, Heizgeräte, Warmwasserbereiter, blockierte Schornsteine und Kraftfahrzeuge erzeugt wird. Das in elektrochemischen CO-Sensoren verwendete Material hat üblicherweise eine Lebensdauer von 5–7 Jahren. Daher sollte der CO-Sensor ausgetauscht werden, wenn die 5–7 Jahre abgelaufen sind. Ein Wärmesensor kann ein Thermistor sein, welcher eine Art Widerstand ist, dessen Widerstand abhängig von der Temperatur schwankt. Thermistoren können Thermistoren des Typs NTC (negativer Temperaturkoeffizient) oder Thermistoren des Typs PTC (positiver Temperaturkoeffizient) beinhalten. Überdies kann das Meldesystem 205 in dieser Ausführungsform die folgenden nicht sicherheitsbezogenen Sensoren 222 beinhalten: einen Luftfeuchtigkeitssensor, einen Umgebungslichtsensor, einen Tastsensor, einen PIR-Sensor, und einen oder mehrere Ultraschallsensoren. Ein Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor kann relativ akkurate Messungen von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit liefern. Ein Umgebungslichtsensor (ALS) erkennt Umgebungslicht und der Tastsensor kann ein Schalter sein, der zum Beispiel erkennt wenn ein Benutzer auf den Schalter drückt. Der PIR-Sensor 222 kann für verschiedene Bewegungserkennungsfunktionen verwendet werden. Ein PIR-Sensor kann Infrarotlicht messen, das von Objekten in seinem Sichtfeld abgestrahlt wird. Ultraschallsensoren können dazu verwendet werden, das Vorhandensein eines Objektes zu erkennen. Solche Sensoren erzeugen hochfrequente Schallwellen und erkennen, welche Welle(n) wieder von dem Sensor empfangen werden. Die Sensoren 220 können auf einer Leiterplatte (z. B. dieselbe Leiterplatte auf der die Prozessoren 210 und 230 montiert sind), einer flexiblen Leiterplatte, einem Gehäuse des Systems 205, oder einer Kombination davon montiert sein.
In einigen Ausführungsformen können die von einem oder mehreren nicht sicherheitsbezogenen Sensoren 222 beschafften Daten von demselben Prozessor beschafft werden, der dazu verwendet wird, die Daten von einem oder mehreren Sicherheitssensoren 221 zu beschaffen. Zum Beispiel kann der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 aus Gründen der Stromersparnis dazu dienen sowohl die Sicherheitssensoren 221 als auch die nicht sicherheitsbezogene Sensoren 222 zu überwachen, wie oben erörtert. Obwohl der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 keine der von dem nicht sicherheitsbezogenen Sensor 222 beschafften Daten benötigt, um seine Gefahrenüberwachungs- und Alarmgebungsfunktionen auszuführen, können die Daten von dem nicht sicherheitsbezogenen Sensor genutzt werden, um die Funktionalität des Gefahrenmeldesystems 205 zu verbessern.
Der Alarm 234 kann jeglicher geeignete Alarm sein, der einen Benutzer in der Nähe des Systems 205 vor dem Vorhandensein eines Gefahrenzustandes warnt. Der Alarm 234 kann auch während eines Testszenarios aktiviert werden. Der Alarm 234 kann zum Beispiel ein piezo-elektrischer Summer sein.
Die Stromquelle 240 kann Strom liefern, um den Betrieb des Systems 205 zu ermöglichen und kann jede beliebige geeignete Energiequelle beinhalten. Hier erörterte Ausführungsformen können Wechselstromnetzspannung, Stromversorgung mit Batterien, eine Kombination von Wechselstromnetzspannung mit Notstromversorgung mit Batterien, und externe Gleichstromversorgung (z. B. Stromversorgung über USB) beinhalten. Ausführungsformen, die Wechselstromnetzspannung, Wechselstromnetzspannung mit Notstromversorgung mit Batterien oder externe Gleichstromversorgung verwenden, können anderen Energiespareinschränkungen unterliegen als Ausführungsformen, die nur Batterien verwenden. Batteriebetriebene Ausführungsformen sind dazu konzipiert, den Verbrauch ihrer begrenzten Energiezufuhr so zu steuern, dass das Gefahrenmeldesystem 205 für eine Mindestdauer funktioniert. In einigen Ausführungsformen kann die Mindestdauer ein (1) Jahr, drei (3) Jahre oder sieben (7) Jahre betragen. In anderen Ausführungsformen kann die Mindestdauer mindestens sieben (7) Jahre, acht (8) Jahre, neun (9) Jahre oder zehn (10) Jahre betragen. Netzbetriebene Ausführungsformen sind nicht derart eingeschränkt, da deren Energiezufuhr nahezu unbeschränkt ist. Netzbetriebene Ausführungsformen mit Notstromversorgung mit Batterien können Stromsparmethoden verwenden, um die Lebensdauer der Notstrombatterie zu verlängern.
In Ausführungsformen, die nur Batterien verwenden, kann die Stromquelle 240 eine oder mehrere Batterien oder einen Akku beinhalten. Die Batterien können aus unterschiedlichen Zusammensetzungen bestehen (z. B. Alkali-Mangan oder Lithium-Eisensulfid) und es können unterschiedliche Endbenutzerkonfigurationen verwendet werden (z. B. festeingebaut, selbst austauschbar, nicht selbst austauschbar). In einer Ausführungsform können sechs Li-FeS₂ Zellen in zwei Stapeln von je drei angeordnet werden. Eine solche Anordnung kann etwa 27000 mWh als für das System 205 verfügbare Leistung liefern.
Die Stromversorgungswandler-Schaltung 242 beinhaltet eine Schaltung, die Strom von einem Spannungspegel in einen andern umwandelt. Es können mehrere Instanzen der Stromversorgungswandler-Schaltung 242 verwendet werden, um die für die Komponenten innerhalb des Systems 205 nötigen unterschiedlichen Spannungspegel bereitzustellen. Eine oder mehrere Instanzen der Stromversorgungswandler-Schaltung 242 können dazu dienen, um ein von einer Stromquelle 240 geliefertes Signal in ein anderes Signal umzuwandeln. Solche Instanzen der Stromversorgungswandler-Schaltung 242 können in der Form von Abwärtswandlern oder Aufwärtswandlern vorhanden sein. Zum Beispiel kann der Alarm 234 eine höhere Betriebsspannung erfordern als die Hochleistungsschaltung für drahtlose Kommunikation 212, welche eine höhere Betriebsspannung erfordern kann als der Prozessor 210, sodass sich alle erforderlichen Spannungen von der von der Stromquelle 240 gelieferten Spannung unterscheiden. Folglich sind, wie sich aus diesem Beispiel versteht, mindestens 3 verschiedene Instanzen einer Stromversorgungswandler-Schaltung 242 erforderlich.
Die Hochleistungsschaltung 243 dient dazu, das von einer bestimmten Instanz der Stromversorgungswandler-Schaltung 242 (z. B. einem Abwärtswandler) gelieferte Signal in ein anders Signal aufzubereiten. Die hochwertige Leistungsschaltung 243 kann in der Form eines Low-Dropout-Reglers vorliegen. Der Low-Dropout-Regler kann in der Lage sein, ein höherwertiges Signal bereitzustellen, als das von der Stromversorgungswandler-Schaltung 242 gelieferte. Daher können bestimmte Komponenten mit „hochwertigerem” Strom als andere Komponenten beliefert werden. Zum Beispiel können bestimmte Sicherheitssensoren, wie zum Beispiel Rauchmelder und CO-Sensoren, eine relativ stabile Spannung benötigen, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
Die Stromversorgungs-Torschaltung 244 kann dazu verwendet werden, Komponenten selektiv mit einem Powerbus zu koppeln oder davon zu entkoppeln. Das Entkoppeln einer Komponente von einem Powerbus stellt sicher, dass die Komponente keinen Ruhestromverlust erfährt, und verlängert dadurch die Lebensdauer der Batterie über die Lebensdauer hinaus, die gegeben wäre, wenn die Komponente nicht von dem Powerbus entkoppelt würde. Die Stromversorgungs-Torschaltung 244 kann ein Schalter sein, wie zum Beispiel ein MOSFET-Transistor. Obwohl eine Komponente von einem Powerbus entkoppelt ist und keinen Stromverlust erfährt, kann die Stromversorgungs-Torschaltung selbst eine begrenzte Menge an Strom verbrauchen. Dieser begrenzte Stromverbrauch ist jedoch geringer als der Ruhestromverbrauch der Komponente.
Es ist selbstverständlich, dass obwohl das Gefahrenmeldesystem 205 als zwei getrennte Prozessoren, den Systemprozessor 210 und den Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230, aufweisend beschrieben wird, was bestimmte Vorteile, wie hier vorstehend und nachstehend beschreiben, bereitstellen kann, einschließlich Vorteile in Bezug auf den Stromverbrauch und in Bezug auf die Überlebensfähigkeit von den Kernfunktionen Sicherheitsüberwachung und Alarmauslösen im Fall von fortgeschrittenen Problemen mit der Bereitstellung von Funktionen, es nicht außerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Lehren ist, dass eine oder mehrere der verschiedenen hier erörterten Ausführungsformen mit einem Prozessor oder mehr als zwei Prozessoren realisiert werden kann/können.
3 stellt ein veranschaulichendes Schaltdiagramm des Gefahrenmeldesystems 300 gemäß einer Ausführungsform dar. Der Schaltplan ist eine detaillierte veranschaulichende Darstellung des Gefahrenmeldesystems 205 (aus 2) und zeigt, unter anderem, stromverbrauchende Komponenten, die Powerbusse, die den Strom an die Komponenten liefern, und die Stromversorgungs-Torschaltung zum selektiven Koppeln und Entkoppeln von Komponenten an bzw. von einem Powerbus. Das Gefahrenmeldesystem 300 kann durch lediglich eine oder mehrere Batterien mit Strom versorgt werden und verwendet ein Verfahren zur Stromverbrauchsplanung, sodass eine oder mehrere Batterien das System 300 für eine Mindestbetriebsdauer (z. B. mindestens sieben (7) Jahre) mit Strom versorgen kann. Das Verfahren zur Stromverbrauchsplanung ermöglicht dem System 300 ferner, während der Mindestbetriebsdauer für einen durch den Modus festgelegten Zeitraum (z. B. der Wi-Fi-Update-Modus wird in einem Tag ausgeführt) gemäß einem beliebigen von mehreren verschiedenen Modi zu arbeiten (z. B. Wi-Fi-Update, Software-Update und Alarm). In der folgenden Erörterung veranschaulicht die Schaltungsanordnung des Systems 300, wie das System 300 in der Lage ist seinen Stromverbrauch zu steuern, und gleichzeitig sowohl verbesserte Schnittstellenfunktionen als auch eine stabile Gefahrenerkennung bereitzustellen.
Das Gefahrenmeldesystem 300 beinhaltet das Batteriesystem 301, das dazu dient, eine Gleichstromquelle zum Powerbus 308 bereitzustellen. Die Gleichstromquelle kann an dem Powerbus 308 mit einem ersten Spannungspegel vorhanden sein. Der Spannungspegel kann sich abhängig von verschiedenen Bedingungen, wie zum Beispiel Temperaturveränderungen, ändern. Abhängig von der Zusammensetzung der Gleichstromquelle (z. B. auf Alkali oder Lithium basierende chemische Zusammensetzungen), kann der Spannungspegel relativ konstant bleiben (z. B. 4,5 V) oder er kann während der Lebensdauer des Systems 300 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von Spannungspegeln bleiben. Der Spannungspegel kann erheblich fallen, wenn die im Batteriesystem 301 gespeicherte Energie unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt (z. B. wenn die Batterien praktisch tot sind). Das Batteriesystem 301 kann die Batteriezellengruppe 302 und die Batteriezellengruppe 305 beinhalten. Jede der Batteriezellengruppen 302 und 305 kann eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten. In einer Ausführungsform beinhaltet jede Zellengruppe drei Batteriezellen. Wie dargestellt, ist die Batteriezellengruppe 302 über Bus 303 mit der Diode 304 und dem Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 und die Stromversorgungs-Torschaltung 351 gekoppelt. Der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 ist dem Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 230 (obenstehend in Verbindung mit 2 erörtert) in vielen Aspekten ähnlich. Die Batteriezellengruppe 305 ist über Bus 306 mit der Diode 307 und dem Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 und die Stromversorgungs-Torschaltung 352 gekoppelt. Der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 kann die Stromversorgungs-Torschaltungen 351 und 352 vorübergehend schließen, um jeweils die Spannung der Batteriegruppe 302 und 305 zu messen. Nachdem die Messung abgeschlossen ist, kann der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 die Stromversorgungs-Torschaltungen 351 und 352 wieder öffnen. Die Dioden 304 und 307 sind mit dem Powerbus 308 gekoppelt.
Der Powerbus 308 ist über die Stromversorgungs-Torschaltung 353 mit der Stromversorgungswandler-Schaltung 340, der Stromversorgungswandler-Schaltung 342, der Stromversorgungswandler-Schaltung 344, der Stromversorgungswandler-Schaltung 346, dem Ultraschallsensor 320, dem Rauchmelder 324, und dem Anzeigemodul 328 (z. B. Leuchtdiode (LED)) gekoppelt. Wie oben in Verbindung mit 2 erörtert, dient die Stromversorgungswandler-Schaltung dazu, ein Signal von einem Spannungspegel in einen andern umzuwandeln. Der Ultraschallsensor 320 kann dem Ultraschallsensor ähnlich sein, auf den im Zusammenhang mit den Schnittstellensensoren 220 (aus 2) hingewiesen wird. Obwohl nur ein Ultraschallsensor dargestellt ist, kann das System 300 mehr als einen Ultraschallsensor beinhalten. In einer Ausführungsform kann das System 300 zwei Ultraschallsensoren beinhalten. Zum Beispiel kann ein Ultraschallsensor im Gehäuses des Systems angebracht sein, um Ultraschallereignisse zu erkennen, wenn an einer Decke montiert, und der andere Sensor kann im Haus angebracht sein, um Ultraschallereignisse zu erkennen, wenn an einer Wand montiert. Der Rauchmelder 324 kann einer der Sicherheitssensoren sein (wie zuvor erörtert). Das Anzeigemodul 328 kann eine irgendeine geeignete Anzeigevorrichtung sein. In einer Ausführungsform kann das Anzeigemodul 328 eine oder mehrere LEDs beinhalten, die verschiedenfarbiges Licht abgeben, um einen Zustand des Systems 300 anzuzeigen. Zum Beispiel kann die Anzeige von grünem Licht den Zustand „Gut” anzeigen, orangefarbenes Licht kann einen Warnzustand anzeigen, wie zum Beispiel eine schwache Batterie, und rotes Licht kann einen Gefahrenzustand anzeigen. Jede der mit dem Powerbus 308 gekoppelten Komponenten erhält Gleichstrom auf dem ersten Spannungspegel. Obwohl der Ultraschallsensor 320, der Rauchmelder 324, und das Anzeigemodul 328 mit Gleichstrom auf dem ersten Spannungspegel betrieben werden können, können andere Komponenten des Systems 300 andere Betriebsspannungen erfordern. Des Weiteren ist selbstverständlich, dass obwohl diverse Komponenten, wie zum Beispiel der Ultraschallsensor 320, der Rauchmelder 324, und das Anzeigemodul 328 Strom vom Powerbus 308 auf einem ersten Spannungspegel erhalten können, eine oder mehrere Komponenten intern eine Stromversorgungswandler-Schaltung aufweisen können. Zum Beispiel können der Ultraschallsensor 320 und das Anzeigemodul 328 beide einen Aufwärtswandler beinhalten.
Die Stromversorgungswandler-Schaltungen 340, 342, 344, und 346 dienen jeweils dazu, das von dem Powerbus 308 gelieferte Gleichstromsignal in ein Signal mit einem anderen Spannungspegel umzuwandeln. Die Stromversorgungswandler-Schaltungen 340, 342, und 344 können alle dazu dienen, das Gleichspannungssignal abwärts auf drei unterschiedliche Spannungspegel umzuwandeln, die niedriger sind als der erste Spannungspegel. Konkreter ausgedrückt, kann die Stromversorgungswandler-Schaltung 340 ein Abwärtswandler sein, der ein Signal mit einem zweiten Spannungspegel (z. B. 1,8 V) an den Powerbus 341 liefert. Der Powerbus 341 ist mit dem Systemprozessor 310 (welcher z. B. dem Prozessor 210 aus 2 ähnlich sein kann), dem Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330, dem 6LoWPAN-Modul 314 (welches z. B. der verbrauchsarmen Schaltung für drahtlose Kommunikation 214 aus 2 ähnlich sein kann) über die Stromversorgungs-Torschaltung 361, dem Wi-Fi-Modul 312 (welches z. B. der Hochleistungsschaltung für drahtlose Kommunikation 212 aus 2 ähnlich sein kann) über die Stromversorgungs-Torschaltung 363, und dem Permanentspeicher 316 (welcher dem Permanentspeicher 216 ähnlich sein kann) über die Stromversorgungs-Torschaltung 365 gekoppelt.
Manche der Sensoren können Subkomponenten beinhalten, die unterschiedlichen Leistungsbedarf haben und daher möglicherweise getrennt mit Strom versorgt werden müssen. Solche Sensoren können so gekoppelt sein, dass sie Strom von zwei oder mehr Powerbussen erhalten, sodass die Subkomponenten mit dem notwendigen Strom versorgt werden. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Subkomponenten eines Sensors leistungsmäßig an- und abgeschaltet werden. Zum Beispiel kann der Rauchmelder 324 ein aktiver Sensor sein, der Luft in einer Kammer mit einem aktiven IR-Signal „abfragt”, und dann das IR-Signal misst, um zu sehen wie viel von dem Signal gestreut ist. Daher kann in einigen Ausführungsformen der Rauchmelder 324 eine optische Quelle zur Raucherkennung (eine erste Subkomponente) und einen optischen Sensor zur Raucherkennung (eine zweite Subkomponente) beinhalten, wobei jede dieser Komponenten getrennt mit Strom versorgt wird. Insbesondere kann der Powerbus 308 die optische Quelle zur Raucherkennung mit Strom versorgen und der Powerbus 343 kann den optischen Sensor zur Raucherkennung über die Stromversorgungs-Torschaltung 354 mit Strom versorgen. Beim Betrieb des Gefahrenmeldesystems 300 kann der optische Sensor zur Raucherkennung selektiv über durch die Stromversorgungs-Torschaltung 354 gesteuertes Koppeln mit und Entkoppeln von dem Powerbus 343 mit Strom versorgt werden. Obwohl die optische Quelle zur Raucherkennung mit dem Powerbus 308 gekoppelt ist, kann sie als Reaktion auf ein Treibersignal (z. B. von dem Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 bereitgestellt) an- und abgeschaltet werden. So kann in dieser Ausführungsform eine Stromeinsparung erreicht werden, indem (1) die Spannungsversorgung für die optische Quelle zur Raucherkennung per Treibersignal und indem (2) der optische Sensor zur Raucherkennung per Power-Gating an- bzw. abgeschaltet werden.
Als ein weiteres Beispiel, kann der Ultraschallsensor 320 eine Übertragungs-/Aufwärtswandler-Subkomponente und eine Transducer-Subkomponente beinhalten, wobei jede dieser Subkomponenten getrennt mit Strom versorgt wird. Die Übertragungs-/Aufwärtswandler-Subkomponente kann so gekoppelt sein, dass sie Strom von dem Powerbus 308 erhält und die Transducer-Subkomponente kann so gekoppelt sein, dass sie über die Stromversorgungs-Torschaltung 364 Strom von dem Powerbus 349 erhält. Beim Betreiben des Gefahrenmeldesystems 300 kann zum Beispiel die Transducer-Subkomponente über die Stromversorgungs-Torschaltung 364 leistungsmäßig an- und abgeschaltet werden und die Übertragungs-/Aufwärtswandler-Subkomponente kann mit einem Treibersignal mit der Spannungsversorgung verbunden und von ihr getrennt werden. Folglich kann, obwohl die Übertragungs-/Aufwärtswandler-Subkomponente direkt mit dem Powerbus 308 gekoppelt werden kann, die Übertragungs-/Aufwärtswandler-Subkomponente nicht angeschaltet werden, außer wenn sie mit einem Treibersignal angeschaltet wird (z. B. mit einem dem Systemprozessor 310 bereitgestellten Signal), wodurch der Stromverbrauch minimiert wird. So kann der Stromverbrauch von dem Ultraschallsensor 320 durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Ansätzen minimiert werden: Power-Gating und per Treibersignal. Es ist selbstverständlich, dass andere Sensoren ähnliche Ansätze verwenden können, um den Stromverbrauch zu minimieren und die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Es ist ferner selbstverständlich, dass manche Sensoren möglicherweise keine Subkomponenten beinhalten, die mit der Stromversorgungs-Torschaltung gekoppelt sind, aber solche Subkomponenten per Treibersignal an- und abgeschaltet werden können.
Die Stromversorgungswandler-Schaltung 342 kann ein Abwärtswandler sein, der ein Signal mit einem dritten Spannungspegel (z. B. 3,0 V) an den Powerbus 343 liefert. Der Powerbus 343 ist mit einem RF-Frontend-Modul (FEM) 315 über die Stromversorgungs-Torschaltung 362, mit dem Ultraschallsensor 320 über die Stromversorgungs-Torschaltung 363, mit sowohl dem ALS-Sensor als auch dem Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor 323 über die Stromversorgungs-Torschaltung 355, und dem Low-Dropout-Regler 348 gekoppelt. Der Ultraschallsensor 320 wird an den Powerbussen 308 und 343 mit Strom versorgt. Das RF-FEM 315 arbeitet in Verbindung mit dem 6LoWPAN-Modul 314 und kann einen Leistungsverstärker (PA) für die Datenübermittlung, einen rauscharmen Verstärker (LNA) für den Datenempfang, einen optionalen Antennenumschalter, und einen optionalen Sende-/Empfangsschalter beinhalten. Der PA verstärkt die Leistung des Übertragungssignals, um die Signalreichweite zu verbessern und der LNA verbessert die Empfindlichkeit beim Signalempfang. Das 6LoWPAN-Modul 314 kann gegebenenfalls das FEM 315 unterstützen, um dessen Leistung zu verbessern, was allerdings eine Leistungseinbuße nach sich zieht. Der ALS-Sensor 322 und der Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor 323 können dem oben in Verbindung mit 2 erörterten Sicherheitssensor 232 ähnlich sein.
Die Stromversorgungswandler-Schaltung 344 kann ein Abwärtswandler sein, der ein Signal mit einem vierten Spannungspegel (z. B. 3,3 V) an den Powerbus 345 liefert. Die Stromversorgungswandler-Schaltung 344 kann betriebsfähig sein, selektiv an- und abgeschaltet zu werden, abhängig von einem an den Knoten 368 angelegten Signal. Das an den Knoten 368 angelegte Signal kann von dem Systemprozessor 310 geliefert werden. Der Powerbus 345 kann mit dem Wi-Fi-Modul 312 und dem Lautsprecher 318 gekoppelt werden. Der Lautsprecher 318 kann dem oben in Verbindung mit 2 erörterten Lautsprecher 218 ähnlich sein. Der vierte Spannungspegel kann höher als der dritte Spannungspegel sein. Obwohl das Wi-Fi-Modul 312 und der Lautsprecher 318 unter Verwendung des dritten Spannungspegels arbeiten könnten, resultiert die Verwendung des vierten Spannungspegels in einer Leistungsverstärkung. Die erhöhte Betriebsspannung kann die Funkreichweite des Wi-Fi-Moduls 312 und die Lautstärke des Lautsprechers 318 erhöhen. In einigen Ausführungsformen kann die Stromversorgungswandler-Schaltung 344 weggelassen werden und das Wi-Fi-Modul 312 und der Lautsprecher 318 können mit dem Powerbus 343 gekoppelt werden. Das WiFi-Modul 312 ist über die Stromversorgungs-Torschaltung 363 mit dem Powerbus 341 gekoppelt, um Strom für seine digitale Logikschaltung, und zur Kommunikation mit dem Systemprozessor 310 zu erhalten, und ist mit Powerbus 345 gekoppelt, um Strom für seine Funkeinheit und den Transceiver zu erhalten. Daher kann, wie dargestellt, die digitale Logikschaltung des Wi-Fi-Moduls 312 von der Stromversorgungs-Torschaltung 363 leistungsmäßig an- und abgeschaltet werden, und seine Funkeinheit und der Transceiver können an- und abgeschaltet werden, abhängig davon, ob die Stromversorgungswandler-Schaltung 344 angeschaltet ist.
Die Stromversorgungswandler-Schaltung 346 kann dazu dienen das Gleichspannungssignal aufwärts auf einen Spannungspegel umzuwandeln, der höher ist als der erste Spannungspegel. Die Stromversorgungswandler-Schaltung 346 kann betriebsfähig sein, selektiv an- und abgeschaltet zu werden, abhängig von einem an den Knoten 358 angelegten Signal. Die Stromversorgungswandler-Schaltung 346 kann ein Aufwärtswandler sein, der ein Signal mit einem fünften Spannungspegel (z. B. 12 V) an den Powerbus 347 liefert. Der Alarm 334 kann dem oben in Verbindung mit 2 erörterten Alarm 234 ähnlich sein.
Obwohl oben beschrieben wird, dass die Stromversorgungswandler-Schaltungen 340, 342, 344, 346 entweder eine Abwärtswandler-Topologie oder eine Aufwärtswandler-Topologie aufweisen, versteht sich, dass jede geeignete Topologie verwendet werden kann. Zum Beispiel können andere Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlertopologien, wie Split-Pi verwendet werden. Des Weiteren können Wandlertopologien verwendet werden, die Transformatoren verwenden, wie zum Beispiel Durchflusswandler in Vollbrückenanordnung, Durchflusswandler in Halbbrückenanordnung, Eintaktflusswandler, Gegentaktwandler, und Active-Clamping-Konverter.
Der Low-Dropout-Regler 348 kann dazu dienen, den Powerbus 349 mit qualitativ „hochwertigem”, stabilem Strom zu versorgen. Der Low-Dropout-Regler 348 kann den Spannungspegel des auf dem Powerbus 343 empfangen Signals verändern, um dem Powerbus 349 einen sechsten Spannungspegel bereitzustellen. Die Qualität des Signals an Powerbus 349 ist höher als die Qualität des Signals an Powerbus 343. Die Signalqualität kann anhand einer Anzahl von verschiedenen Eigenschaften gemessen werden. Ein paar der Eigenschaften beinhalten Spannungswelligkeit, Abweichungen von einem durchschnittlichen Spannungspegel, Einschwingverhalten, und Rauschen.
In einer Erklärung anhand eines Beispiels, wird angenommen, dass die Stromversorgungswandler-Schaltung 342 dazu dient, dem Powerbus 343 ein Signal mit einem dritten Spannungspegel (z. B. 3,0 V) bereitzustellen und der Regler 348 den dritten Spannungspegel auf den sechsten Spannungspegel (z. B. 2,7 V) ändert. Beim Betrieb des Systems 300 kann der Energiebedarf an Powerbus 343 vorübergehend die Fähigkeit der Stromversorgungswandler-Schaltung 342 unterbrechen, ein Signal mit dem dritten Spannungspegel bereitzustellen. Wenn zum Beispiel der Ultraschallsensor 320 angeschaltet ist, könnte der von dem Sensor 320 geforderte Strom verursachen, dass die Spannung des Signals, das dem Powerbus 343 bereitgestellt wird, kurzzeitig unter den dritten Spannungspegel fällt. Trotz diesen Abfalls im Spannungspegel, ist der Regulator 348 betriebsfähig, sein Ausgangssignal auf dem sechsten Spannungspegel zu erhalten, wodurch sichergestellt wird, dass alle an den Powerbus 349 gekoppelten Komponenten weiterhin unbeeinflusst von den Veränderungen im Signal am Powerbus 343 arbeiten können.
Der Powerbus 349 kann über die Stromversorgungs-Torschaltung 354 mit dem Rauchmelder 324, dem CO-Sensor 325, und dem PIR-Sensor 327 gekoppelt sein. Der CO-Sensor 325 kann einer der oben in Verbindung mit 2 erörterten Sicherheitssensoren 232 sein. Der CO-Sensor 325 kann einen elektrochemischen Sensor verwenden, um CO-Gas zu erkennen. Diese spezielle Art von Sensor erfordert ein relativ stabiles Signal, um ordnungsgemäß zu funktionieren und ist außerdem eine Art Sensor, die immer Strom erhalten muss. Die durchgehende Stromversorgung könnte notwendig sein, weil es zu lange dauert bis sich der Sensor stabilisiert und akkurate CO-Messungen vornimmt, wenn er leistungsmäßig an- und abgeschaltet wird. Der CO-Sensor 325 erhält am Powerbus 349 von dem Regulator 348 ein stabiles Stromsignal und wird nicht leistungsmäßig an- und abgeschaltet, und ist dadurch betriebsfähig, immer Strom vom Powerbus 349 zu erhalten. Der PIR-Sensor 327 ist eine weitere Art von Sensor, der ein relativ stabiles Signal benötigt, um ordnungsgemäß zu funktionieren, und immer Strom erhalten muss.
Der Rauchmelder 324 ist mit den Powerbussen 308 und 349 gekoppelt. Der Powerbus 308 versorgt eine IR-LED mit Strom und der Powerbus 359 versorgt die Empfangs- und Signalverstärkerschaltung. In einigen Ausführungsformen kann der Powerbus 308 die IR-LED (z. B. optische Quelle zur Raucherkennung) über einen regelbaren LDO (nicht dargestellt) mit Strom versorgen. Dieser LDO kann selektiv von dem Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 aktiviert werden, und wird nur ein- und ausgeschaltet, wenn ein LED-Puls erforderlich ist; der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 kann ein Treibersignal an die optische Quelle des Rauchmelders (zum An- und Abschalten) bereitstellen und er kann ebenso den Betrieb der Stromversorgungs-Torschaltung 354 steuern, um selektiv die Empfangs- und Signalverstärkerschaltung mit Strom zu versorgen. Wenn kein IR-LED-Puls erforderlich ist, ist der LDO deaktiviert, und die Stromversorgungs-Torschaltung 354 entkoppelt den Powerbus 359 von der Empfangs- und Signalverstärkerschaltung (z. B. der optischen Quelle des Rauchmelders). Infolgedessen kann der Rauchmelder 324 eine minimale Stromaufnahme (z. B. weniger als 1 μA) aufweisen, wenn der LDO deaktiviert ist und die Stromversorgungs-Torschaltung 354 offen ist.
Das System 300 kann einen oder mehrere Thermistoren 326 beinhalten, die sich an verschiedenen Stellen in dem System 300 befinden. Die Thermistorem 326 können einer der oben in Verbindung mit 2 erörterten Sicherheitssensoren sein. Wie dargestellt, sind die Thermistoren 326 Thermistoren vom Typ NTC, es ist jedoch selbstverständlich, dass andere Typen von Thermistoren verwendet werden können. Die Thermistoren 326 sind über den Powerbus 331 mit dem Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 gekoppelt. Der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 kann dem Powerbus 331 selektiv ein Stromsignal liefern. Wenn zum Beispiel der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 wünscht Temperaturen von dem Thermistor 326 abzulesen, kann er den Powerbus 331 mit Strom versorgen. Nachdem die Temperatur abgelesen ist, kann der Prozessor 330 den Strom zu Powerbus 331 wieder abschalten. In einer weiteren Ausführungsform kann der Prozessor 330 den Powerbus 331 kontinuierlich mit Strom versorgen.
Die verschiedenen Komponenten und Powerbusse des Gefahrenmeldesystems 300 können sich auf einer oder mehreren Leiterplatten oder flexiblen Leiterplatten befinden. In einer Ausführungsform können sich der PIR-Sensor 327 und das Anzeigemodul 328 auf der flexiblen Leiterplatte 329 befinden und alle anderen Komponenten können sich auf einer Leiterplatte (nicht dargestellt) befinden. In einer weiteren Ausführungsform können sich alle Komponenten auf einer Leiterplatte befinden.
3 zeigt eine gestrichelte Linie 370, die sich zwischen verschiedenen Komponenten des Systems 300 hindurch windet. Die gestrichelte Linie 370 grenzt eine veranschaulichende Unterteilung von Komponenten ab, die der Bereitstellung von 1) Sicherheitsfunktionen und 2) fortgeschrittenen Funktionen gewidmet sind, und zeigt insbesondere im Allgemeinen, wie der Strom von den Prozessoren 310 und 330 gesteuert wird. Komponenten, die im Allgemeinen mit Sicherheitsfunktionen verbunden sind, sind unterhalb der gestrichelten Linie 370 dargestellt und Komponenten, die im Allgemeinen mit fortgeschrittenen Funktionen verbunden sind, sind oberhalb der gestrichelten Linie 370 dargestellt. Die gestrichelte Linie 370 dient ferner der Veranschaulichung der Ausgestaltung des verzweigten Prozessors, bei der der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 den Sicherheitsfunktionen gewidmet ist und der Systemprozessor 310 der Abwicklung der fortgeschrittenen Funktionen sowie der allgemeinen Systemverwaltung gewidmet ist. Wie nachfolgend ausführlicher erörtert wird, veranschaulicht die gestrichelte Linie, dass der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 den Stromverbrauch der „Sicherheitskomponenten” steuert und der Systemprozessor den Stromverbrauch der anderen Komponenten steuert.
Die Sicherheitsfunktionen des Systems 300 sind solide, energieeffizient, und fallen nicht aus. Um die stabile und energieeffiziente Nutzung der Sicherheitsfunktionen sicherzustellen, kann das System 300 wie nachfolgend beschrieben arbeiten. Die Stromversorgungswandler-Schaltungen 340 und 342 können betriebsfähig sein, über ihre gesamte operationelle Lebensdauer immer angeschaltet zu sein (zumindest während geplanter und normaler Nutzung des Systems 300). Es können Instanzen vorkommen, in den die Stromversorgungswandler-Schaltungen 340 und 342 nicht immer angeschaltet sind, wie zum Beispiel, wenn das System 300 für einen Hard Reset aus- und wieder eingeschaltet wird. So steht der Strom, der die Powerbusse 341 und 343 versorgt, immer für nachgeschaltete Komponenten zur Verfügung. Diese Komponenten können den Systemprozessor 310, den Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330, den Permanentspeicher 316, den Low-Dropout-Regler 348, und die Sicherheitssensoren (z. B. ALS-Sensor 322, Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor 323, Rauchmelder 324, CO-Sensor 325, Thermistor 326, uns PIR-Sensor 327) beinhalten. Dass der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 und die Sicherheitssensoren über die immer angeschalteten Stromversorgungswandler-Schaltungen 340 und 342 immer Zugang zu Strom hat, stellt sicher, dass das System 300 kontinuierlich auf Gefahrenereignisse überwacht.
Es können Stromersparnisse realisiert werden, da im Gegensatz zum Systemprozessor 310 der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 auf die Überwachung der Sicherheitssensoren auf einen Gefahrenzustand ausgerichtet ist. Durch Power-Gating diverser Komponenten können weitere Stromersparnisse realisiert werden. Insbesondere kann der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 jede der Stromversorgungs-Torschaltungen 353, 354, und 355 unabhängig voneinander steuern. So kann der Powerbus 330 selektiv das Anzeigemodul 328 mit dem Powerbus 308, den Rauchmelder 324 mit dem Powerbus 349, und sowohl den ALS-Sensor 322 als auch den Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor 323 mit dem Powerbus 353 koppeln und entkoppeln, indem er jeweils die Stromversorgungs-Torschaltungen 353, 354, und 355 steuert. Da das Anzeigemodul 328, der Rauchmelder 324, und sowohl der ALS-Sensor 322 als auch der Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor 323 ordnungsgemäß funktionieren können, wenn sie komplett an- und abgeschaltet werden, kann das System 300 ferner den Stromverbrauch steuern, indem diese selektiv von ihren entsprechenden Powerbussen getrennt werden. Darüber hinaus kann der Prozessor 330 noch zusätzliche Stromersparnisse gewinnen, indem er den Powerbus 331 selektiv mit Strom versorgt.
Der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 kann ferner den Stromverbrauch steuern, indem er die Stromversorgungswandler-Schaltung 346 selektiv aktiviert. Der Prozessor 330 kann die Schaltung 346 aktivieren oder deaktivieren, indem er das entsprechende Signal an den Steuerknoten 358 anlegt. Wenn die Stromversorgungswandler-Schaltung 346 aktiviert ist, kann sie dem Powerbus 347 ein Signal mit dem fünften Spannungspegel bereitstellen. Der Prozessor 330 kann die Schaltung 346 aktivieren, wenn ein Gefahrenereignis erkannt wurde, und sobald die Schaltung 346 aktiviert ist, ist der Alarm 334 betriebsfähig, seinen Alarmton abzugeben. Wenn kein Gefahrenereignis erkannt wird oder es nicht notwendig ist, dass der Alarm 334 aktiv ist, kann der Prozessor die Schaltung 346 deaktivieren. Die Deaktivierung der Schaltung 346 spart sowohl Strom, der beim Betrieb der Schaltung 346 verbraucht wird als auch Strom der anderenfalls vom Alarm 334 verbraucht würde.
Der Prozessor 310 kann ebenfalls die Leistungsüberwachung durchführen. Der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 310 kann jede der Stromversorgungs-Torschaltungen 361, 362, 363, 364, und 365 unabhängig voneinander steuern. So kann der Powerbus 310 selektiv das 6loWPAN-Modul 314 mit dem Powerbus 341, das FEM 315 mit dem Powerbus 343, das Wi-Fi-Modul 312 mit dem Powerbus 341, den Permanentspeicher 316 mit dem Powerbus 341 und den Ultraschallsensor 320 mit dem Powerbus 343 koppeln und entkoppeln, indem er jeweils die Stromversorgungs-Torschaltungen 361, 362, 363, 364, und 365 steuert. Diese Power-Gating-kompatiblen Komponenten können komplett von einem Powerbus getrennt werden und können immer noch ordnungsgemäß funktionieren, wenn sie wieder mit ihrem entsprechenden Powerbus verbunden werden.
Der Systemprozessor 310 kann ferner den Stromverbrauch steuern, indem er die Stromversorgungswandler-Schaltung 344 selektiv aktiviert. Der Prozessor 310 kann die Schaltung 344 aktivieren oder deaktivieren, indem er das entsprechende Signal an den Steuerknoten 368 anlegt. Wenn die Stromversorgungswandler-Schaltung 344 aktiviert ist, kann sie dem Powerbus 345 ein Signal mit dem vierten Spannungspegel bereitstellen. Der Prozessor 310 kann die Schaltung 344 aktivieren, wenn das Wi-Fi-Modul 312 und der Lautsprecher 318 Strom benötigen. Die Deaktivierung der Schaltung 344 spart sowohl Strom, der beim Betrieb der Schaltung 344 verbraucht wird als auch Strom der anderenfalls von dem Wi-Fi-Modul 312 und dem Lautsprecher 318 verbraucht würde.
Der Systemprozessor 310 und der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 können gemäß mehreren verschiedenen Leistungs-Betriebsarten arbeiten. Zum Beispiel können, sehr vereinfacht ausgedrückt, beide Prozessoren 310 und 330 in einem Aktivmodus und in einem Ruhemodus arbeiten. Als ein weiteres Beispiel können einer oder mehrere der Prozessoren 310 und 330 mehrere Aktivmodi und mehrere Ruhemodi haben, wobei jeder Modus einen anderen Stromverbrauch aufweist. Der spezielle Modus, in dem jeder Prozessor arbeitet, kann von dem Betriebsmodus des Systems 300 abhängen. Wenn sich zum Beispiels das System in einem Standby-Betriebsmodus befindet, kann sich der Systemprozessor 310 in einem relativ starken Ruhemodus, und der Prozessor für die Sicherheitsfunktionen 330 in einem relativ verbrauchsarmen Aktivmodus befinden.
Obwohl das System 300 dargestellt und so beschrieben ist, dass es das Batteriesystem 301 beinhaltet, ist es selbstverständlich, dass das Batteriesystem 301 durch eine netzbetriebene Stromversorgung ersetzt werden kann. Zum Beispiel kann die netzbetriebene Stromversorgung neben anderen Schaltungen einen WS-GS-Umwandler beinhalten, um ein Wechselstromsignal in ein Gleichstromsignal umzuwandeln, das an den Bus 308 geliefert wird. Zusätzliche Details eines netzbetriebenen Gefahrenmeldesystems können zum Beispiel der gemeinsam zugewiesenen, ebenfalls schwebenden U.S. Patentanmeldung Nr. _/_,_, die gleichzeitig hiermit eingereicht wurde (Aktenzeichen des Bevollmächtigten GP-5744-00-US), mit dem Titel „Power Management in Line Powered Hazard Detection Systems,” (Leistungsüberwachung in netzbetrieben Gefahrenmeldesystemen), deren Offenbarung gesamtheitlich durch diese Bezugnahme hierin aufgenommen wird, entnommen werden.
4A–4D stellen unterschiedliche Ansichten eines Eingaben verarbeitenden Meldesystems 400 zusammen mit dessen veranschaulichender Positionierung von mehreren Sensoren gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar. Insbesondere stellt 4A eine Draufsicht des Systems 400 dar, 4B stellt eine Seitenansicht des Systems 400 dar, 4C stellt eine Querschnittsansicht des Systems 400 entlang der Linie C-C aus 4A dar, und 4D stellt eine Querschnittsansicht des Systems 400 entlang der Linie D-D aus 4A dar. In 4A wird ein oberes Teil des Meldesystems 400 als nach oben von der Seite abstehend dargestellt, tatsächlich ist das obere Teil des Systems 400 jedoch nach unten zeigend dargestellt (so, wie es zeigen würde, wenn es an einer Decke montiert ist). 4A zeigt, dass das Meldesystem 400 vier an unterschiedlichen Stellen befindliche Sensoren beinhaltet. In einer Ausführungsform können die Sensoren den PIR-Sensor 410, den Ultraschallsensor 420, den Ultraschallsensor 422, die Taste 440 und einen Umgebungslichtsensor (nicht dargestellt) beinhalten. Der PIR-Sensor 410 und der Ultraschallsensor 420 können sich an einer relativ in der Mitte innerhalb des Systems 400 liegenden Stelle befinden. Beide Sensoren 410 und 420 sind auch an oder nahe der oberen Oberfläche des Systems 400 positioniert, und können sich in einigen Ausführungsformen über eine Ebene, die die obere Oberfläche definiert, hinaus erstrecken. Wie in 4C veranschaulicht, kann sich der PIR-Sensor 410 zum Beispiel über die Ebene der oberen Oberfläche hinaus erstrecken. Als ein weiteres Beispiel, wie in 4D veranschaulicht, kann der Ultraschallsensor 420 im Wesentlichen eben mit der oberen Oberfläche positioniert sein.
Der Ultraschallsensor 422 kann in der Nähe des Randes des Systems 400 (wie dargestellt) oder anderswo in dem System 400 positioniert sein. Zum Beispiel kann der Sensor 422 neben dem Sensor 420 positioniert sein. Ähnlich wie Sensor 420 kann auch der Sensor 422 an oder nahe der oberen Oberfläche des Systems 400 positioniert sein, und kann sich in einigen Ausführungsformen über eine Ebene, die die obere Oberfläche definiert, hinaus erstrecken. Zum Beispiel, wie in 4B dargestellt, kann der Sensor 422 im Wesentlichen eben mit der oberen Oberfläche positioniert sein. Die Taste 440 kann irgendwo an dem Meldesystem 400 so angebracht sein, dass ein Benutzer sie drücken kann. Zum Beispiel kann, wie in 4A dargestellt, die Taste 440 innerhalb einer Begrenzung des Meldesystems 400 eingelassen sein.
4E stellt eine veranschaulichende Querschnittsansicht des Meldesystems 400 entlang der Linie E-E aus 4A dar. Diese Ansicht zeigt die Sensoren 410, 420, und 422 und die jeweiligen Erkennungsfelder 411, 421, und 423. Die Erkennungsfelder 411, 421, und 423 stellen das „Sichtfeld” eines jeden Sensors zum Erkennen von einem oder mehreren stationären oder sich bewegenden Objekten dar. Die „Sichtfelder” eines jeden Sensors können unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann der PIR-Sensor 410 ein relativ omnipräsentes Erkennungsfeld aufweisen und die Ultraschallsensoren 420 und 422 können ein relativ zielgerichtetes Erkennungsfeld aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Erkennungsfeld 411 die beiden Erkennungsfelder 421 und 423 umfassen. Die Erkennungsfelder 421 und 423 können einander überschneiden oder auch nicht, aber jedes Feld kann dazu konfiguriert sein, ein anderes Sichtfeld zu überwachen. Zum Beispiel kann das Erkennungsfeld 421 auf einer Achse senkrecht zur oberen Oberfläche des Meldesystems 400 zentriert sein, und das Erkennungsfeld 423 kann auf einer Achse zentriert sein, die nicht senkrecht zur oberen Oberfläche des Meldesystems 400 verläuft. In einem weiteren Beispiel verlaufen die Mittelachsen von Erkennungsfeld 421 und Erkennungsfeld 423 nicht parallel zu einander. Beim Betrieb können die Ultraschallsensoren 420 und 423 wechselweise ausgelesen werden, um Interferenzen zwischen den Erkennungsfeldern 421 und 423 zu vermeiden.
Die gemeinsame Verwendung von Ultraschall- und Infrarotsensoren ermöglicht eine Ultraschall-Plus-IR-Erkennungsmethodik zum Erkennen, ob tatsächlich ein oder zwei Objekte innerhalb eines bestimmten Sichtfeldes vorhanden sind und zum Verarbeiten von Eingängen, die empfangen werden, während das eine Objekt oder die mehreren Objekte innerhalb dieses Sichtfeldes vorhanden sind. Wie nachstehend in Verbindung mit 5A und 5B ausführlicher dargestellt und erörtert wird, stellt der Ultraschallsensor durch die Abgabe von hochfrequenten Schallwellen und das Überwachen der Echos, die von jeglichen Objekten innerhalb seines Sichtfeldes zurück empfangen werden, ein relativ fokussiertes Sichtfeld bereit, und der Infrarotsensor stellt durch das Überwachen von Energie, die von Objekten in seinem Sichtfeld ausgestrahlt wird, ein relativ unfokussiertes Sichtfeld bereit, welches das gesamte oder Teile von dem Sichtfeld des Ultraschallsensors umfassen kann. Folglich ermöglicht, obwohl beide Sensoren Objekte erkennen können, die unterschiedliche Art der Sensoren der Erkennungsmethodik, zwischen unterschiedlichen, sich bewegenden Objekten zu unterscheiden und Eingänge mit einem relativ hohen Grad an Genauigkeit zu verarbeiten. Insbesondere kann der Ultraschallsensor „Erkennung des Vorhandenseins” bereitstellen und der Infrarotsensor kann Erkennung über „Eingabenverarbeitung” bereitstellen. Während der Infrarotsensor die Bewegung von einem oder mehreren Objekten überall innerhalb seines Sichtfeldes erkennen kann, kann die Erkennungsmethodik basierend darauf, ob der Ultraschallsensor das „Vorhandensein” dieses Objektes wahrnimmt, entscheiden, ob sie das durch Infrarotstrahlung erkannte, sich bewegende Objekt als eine „Eingabe” verarbeitet. In einer Ausführungsform kann die Erkennungsmethodik daher durch Infrarotstrahlung erkannte, sich bewegende Objekte selektiv herausfiltern, wenn der Ultraschallsensor das Vorhandensein des sich bewegenden Objekts nicht erkennt. Dies kann Falschmeldungen reduzieren oder komplett eliminieren. Zum Beispiel kann der Infrarotsensor die Bewegung eines Objekts innerhalb seines Sichtfeldes erkennen, wenn aber dasselbe Objekt von dem Ultraschallsensor nicht erkannt wird, kann die Erkennungsmethodik das erkannte sich bewegende Objekt ignorieren und nicht als Eingabe verarbeiten. Als ein weiteres Beispiel kann, wenn der Infrarotsensor die Bewegung eines Objekts erkennt, und dasselbe Objekt von dem Ultraschallsensor erkannt wird, die Erkennungsmethodik es als Eingabe verarbeiten.
Die Ultraschall-Plus-IR-Erkennungsmethodik kann in vielen verschieden Anwendungen angewendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Erkennungsmethodik gemäß verschiedener Ausführungsformen angewandt werden, um Eingänge als Reaktion auf ein Objekt oder mehrere Objekte, das/die sich relativ weit von dem Eingaben verarbeitenden System entfernt (z. B. einige Meter) bewegt/bewegen, zu verarbeiten. In anderen Ausführungsformen kann die Erkennungsmethodik angewandt werden, um Eingänge als Reaktion auf ein Objekt oder mehrere Objekte, das/die sich relativ dicht bei dem Eingaben verarbeitenden System (z. B. einige Meter) bewegt/bewegen, zu verarbeiten. Unabhängig von der Nähe der sich bewegenden Objekte kann das Eingaben verarbeitende System unterschiedliche Bewegungsmuster oder Gesten erkennen. Jedes erkannte Bewegungsmuster kann dazu führen, dass eine bestimmte Maßnahme ausgeführt wird. Es ist selbstverständlich, dass die ausgeführte bestimmte Maßnahme von dem Design des Systems abhängt, das die Ultraschall-Plus-IR-Erkennungsmethodik verwendet. Bei einem persönlichen Rechnersystem kann zum Beispiel ein hoch und runter Bewegungsmuster einer Scroll-Tätigkeit auf einer Benutzeroberfläche entsprechen. Als ein weiteres Beispiel mit einem persönlichen Rechnersystem kann ein links-nach-rechts Bewegungsmuster einer Umblättertätigkeit auf einer Benutzeroberfläche entsprechen. In Gefahrenmeldesystemen kann zum Beispiel ein Muster einer Winkbewegung einer Tätigkeit des Alarmabstellens entsprechen. Eine Stereoanlage kann zum Beispiel die Lautstärke als Reaktion auf den relativen Abstand zwischen zwei Händen regulieren; mit der Zunahme des Abstands zwischen den Händen, nimmt die Lautstärke zu.
Die Ultraschall-Plus-IR-Erkennungsmethodik ist ein konkretes Beispiel einer Ultraschall-Plus-Strahlung-Erkennungsmethodik gemäß hier aufgeführten Ausführungsformen. Ultraschall-Plus-Strahlung-Erkennungsmethodiken können einen Ultraschallsensor und einen weiteren Sensor, der eine beliebige Art von Strahlung, insbesondere nichtionisierende Strahlung, überwacht, verwenden. Andere Ausführungsformen, die Ultraschallsensoren nutzen, können die Verwendung eines optischen Sensors (z. B. eine Kamera) umfassen. Solche Ausführungsformen können die Ultraschall-Plus-Bild-Erkennungsmethodik nutzen, wobei der Ultraschallsensor für die Erkennung des Vorhandenseins verwendet wird und das Bild zum Verarbeiten von Eingängen.
Obwohl verschiedene hier erörterte Ausführungsformen einen Ultraschallsensor für die „Erkennung des Vorhandenseins” und einen PIR-Sensor für die Erkennung über „Eingabenverarbeitung” verwenden, ist es selbstverständlich, dass andere Sensoren für die Erkennung des Vorhandenseins und die Erkennung über Eingabenverarbeitung verwendet werden können. Zum Beispiel können die Folgenden für die Erkennung des Vorhandenseins verwendet werden: Thermosäulen-Sensor, Kohlendioxidsensor, Laser/IR-LED-Näherungssensor (zum Messen der Intensität von reflektiertem Licht), Laser/IR-LED-Laufzeitsensor (zum Messen der Zeit, die Licht braucht, um von einem Ziel abzuprallen und wieder zurückzukommen), Ultraschallsensor (zum Messen von reflektiertem Schall), Ultraschallsensor (zum Messen von Dopplerverschiebung), eine Kamera, Radar, und Funkfrequenz. Zum Beispiel können die Folgenden für die Bewegungserkennung verwendet werden: PIR-Sensor, Multi-Pixel-Thermosäule, ein oder mehrere Laser/IR-LED-Näherungssensoren, ein oder mehrere Laser/IR-LED-Laufzeitsensoren, Ultraschallsensor (reflektierter Schall), Ultraschallsensor (Dopplerverschiebung), eine oder mehrere Kameras, Radar, und Funkfrequenz.
Nun insgesamt auf die 5A und 5B bezugnehmend, werden veranschaulichende Erkennungsfelder, die von Sensoren (nicht dargestellt) des Gefahrenmeldesystems 500 ausstrahlen, gemäß verschiedener Ausführungsformen dargestellt. Insbesondere ist das Gefahrenmeldesystems 500 in 5A an der Decke 512 des Gebäudes 510 montiert, und das Gefahrenmeldesystem 500 in 5B ist an einer Wand des Gebäudes 510 montiert; sie werden gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Das Gefahrenmeldesystem 500 kann für 5A und 5B dasselbe sein, und daher können verschiedene in Verbindung mit einer FIG. beschriebene Aspekte auf die andere FIG. zutreffen. Zum Beispiel können die Erkennungsfelder und ihre entsprechenden Sichtfeldwinkel und Mittelachsenpositionen für beide FIG. gleich sein. Der Hauptunterschied zwischen 5A und 5B besteht darin, wo das Gefahrenmeldesystem 500 montiert ist. In 5A ist es an einer Decke montiert (oder einem anderen Objekt, das im Wesentlichen parallel zum Boden verläuft), und in 5B ist es an einer Wand montiert (oder einem anderen Objekt, das im Wesentlichen senkrecht zum Boden verläuft). Das Gebäude 500 kann die Decke 512, die Wände 514 und 516, und den Boden 518 beinhalten.
Es werden drei unterschiedliche Erkennungsfelder dargestellt: Das PIR-Erkennungsfeld 520, das Ultraschall-Erkennungsfeld 530, und das Ultraschall-Erkennungsfeld 540. Jedes Erkennungsfeld weist eine Reihe von gestrichelten Linien auf, die die äußeren Begrenzungen jedes Feldes repräsentieren. Das PIR-Erkennungsfeld 520 kann auf einen PIR-Sensor (nicht dargestellt) zurückzuführen sein, und die Ultraschall-Erkennungsfelder 530 und 540 können auf Ultraschallsensoren (nicht dargestellt) zurückzuführen sein. Obwohl die Felder zweidimensional zu sein scheinen, ist es selbstverständlich, dass sie einen dreidimensionalen Raum belegen. Wie dargestellt, kann das PIR-Erkennungsfeld 520 auf Grund seines relativ großen, weitwinkeligen Sichtfelds einen Großteil des Gebäudes 510 belegen. Insbesondere kann das PIR-Erkennungsfeld 520 einen Sichtfeldwinkel A aufweisen, wie dargestellt. Die Ultraschall-Erkennungsfelder 530 und 540 können auf Grund ihres relativ kleinen, engwinkligen Sichtfelds je einen kleineren Teil des Gebäudes 510 belegen. Insbesondere können die Erkennungsfelder 530 und 540 jeweils einen Sichtfeldwinkel B1 und C1 aufweisen.
Der Wert von Winkel A kann größer als der Wert der Winkel B1 und C1 sein. Die Werte der Winkel B1 und C1 können gleich oder unterschiedlich sein.
Die Erkennungsfelder 530 und 540 sind mit den jeweiligen Mittelachsen 531 und 541 dargestellt. Das Erkennungsfeld 520 kann eine Mittelachse aufweisen, die aber nicht dargestellt ist, um eine Überfüllung der FIG. zu vermeiden. In einigen Ausführungsformen können die Mittelachsen der Erkennungsfelder 520 und 530 komplanar oder koaxial sein, aber die Mittelachsen der Erkennungsfelder 530 und 540 sind weder komplanar noch koaxial. Die Positionen der Mittelachse variieren im Verhältnis zur Referenzebene 501. Wie dargestellt, besteht zwischen der Mittelachse 531 und der Referenzebene 501 ein Winkel B2, und zwischen der Mittelachse 541 und der Referenzebene 501 ein Winkel C2. Winkel B2 kann größer sein als Winkel C2.
Der Wert der Winkel B2 und C2 kann so gewählt werden, dass das Potential des Ultraschallsensors (nicht dargestellt) das Vorhandensein von einem oder mehreren sich bewegenden oder stationären Objekten zu erkennen maximiert wird, unabhängig davon, wie das Gefahrenmeldesystem 500 montiert ist. Zum Beispiel kann Winkel B2, für das Erkennungsfeld 530, für eine Deckeninstallation gewählt werden, und Winkel C2, für das Erkennungsfeld 540, kann für eine Wandinstallation gewählt werden. Um mit diesem Beispiel fortzufahren, kann Winkel B2 in einem Bereich von 80–100 Grad liegen, und Winkel C2 kann in einem Bereich von 5 bis 80 Grad liegen. Es ist selbstverständlich, dass jeder geeignete Winkel für jeweils Winkel B2 und C2 gewählt werden kann. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform Winkel B2 in einem Bereich von 90 bis 180 Grad liegen, und Winkel C2 kann in einem Bereich von 0 bis 90 Grad liegen. Als ein konkretes Beispiel dieser Ausführungsform kann Winkel C2 45 Grad sein und Winkel B2 kann 135 Grad sein.
Wie in 5B dargestellt, verläuft die Mittelachse 531 im Wesentlichen senkrecht zur Wand 514, woraus resultiert, dass das Erkennungsfeld 530 in eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Wand 514 projiziert. In einigen Ausführungsformen kann es sein, dass das Erkennungsfeld 530 nicht ideal zum Erkennen eines Objekts (z. B. einer Person, die versucht mit einer Geste den akustischen Alarm stummzustellen) geeignet ist, abhängig davon, auf welcher Höhe das System 500 installiert ist. Dies kann daran liegen, dass eine Person nicht groß genug ist, um das Erkennungsfeld 530 zu erreichen. Das Erkennungsfeld 540, welches nach unten in Richtung des Bodens 518 gerichtet ist, kann besser dazu geeignet sein, das Objekt zu erkennen. Das kann daran liegen, dass die Person letztendlich in das Erkennungsfeld 540 eintreten wird, unabhängig davon, wie groß sie ist. Folglich können bei Wandinstallationen Objekte, die im Erkennungsfeld 540 erkannt wurden, gegenüber jeglichen Objekten die im Erkennungsfeld 530 erkannt wurden Vorrang haben.
Im Gegensatz dazu können bei Deckeninstallationen (5A) Objekte, die im Erkennungsfeld 530 erkannt wurden, gegenüber jeglichen Objekten die im Erkennungsfeld 540 erkannt wurden Vorrang haben. Wie dargestellt verläuft die Mittelachse 531 im Wesentlichen senkrecht zur Decke 518, woraus resultiert, dass das Erkennungsfeld 530 direkt in Richtung des Bodens 518 projiziert, unabhängig davon, wie hoch die Decke im Vergleich zum Boden ist. Das Erkennungsfeld 540 ist ebenfalls nach unten auf den Boden gerichtet, aber nicht so direkt wie das Erkennungsfeld 530. In einigen Ausführungsformen kann das Erkennungsfeld 540, abhängig von der Deckenhöhe, zu weit von dem Gefahrenmeldesystem 500 weg projizieren, um ein Objekt (z. B. eine Person, die versucht, mit einer Geste den akustischen Alarm stummzustellen) effektiv zu erkennen. Daher kann das Erkennungsfeld 530 besser geeignet sein, ein Objekt zu erkennen, wenn es in einer Deckeninstallation verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen kann das Gefahrenmeldesystem 500 selektiv einen oder mehrere seiner Ultraschallsensoren aktivieren und deaktivieren. Zum Beispiel kann das System 500 einen Ultraschallsensor basierend darauf deaktivieren, wie es montiert ist. Das System 500 kann einen darin enthaltenen Orientierungssensor aufweisen, wie zum Beispiel einen mehrachsigen Beschleunigungssensor, um zu bestimmen in welcher Ausrichtung es montiert ist. Wenn das System 500 wandmontiert ist, kann es den Sensor deaktivieren, der das Erkennungsfeld 530 projiziert. Wenn das System 500 deckenmontiert ist, kann es den Sensor deaktivieren, der das Erkennungsfeld 540 projiziert.
In einer Ausführungsform sind die Winkel B2 und C2 fest fixiert. In einer weiteren Ausführungsform sind einer oder mehrere der Winkel B2 und C2 verstellbar. Zum Beispiel kann/können einer oder mehrere der Ultraschallsensoren (nicht dargestellt) um eine Rotationsachse geschwenkt werden, um den Winkel seiner Mittelachse im Verhältnis zur Referenzebene 501 zu verändern. In einer Ausführungsform kann ein Benutzer einen Ultraschallsensor manuell schwenken. In einer weiteren Ausführungsform kann das System 500 die Drehposition von einem oder mehreren Ultraschallsensoren steuern. Zum Beispiel kann der Sensor auf einer motorgesteuerten kardanischen Plattform montiert sein. Die Fähigkeit, den Winkel der Mittelachse zu verändern, kann besonders vorteilhaft sein, um Wandmontagen in unterschiedlichen Höhen zu ermöglichen. Zum Beispiel kann ein Gefahrenmeldesystem den Winkel der Mittelachse eines Erkennungsfelds auf der Montagehöhe basierend anpassen.
6A–6D stellen veranschaulichende Momentaufnahmen dar, in denen eine Person Gesten verwendet, um gemäß einer Ausführungsform einen akustischen Alarm abzustellen, und 7 stellt ein veranschaulichendes Timing-Diagramm von verschiedenen Komponenten eines Gefahrenmeldesystems gemäß einer Ausführungsform dar. Die Momentaufnahmen von 6A–6D können jeweils den Zeitpunkten t₁–t₄ von 7 entsprechen. Es kann jedes geeignete Gefahrenmeldesystem gemäß einer Ausführungsform verwendet werden, jedoch wird zweckmäßigerweise und um die Erörterung zu erleichtern, im Zusammenhang mit 6A–6D und 7 auf das Gefahrenmeldesystem 500 aus 5A hingewiesen. Dementsprechend, wie oben erörtert, kann das System 500 die Erkennungsfelder 520, 530, und 540 auswerfen, wie dargestellt.
Des Weiteren kann das Gefahrenmeldesystem neben anderen Komponenten einen PIR-Sensor, zwei Ultraschallsensoren, einen Alarm, einen Lautsprecher, und einen oder mehrere Gefahrenmeldesensoren beinhalten.
7 stellt veranschaulichende Timing-Kurven für das Alarmereignis 702, die Ausleserate des PIR-Sensors 704, die Ultraschallsensoraktivierung 705, die erste Ultraschall-Objekterkennungskurve 706, die zweite Ultraschall-Objekterkennungskurve 708, die PIR-Gestenerkennungskurve 710, die Lautsprecherausgabe 712, und die akustische Alarm-Ausgabe 714 dar. Das Alarmereignis 702 kann anzeigen, ob das Gefahrenmeldesystem einen Zustand erkennt, der ein Alarmereignis auslöst. Wenn zum Beispiel das Gefahrenmeldesystem Rauch erkennt, kann das Alarmereignis 702 von niedrig auf hoch übergehen (was es zum Zeitpunkt t₁ tut). Die PIR-Ausleserate 704 zeigt die Rate an, zu der PIR-Daten ausgelesen werden. Die Ultraschallsensoraktivierung 705 zeigt an, ob die Ultraschallsensoren aktiviert sind. Zum Beispiel können die Ultraschallsensoren leistungsmäßig abgeschaltet sein, wenn sie nicht im Einsatz sind. Die Ultraschallsensor-Objekterkennungskurven 706 und 708 können anzeigen, ob ein Ultraschallsensor ein Objekt erkennt. Die Kurve 706 kann Objekten entsprechen, die im Erkennungsfeld 540 erkannt werden, und die Kurve 708 kann Objekten entsprechen, die im Erkennungsfeld 530 erkannt werden. Die PIR-Gestenerkennungskurve zeigt an, ob eine Geste innerhalb des Erkennungsfelds 520 erkannt wird. Die Lautsprecherausgabe 712 zeigt an, ob der Lautsprecher eine Nachricht wiedergibt und die akustische Alarm-Ausgabe 714 zeigt an, ob ein Alarm ertönt.
Zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ sind alle Kurven für das Alarmereignis 702, die Ultraschallsensoraktivierung 705, die erste und zweite Ultraschall-Objekterkennungskurve 706 und 708, die PIR-Gestenerkennungskurven 710, die Lautsprecherausgabe 712 und die akustische Alarm-Ausgabe 714 NIEDRIG. In diesem Zustand können die Ultraschallsensoren leistungsmäßig abgeschaltet werden. Zum Beispiel kann die Stromversorgungs-Torschaltung 364 OFFEN sein, sodass die Ultraschallsensoren 320 abgeschaltet sind. Des Weiteren ist die PIR-Ausleserate 704 auf eine erste Ausleserate eingestellt. Zum Zeitpunkt t₁, geht das Alarmereignis 702 HOCH, was das Auslösen des Alarms verursachen kann. Die akustische Alarmausgabe 714 geht zum Zeitpunkt t₁ HOCH. Die Ultraschallsensoraktivierung 705 geht HOCH, und schaltet dadurch die Ultraschallsensoren an. Des Weiteren kann sich die PIR-Ausleserate 704 von einer ersten Ausleserate auf eine zweite Ausleserate ändern, wobei die zweite Ausleserate eine höhere Frequenz aufweist, als die erste. In 6A löst das Gefahrenmeldesystem 500 seinen Alarm aus, was durch das Summgeräusch angedeutet wird, das von dem Gefahrenmeldesystem ausgegeben wird. Person 600 ist in Position 601 dargestellt, die sich innerhalb des Erkennungsfeldes 520 aber außerhalb der Erkennungsfelder 530 und 540 befindet.
Zum Zeitpunkt t₂ bewegt sich Person 600 von Position 601 nach Position 602, die sich innerhalb des Erkennungsfeldes 520, aber außerhalb der Erkennungsfelder 530 und 540 befindet. Da sich Person 600 innerhalb des Erkennungsfeldes 520 bewegt, kann die Bewegung von dem PIR-Sensor erkannt werden. Dies ist in der PIR-Gestenerkennungskurve 710 als stufenartige Veränderung zum Zeitpunkt t₂ dargestellt. Obwohl der PIR-Sensor eine Geste (z. B. eine Bewegung der Person 600) innerhalb des Erkennungsfeldes 520 erkennt, stellt dies den Alarm nicht ab.
Zum Zeitpunkt t₃ bewegt sich Person 600 von Position 602 nach Position 603, die sich innerhalb der Erkennungsfelder 520 und 530, aber nicht innerhalb des Erkennungsfelds 540 befindet. Nun, da sich Person 600 innerhalb des Erkennungsfeldes 530 befindet, kann der Ultraschallsensor, der dieses Feld überwacht, die Anwesenheit von Person 600 erkennen. Dies wird in der Ultraschallsensor-Objekterkennungskurve 708 dargestellt, welche zum Zeitpunkt t₃ von NIEDRIG auf HOCH übergeht. Des Weiteren kann der Lautsprecher als Reaktion auf das Erkennen eines Objekts durch den Ultraschallsensor eine Nachricht wiedergeben. Wie in 6C dargestellt, ist die Nachricht: „Winken Sie, um den Alarm abzustellen”. Es kann jede geeignete Nachricht in jeder Sprache wiedergegeben werden. Der Anfang der Wiedergabe der Nachricht ist in 7 dargestellt, wenn die Lautsprecherausgabe 712 zum Zeitpunkt t₃ von NIEDRIG auf HOCH übergeht. Neben oder anstelle der akustischen Nachricht, kann ein optischer Indikator (z. B. die LED 328 aus 3), nicht dargestellt, präsentiert werden, wenn die Person 600 als innerhalb des Erkennungsfeldes 530 anwesend erkannt wurde. Der optische Indikator kann aufleuchten oder schnell blinken, wenn die Person 600 innerhalb des Erkennungsfeldes 530 ist. Der akustische und/oder optische Indikator kann einen Bewohner darüber informieren, dass das Gefahrenmeldesystem bereit ist, eine Geste, die der Bewohner ausführen könnte, zu erkennen und zu verarbeiten. Darüber hinaus kann der akustische und/oder optische Indikator hilfreiches Feedback an den Bewohner liefern, sodass der Bewohner weiß, warm er die Gestenbewegung ausführen soll (z. B. weil, wenn der Bewohner eine Geste außerhalb des Erkennungsfeldes 530 oder des Erkennungsfeldes 540 ausführt, das Gefahrenmeldesytem die Geste des Bewohners möglicherweise ignorieren würde).
Zum Zeitpunkt t₄ kann Person 600 mit einem oder beiden Armen winken, während sie sich in der Position 603 befindet. Als Reaktion auf das Erkennen der Geste kann das Gefahrenmeldesystem den akustischen Alarm abstellen. In 6D ist das Summgeräusch nicht mehr da. In 7 veranschaulicht die PIR-Gestenerkennungskurve 710, dass zum Zeitpunkt t₄ eine Geste erkannt wurde. Das gleichzeitige Erkennen der Geste durch den PIR-Sensor und der Anwesenheit der Person 600 innerhalb des Ultraschall-Erkennungsfeldes 530 kann das Gefahrenmeldesystem dazu veranlassen, seinen Alarm abzustellen. Dies wird zum Zeitpunkt t₄ veranschaulicht, wenn die akustische Alarmausgabe 714 von HOCH auf NIEDRIG übergeht. Zum Zeitpunkt t₄ ist das Alarmereignis 702 immer noch HOCH, daher kann der Alarm, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist und das Alarmereignis 702 immer noch HOCH ist, nochmals ertönen. Des Weiteren kann, wenn gewünscht, ein optischer Indikator präsentiert werden, um anzuzeigen, dass der Alarm stummgestellt wurde. Darüber hinaus, wenn ferner gewünscht, kann eine akustische Nachricht wiedergegeben werden, um anzuzeigen, dass der Alarm stummgestellt wurde. Die akustische Nachricht kann angeben, welcher Alarm stummgeschaltet wurde. Zum Beispiel kann, wenn der Alarm ein Rauchalarm ist, die akustische Nachricht angeben, dass der Rauchalarm stummgeschaltet wurde. Als ein weiteres Beispiel kann, wenn der Alarm ein Selbsttest ist, die akustische Nachricht angeben, dass der Selbsttest stummgeschaltet wurde. Des Weiteren kann die akustische Nachricht angeben, für wie lange der Alarm stummgeschaltet sein wird.
8 zeigt ein veranschaulichendes Erkennungsfeld des PIR-Sensors 800 gemäß einer Ausführungsform. Der PIR-Sensor 800 kann mehrere Teilfelder 810a bis i erfassen, um ein Erkennungsfeld 802 zu definieren, und kann einen Ausgang in Form von Rohdaten bereitstellen, wenn sich das Objekt von einem Teilfeld zu einem anderen bewegt. Wenn sich beispielsweise ein Objekt vom Teilfeld 810e zum Teilfeld 810f bewegt, erkennt der Sensor 800 die Bewegung des Objektes und stellt diese als Teil seines Rohdatenausgangs bereit. Die vom Sensor 800 ausgegebenen Rohdaten entsprechen unter Umständen nicht einer tatsächlichen physikalischen Messung (z. B. Joule), können jedoch einem kombinierten Infrarotunterschied entsprechen, der durch die Teilfelder 810a bis i innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters festgestellt wurde. Die erkannte Bewegung eines Objektes von einem Teilfeld zu einem anderen Teilfeld trägt zu einem Infrarotunterschied bei. Wenn mehrere Objekte von einem Feld zu einem anderen wechseln, kann daher jede dieser erkannten Bewegungen zum kombinierten Infrarotunterschied beitragen. Wenn sich jedoch ein Objekt nicht bewegt und sich innerhalb eines Teilfeldes völlig unbeweglich verhält, kann der Sensor 800 keine Bewegung des Objektes erkennen, und der Infrarotunterschied kann tatsächlich null sein. In einigen Ausführungsformen kann der Rohdatenausgang gefiltert werden, um Infrarotrauschen aus der Umgebung zu beseitigen. Beispielsweise kann der Rohdatenausgang des HR-Sensors 800 durch einen Butterworth-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 3 Hz gefiltert werden. Veranschaulichende Beispiele gefilterter PIR-Ausgänge sind in den 9A bis 9D dargestellt.
Nunmehr unter Bezugnahme auf die 9A bis 9D sind dort mehrere verschiedene veranschaulichende Diagramme dargestellt, die PIR-Sensordaten zeigen. Damit ein Gestenerkennungsalgorithmus gemäß verschiedenen Ausführungsformen feststellen kann, ob gerade ein Gestenereignis erkannt wird, können die vom PIR-Sensor empfangenen kontinuierlichen Rohdaten oder die gefilterten PIR-Daten durch einen Segmentierungsalgorithmus verarbeitet werden. Der Segmentierungsalgorithmus ermittelt Amplituden- und Periodenstatistiken der erkannten Bewegung, und es kann sich um diese Daten handeln, die durch einen Gestenerkennungsalgorithmus verwendet werden, um festzustellen, ob eine Gestenereignisbewegung erkannt wurde. Jede Grafik zeigt die Größenordnung des kombinierten Infrarotunterschieds über die Zeit. Die Größenordnung kann eine Funktion dessen sein, wie viel Masse erkannt wurde, die sich von einem Teilfeld zu einem anderen bewegt, und die Frequenz der erkannten Bewegung kann eine Funktion dessen sein, wie schnell sich das Objekt bewegt. 9A veranschaulicht ein Diagramm, bei dem durch den PIR-Sensor keine Bewegung erkannt wird. Wie dargestellt verläuft die Kurve 910 flach. 9B veranschaulicht eine Kurve 920, die eine Masseneinheit (z. B. einen Arm) darstellen kann, der sich mit einer „normalen” Geschwindigkeit bewegt. Wie dargestellt, weist die Kurve 920 eine Periode T und eine Amplitude A auf. 9C veranschaulicht eine Kurve 930, die eine Masseneinheit darstellen kann, die sich mit einer „langsamen” Geschwindigkeit bewegt. Wie dargestellt, weist die Kurve 930 eine Periode ½ T und eine Amplitude A auf. 9C veranschaulicht eine Kurve 940, die zwei Masseneinheiten (z. B. zwei Arme) darstellen kann, die sich mit einer „normalen” Geschwindigkeit bewegen. Wie dargestellt, weist die Kurve 940 eine Amplitude 2A (die z. B. das Zweifache der Amplitude beträgt, die durch eine einzelne Masseneinheit erzeugt wird) und eine Periode T auf.
10 stellt veranschaulichende Kurven von Rohdaten und gefilterten PIR-Daten gemäß einer Ausführungsform dar. Die X-Achse zeigt eine Abtastnummer, und die Y-Achse zeigt durch den PIR-Sensor gemessene Energieunterschiede. Die Kurve 1010 kann eine PIR-Rohdatenkurve sein, und die Kurve 1020 kann eine gefilterte PIR-Datenkurve sein. Die Kurve 1020 kann Beugungspunkte 1021, 1022, 1023 und 1024 aufweisen. Ein Beugungspunkt kann auftreten, wenn die Flanke einer Kurve vom Positiven zum Negativen oder vom Negativen zum Positiven wechselt. Die in 10 gezeigten Beugungspunkte liegen vor, wenn die Flanke der Kurve 1020 vom Positiven zum Negativen wechselt. Wie im Folgenden ausführlicher erörtert wird, können die Beugungspunkte die Grenzen erkannter Bewegungsereignisse (z. B. einer anerkannten Wellenbewegung) definieren. Wie dargestellt weist die Kurve 1020 ein Erkennungsbewegungsereignis 1030, das durch die Beugungspunkte 1021 und 1022 eingegrenzt ist, ein erkanntes Bewegungsereignis 1040, das durch die Beugungspunkte 1022 und 1023 eingegrenzt ist, und ein erkanntes Bewegungsereignis 1050, das durch die Beugungspunkte 1023 und 1024 eingegrenzt ist, auf. Die Perioden- und Amplitudenstatistiken jedes erkannten Bewegungsereignisses können durch Anwenden eines Segmentierungsprozesses ermittelt werden. Der Pseudocode für einen derartigen Prozess kann wie folgt dargestellt werden:

1. Die letzten drei gefilterten PIR-Sensordatenwerte erhalten;
2. Ermitteln, ob in den gefilterten Datenwerten ein Beugungspunkt vorliegt;
3. Wenn ein Beugungspunkt vorliegt, dann
a. wenn ein vorheriger Beugungspunkt festgestellt wurde, dann
i. t_Periode = t_aktuell – t_Beginn
ii. y_Amplitude = y_max – y_min
b. y_min und y_max auf einen aktuellen gefilterten PIR-Sensorwert zurücksetzen
c. t_Beginn auf t_aktuell setzen
4. Wenn der aktuelle gefilterte PIR-Sensorwert kleiner als y_min ist, dann y_min auf den aktuellen gefilterten PIR-Sensorwert setzen
5. Wenn der aktuelle gefilterte PIR-Sensorwert größer als y_max ist, dann y_max auf den aktuellen gefilterten PIR-Sensorwert setzen

_Periode

_aktuell

_Beginn

_Amplitude

_min

_max

11 zeigt eine veranschaulichende Zustandsmaschine 1100 zum Kalibrieren von Erkennungssensoren und zum Erkennen eines Bewegungsereignisses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Zur Erleichterung der Erörterung betrifft die rechte Seite der FIG. allgemein den Kalibrierungsaspekt der Zustandsmaschine 1100, und die linke Seite betrifft allgemein den Bewegungserkennungsaspekt der Zustandsmaschine 1100. Während der Erörterung der Zustandsmaschine 1100 wird Bezug auf die 12 und 13 genommen, um die Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen zu erleichtern. Die Zustandsmaschine 1100 kann in einem beliebigen geeigneten System umgesetzt sein, beispielsweise in einer persönlichen Datenverarbeitungseinheit, in einem Sicherheitssystem oder in einem Gefahrenmeldesystem. Das System arbeitet entsprechend seiner Auslegungskriterien und kann die Zustandsmaschine 1100 von Zeit zu Zeit veranlassen, Zustände zu ändern. Wenn das System keine Aktion der Zustandsmaschine 1100 erfordert, befindet sich die Zustandsmaschine 1100 im AUS-Zustand 1102, der einen Zustand darstellen kann, bei dem die Sensoren nicht verwendet werden, um ein Bewegungsereignis zu erkennen, und nicht kalibriert werden.
In einigen Ausführungsformen befindet sich die Zustandsmaschine 1100 vorzugsweise im AUS-Zustand 1102, der Mehrheit ihrer Laufzeit, um den Stromverbrauch zu minimieren. Um Gesten erkennen zu können, erfordert das System unter Umständen eine Kalibrierung. Die Kalibrierung kann eine Ausgangsbasis definieren, von der aus verschiedene Detektoren Daten exakt interpretieren können, die von einem oder mehreren Sensoren empfangen werden. Bei einer Ausführungsform muss unter Umständen ein Anwesenheitsmelder kalibriert werden, um das Vorhandensein eines Objektes und die Entfernung dieses Objektes vom System zu ermitteln. Ein Anwesenheitsmelder kann einen oder mehrere Ultraschallsensoren nutzen, um zu ermitteln, ob sich ein Objekt (beispielsweise ein Benutzer) innerhalb einer vorgegebenen Umgebung (z. B. des Erkennungsfeldes 530 von 5A) des Systems befindet. Während der Kalibrierung kann der Anwesenheitsmelder ein „statisches” Umgebungsmodell dieser vorgegebenen Umgebung erzeugen, indem ermittelt wird, welche Objekte in diesem Raum vorliegen. Somit gibt das statische Umgebungsmittel wieder, was der Anwesenheitsmelder „sieht”, wenn kein Objekt eine Geste auszuführen versucht. Dadurch kann der Anwesenheitsmelder „Echtzeit”-Sensordaten mit dem statischen Modell vergleichen, um zu ermitteln, ob ein „neues” Objekt vorhanden ist. Darüber hinaus kann das statische Modell ferner ermöglichen, dass der Anwesenheitsmelder „neue” Objekte erkennt, selbst wenn sie sich nicht innerhalb der vorgegebenen Umgebung bewegen.
Um mit der rechten Seite der FIG. zu beginnen, kann die Zustandsmaschine 1100 in einen pausierten Kalibrierungszustand 1112 übergehen, wenn das System einen Selbsttest- oder Kalibrierungsprozess beginnt (bei Schritt 1110). Der Zustand 1112 kann eine Bedingung wiedergeben, bei der die Kalibrierung noch nicht begonnen hat, oder bei der die Kalibrierung verschoben wurde, da eine durch einen Bewegungsmelder 1114 erkannte kürzliche Bewegung vorliegt. Der Bewegungsmelder 1114 kann beispielsweise einen PIR-Sensor nutzen und wird im Folgenden ausführlicher erörtert. Wenn der Bewegungsmelder 1114 eine Bewegung erkennt, kann die Zustandsmaschine in den pausierten Kalibrierungszustand 1112 zurückkehren. Wenn keine Bewegung erkannt wird, kann die Zustandsmaschine in den Kalibrierungszustand 1116 übergehen. Im Zustand 1116 können ein oder mehrere Ultraschallsensoren das statische Umgebungsmodell erzeugen. Wenn die Kalibrierung abgeschlossen ist (bei Schritt 1118), kann die Zustandsmaschine in den AUS-Zustand 1102 übergehen.
Eine Ausführungsform zum Erzeugen eines statischen Umgebungsmodells wird nun erörtert. Im Folgenden wird in Verbindung mit 18 auch eine alternative Ausführungsform zum Erzeugen eines statischen Umgebungsmodells erörtert. Das Modell kann durch eine Matrix von Entfernungen definiert werden, die im Erkennungsfeld jedes Ultraschallsensors (z. B. der Ultraschallsensoren 320 von 3) erkannt wurden. Die Matrix diskretisiert die erkannten Entfernungen in getrennte Datenpuffer (buckets), die mit Zählwerten gefüllt werden, wobei es die Zählwerte dieser Datenpuffer sind, die das statische Umgebungsmodell definieren. Die Matrix kann eine n-m-Matrix sein, die durch R_ij ^s definiert ist, wobei S ein bestimmter Ultraschallsensor ist, i der Index eines Entfernungsdatenpuffers (distance bucket, db_i) ist und j der Index der Abtastung ist. Eine Gesamtzahl von m Abtastungen kann aufgenommen werden, wobei m eine Ganzzahl ist. Bei einer Ausführungsform kann m beispielsweise 100 betragen. Eine Abtastgröße von einhundert kann erreicht werden, indem jeder Ultraschallsensor 10 Sekunden lang mit einer Abtastrate von 10 Hertz kalibriert wird. Wie oben erörtert, können im System mehrere Ultraschallsensoren vorliegen. Unter Bezugnahme auf das System 400 kann der Ultraschallsensor S beispielsweise der Sensor 420 oder 422 sein. Jeder Entfernungsdatenpuffer (db_i) gibt eine bestimmte Entfernung wieder, die durch den Ultraschallsensor erkannt werden kann. Die Entfernungsdatenpuffer können von einer kleinsten Entfernung bis zu einer größten Entfernung reichen, und jeder Datenpuffer kann sich durch eine vorgegebene Auflösung unterscheiden. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform die kleinste Entfernung ca. 660 mm betragen, der Datenpuffer mit der größten Entfernung kann ca. 3333 mm betragen, und die Auflösung kann ca. 60 mm betragen. Daher kann gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform der erste Entfernungsdatenpuffer (db₁) bei 660 mm vorliegen, der zweite (db₂) kann bei 720 mm vorliegen, der dritte (db₃) kann bei 780 mm vorliegen und so weiter, sodass der letzte Entfernungsdatenpuffer bei 3333 mm vorliegt.
Rijs ist die Anzahl von Entfernungen innerhalb einer vorgegebenen Nähe des Entfernungsdatenpuffers (db_i), die bei der Iteration j durch den Ultraschallsensor S festgestellt wurden. Bei einer Ausführungsform kann eine festgestellte Entfernung (distance, d) innerhalb eines bestimmten Entfernungsdatenpuffers vorliegen, wenn (db_i) – 30 < d < (db_i) + 30 ist. Die ±30-Werte können die Grenzen der vorgegebenen Nähe eines jeden Entfernungsdatenpuffers definieren. Beispielsweise wird angenommen, dass i = 5 ist, j = 12 ist und db₅ = 1000 mm ist, und es wird ferner angenommen, dass der Ultraschallsensor S bei der Abtastiteration 12 Entfernungen (d) bei 990 mm und 1013 mm erkannt hat. Infolgedessen weist R_5,12 ^s den Wert 2 auf.
Jeder Ultraschallsensor wird kalibriert, und es wird ihm sein eigenes R-Modell zugewiesen. Beispielsweise wird unter Bezugnahme auf das System 400 ein R-Modell für die Ultraschallsensoren 420 und 422 kalibriert. Sobald die R-Modelle für die Ultraschallsensoren erhalten wurden, können zwei weitere Datenreihen definiert werden: r^S und q^S. r^S ist eine Datenreihe, die die Mittel für jeden Entfernungsdatenpuffer enthält. Somit ist r_i ^S = Summe_j=1,...,m(R_ij ^S)/m. In dieser Datenreihe vorkommende relativ große Werte können das Vorhandensein eines Objektes wiedergeben. q^S ist eine Datenreihe, die die Varianzen für jeden Entfernungsdatenpuffer enthält. Somit ist q_i ^S = Varianz_j=1,...,m(R_ij ^S). In dieser Datenreihe vorkommende relativ große Werte können auf Objekte hinweisen, die nur zeitweise zu sehen oder schlecht zu erkennen sind. Die Kante eines Tisches, ein Deckenventilator oder ein Stück schallschluckendes Material sind Beispiele von Objekten, die zu einer relativ großen Varianz führen können. Die Kenntnis, welche Entfernungen mit Störeinflüssen behaftet sind, kann einem Anwesenheitsmelder besser ermöglichen, die falsche Erkennung eines „neuen” Objektes zu vermeiden.
12 stellt veranschaulichende Diagramme 1200 und 1210 dar, die die Grundlage zur Kalibrierung zweier unterschiedlicher Ultraschallsensoren gemäß einem Beispielszenario bilden können. Insbesondere kann das Diagramm 1200 eine r^S-Kurve 1201 aufweisen, die den Mittelwerten entspricht, die zu einem ersten Ultraschallsensor (z. B. Sensor 420) gehören. Das Diagramme 1210 kann eine r^S-Kurve 1211 aufweisen, die den Mittelwerten entspricht, die zu einem zweiten Ultraschallsensor (z. B. Sensor 422) gehören. Die X-Achse zeigt die Entfernung (in Fuß) und die Y-Achse gibt die Mittelwerte wieder. Die im Diagramm 1200 mit 1202 bis 1205 und im Diagramm 1210 mit 1212 bis 1214 bezeichneten Spitzen können erkannte Objekte wiedergeben. Beispielsweise wurden im Diagramm 1200 Objekte in Entfernungen von ca. 3,9 Fuß, 5,4 Fuß, 7,8 Fuß und 9,4 Fuß erkannt.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 11 und unter besonderer Bezugnahme auf die linke Seite der FIG. kann die Zustandsmaschine 1100 wie gezeigt in den KEINE-Aktivität-Zustand 1122 übergehen, wenn das System in einen Zustand eintritt (Schritt 1120), der eine Bewegungs- oder andere Gestenaktion eines Benutzers feststellt. Beispielsweise kann im Kontext eines Gefahrenmeldesystems das System erwarten, eine auf einem Benutzer beruhende Bewegung zu überwachen, um eine Alarm- oder Voralarmansage verstummen zu lassen, sodass eine Bewegungsüberwachung unter Umständen jetzt nicht mehr notwendig ist. Der KEINE-Aktivität-Zustand 1122 kann einen Zustand wiedergeben, bei dem keine Bewegung erkannt wurde und gegenwärtig kein Benutzer anwesend ist. Darüber hinaus werden die Ultraschallsensoren nicht verwendet und können ausgeschaltet werden, wenn sich die Zustandsmaschine 1100 im Zustand 1122 befindet.
Wenn der Bewegungsmelder 1124 (z. B. ein Detektor, der PIR-Sensordaten nutzt) keine Bewegung erkennt, kann die Zustandsmaschine 1100 im KEINE-Aktivität-Zustand 1122 verbleiben. Der Bewegungsmelder 1124 kann den Prozess zur Segmentierung von PIR-Sensordaten nutzen, um die Amplitude (z. B. y_Amplitude) jedes erkannten Bewegungsereignisses mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Wenn die Amplitude einem Schwellenwert entspricht oder diesen überschreitet, kann der Bewegungsmelder 1124 schlussfolgern, dass sich ein Objekt innerhalb des Sichtfeldes des PIR-Sensors bewegt hat. In einigen Ausführungsformen ist der Bewegungsmelder 1124 derselbe wie der Bewegungsmelder 1114. Wenn der Bewegungsmelder 1124 keine Bewegung erkennt, kann die Zustandsmaschine 1100 in den Bewegung-erkannt-Zustand 1126 übergehen. Der Bewegung-erkannt-Zustand 1126 kann einen Zustand wiedergeben, bei dem ein Strahlungserfassungssensor wie zum Beispiel ein PIR-Sensor oder ein optischer Sensor eine Bewegung mindestens eines Objektes erkannt hat, aber keine Bestätigung vorliegt, dass sich das Objekt innerhalb einer vorgegebenen Umgebung des Systems befindet.
Der Anwesenheitsmelder 1128 kann überprüfen, ob sich ein Objekt innerhalb einer Umgebung des Systems befindet. Der Anwesenheitsmelder 1128 kann auf der Grundlage von Echtzeit-Ultraschallsensordaten ein „dynamisches” Modell aufbauen und mit dem statischen Modell vergleichen, um zu ermitteln, ob ein „neues” Objekt vorhanden ist. Wenn kein Vorhandensein erkannt wird, kann die Zustandsmaschine zum Bewegungsmelder 1124 zurückkehren. Wird ein Vorhandensein erkannt, kann die Zustandsmaschine in den Objekt-vorhanden-Zustand 1130 übergehen. Der Objekt-vorhanden-Zustand 1130 kann wiedergeben, dass sich ein Objekt innerhalb einer vorgegebenen Umgebung des Systems befindet. Wenn sich das System im Objekt-vorhanden-Zustand 1130 befindet, kann es eine Ansage und/oder einen optischen Hinweis bereitstellen, um den Bewohner bzw. die Bewohnerin darüber zu informieren, dass er bzw. sie gegenwärtig als anwesend erkannt wird und das System bereit ist, vom Bewohner bzw. von der Bewohnerin eine Gesteneingabe zu empfangen. Die Bereitstellung der Ansage und/oder des optischen Hinweises kann es dem Bewohner oder der Bewohnerin erleichtern, sich in einem geeigneten Sichtfeld des Gefahrenmeldesystems so zu positionieren, dass das System besser unterscheiden kann, ob der Bewohner bzw. die Bewohnerin eine Geste ausführt.
Eine Ausführungsform zum Erzeugen eines dynamischen Umgebungsmodells wird nun erörtert, wobei im Folgenden eine alternative Ausführungsform in Verbindung mit den 18 bis 21 erörtert wird. Das dynamische Umgebungsmodell kann viele derselben Elemente verkörpern, die durch das Kalibrierungsmodul genutzt werden, um das statische Umgebungsmodell zu erzeugen. Dieses Modell kann durch eine Matrix von Entfernungen definiert werden, die im Erkennungsfeld jedes Ultraschallsensors (z. B. der Ultraschallsensoren 320 von 3) erkannt wurden. Die Matrix diskretisiert die erkannten Entfernungen in getrennte Datenpuffer (buckets), die mit Zählwerten gefüllt werden, wobei es die Zählwerte dieser Datenpuffer sind, die das dynamische Umgebungsmodell definieren. Die Matrix kann eine n-m-Matrix sein, die durch D_ij ^s ist, wobei S ein bestimmter Ultraschallsensor ist, i der Index eines Entfernungsdatenpuffers (distance bucket, db_i) ist und j der Index der Abtastung ist. Eine Gesamtzahl von m Abtastungen kann aufgenommen werden, wobei m eine Ganzzahl ist. Bei einer Ausführungsform kann m beispielsweise 20 betragen. Eine Abtastgröße von zwanzig kann zu einem zwei (2) zweiten Abtastfenster mit einer Abtastrate von 10 Hertz führen. Zu jedem der im System vorhandenen einen oder mehreren Ultraschallsensoren wird eine D-Matrix verwaltet. Jede D-Matrix wird mit neuen Sensordaten aktualisiert, und alte Daten können verworfen werden. Die in den D-Matrizen verwendeten Entfernungsdatenpuffer (db_i) können dieselben wie die Entfernungsdatenpuffer sein, die in den R-Matrizen verwendet werden (oben erörtert).
D_ij ^s ist die Anzahl von Entfernungen innerhalb einer vorgegebenen Nähe des Entfernungsdatenpuffers (db_i), die bei der Iteration j durch den Ultraschallsensor S festgestellt wurden. Die vorgegebene Nähe kann durch dieselben Einschränkungen wie bei den R-Matrizen eingegrenzt sein. Bei einer Ausführungsform kann eine festgestellte Entfernung (d) innerhalb eines bestimmten Entfernungsdatenpuffers vorliegen, wenn (db_i) – 30 < d < (db_i) + 30 ist. Der Mittelwert der in Echtzeit festgestellten Entfernungen kann durch d_i ^s = Summe_j=1 _,..., _m(D_ij ^S)/m definiert werden. Unter Verwendung von d_i ^S in Kombination mit den Kalibrierdatenreihen r_i ^S und q_i ^S kann der Anwesenheitsmelder 1128 Wahrscheinlichkeitswerte (c_i ^S) für jeden Entfernungsdatenpuffer ermitteln. Insbesondere können die Wahrscheinlichkeitswerte (c_i ^S) als c_i ^S = (r_i ^S – d_i ^S)²/q_i ^S für i = 1, 2, ..., n definiert werden. Der Wahrscheinlichkeitswert kann eine Wahrscheinlichkeit wiedergeben, dass die erkannte Entfernung bei einem bestimmten Entfernungsdatenpuffer die erwartete Varianz überschritten hat. Wenn c_i ^S einen vorgegebenen „Neues Objekt”-Varianzschwellenwert überschritten hat, kann der Anwesenheitsmelder 1128 schlussfolgern, dass ein neues Objekt am Entfernungsort des Entfernungsdatenpuffers (db_i) des Ultraschallsensors S vorhanden ist. Diese Entfernung kann hierin als „Anwesenheitsentfernung” bezeichnet werden. Der vorgegebene Varianzschwellenwert kann abgestimmt werden, um für den Anwesenheitsmelder 1128 einen gewünschten Ausgleich zwischen Spezifität und Empfindlichkeit zu erhalten. Beispielsweise kann das Erhöhen des Schwellenwertes die Empfindlichkeit verringern und die Spezifität erhöhen, und das Verringern des Schwellenwertes kann die Empfindlichkeit erhöhen und die Spezifität verringern.
Die Anwesenheitsentfernung des neuen Objektes kann anfänglich als u = (u_max + u_min)/2 definiert werden, wobei u die durchschnittliche Entfernung des neuen Objektes ist, u_max die maximale Entfernung des neuen Objektes ist und u_min die minimale Entfernung des neuen Objektes ist. Sofern gewünscht, kann eine Glättungsfunktion verwendet werden, um den Wert von u zu aktualisieren, um die Möglichkeit zu minimieren, dass die Genauigkeit der Entfernung des neuen Objektes durch Rauschen gestört wird. Beispielsweise kann nach Erhalt eines anfänglichen Entfernungswertes des neuen Objektes die folgende Glättungsfunktion verwendet werden: u = (a)(db_i) + (1 – a)u, wobei a im Bereich von 0,05 bis 0,1 liegen kann.
13 stellt veranschaulichende Kurvendiagramme 1300 und 1310 gemäß einem Beispielszenario dar. Beide Diagramme 1300 und 1310 weisen Kalibrierkurven und Echtzeitdatenkurven für zwei unterschiedliche Ultraschallsensoren auf. Insbesondere weist das Diagramm 1300 die r^S-Kurve 1201 (dieselbe Kurve wie in 12 dargestellt) und die Echtzeitdatenkurve 1301 auf, die zu einem ersten Ultraschallsensor gehört. Die Echtzeitdatenkurve 1301 kann der Mittelwert der in Echtzeit festgestellten Entfernungen sein, beispielsweise der oben beschriebene Wert d_i ^S. Beim Vergleich der Kurve 1201 mit der Kurve 1301 liegt eine relativ kleine Schwankung zwischen den beiden Kurven vor. Dies legt nahe, dass der zu den Kurven 1201 und 1301 gehörende Ultraschallsensor kein neues Objekt erkennt. Das Diagramm 1310 weist die r^S-Kurve 1211 (dieselbe Kurve wie in 12 dargestellt) und die Echtzeitdatenkurve 1311 auf, die zu einem zweiten Ultraschallsensor gehört. Ein Vergleich zwischen den Kurven 1211 und 1311 zeigt, ein neues Objekt in der Anwesenheitsentfernung 1320 vorliegen kann, die mit einer Entfernung von 9,3 Fuß (2,8 m) dargestellt ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 11, wobei sich die Zustandsmaschine 1100 im Objekt-vorhanden-Zustand 1130 befindet, kann die eine Gestenerkennungseinheit 1132 ermitteln, ob ein Benutzer eine Geste ausführt. Das heißt, dass die Gestenerkennungseinheit 1132 genutzt werden kann, wenn die Zustandsmaschine 1100 vom Bewegung-erkannt-Zustand 1126 in den Objekt-vorhanden-Zustand 1130 übergegangen ist. Die Gestenerkennungseinheit 1132 kann bei der Feststellung, ob der Benutzer eine Geste ausführt, Daten auswerten, die durch den Bewegungsmelder 1124 und/oder den Anwesenheitsmelder 1128 verarbeitet wurden. Bei einer Ausführungsform kann die Gestenerkennungseinheit 1132 eine Gruppe von Kriterien auf eine vorgegebene Anzahl von kürzlich empfangenen Bewegungserkennungsereignissen anwenden. Beispielsweise kann die vorgegebene Anzahl die letzten zwei, drei oder vier empfangenen Bewegungsereignisse sein. Bei einer vorgegebenen Anzahl von drei müssen alle drei Bewegungsereignisse die Kriterien erfüllen, damit die Gestenerkennungseinheit 1132 diese drei Bewegungsereignisse als vom Benutzer erzeugte Geste erkennt. Die vorgegebene Anzahl kann auf der Grundlage gewünschter Empfindlichkeits- und Spezifitätsparameter der Gestenerkennungseinheit 1132 ausgewählt werden. Beispielsweise kann sich bei einer Erhöhung der vorgegebenen Anzahl die Empfindlichkeit verringern und die Spezifität erhöhen. Umgekehrt kann sich bei einer Verringerung der vorgegebenen Anzahl die Empfindlichkeit erhöhen und die Spezifität verringern.
Einige der Kriterien können auf jedes Bewegungsereignis einzeln angewendet werden, und einige Kriterien können auf die Kombination der Bewegungsereignisse angewendet werden. Zu den Kriterien kann eine zeitliche Begrenzung der Bewegungsereignisdauer gehören. Wenn die Periode eines Bewegungsereignisses (z. B. t_Periode) die zeitliche Begrenzung der Bewegungsereignisdauer überschreitet, kann dieses Bewegungsereignis als für eine Geste ungeeignet eingestuft werden. Als Alternative zur zeitlichen Begrenzung können die Kriterien einen Bereich von Perioden angeben, in den die Periode jedes Bewegungsereignisses fallen muss. Die Kriterien können einen Bereich von Amplituden angeben, innerhalb dessen die Amplitude des Bewegungsereignisses (z. B. y_Amplitude) liegen muss, um als für ein Gestenereignis geeignet eingestuft zu werden. Der Bereich von Amplituden kann auf der Grundlage der oben definierten Anwesenheitsentfernung u variieren. Die Kriterien können auf die Amplituden jedes Bewegungsereignisses einen Standardabweichungsschwellenwert anwenden. Um die Bewegungsereignisse als geeignet einzustufen, muss daher die Amplitude jedes Bewegungsereignisses innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Standardabweichungen einer Durchschnittsamplitude der kombinierten Bewegungsereignisse liegen. Die Kriterien können außerdem Varianzschwellenwerte auf die Bewegungsereignisse anwenden. Um die kombinierten Ereignisse als geeignet einzustufen, muss daher die Varianz von Perioden kleiner als ein vorgegebener Varianzschwellenwert sein. In einigen Ausführungsformen kann die Gestenerkennungseinheit 1132 mehrere unterschiedliche Gesten erkennen.
Wenn die Gestenerkennungseinheit 1132 keine Gesten erkennt, kann die Zustandsmaschine zum Anwesenheitsmelder 1128 zurückkehren. Wird eine Geste erkannt, kann die Zustandsmaschine in den Geste-erkannt-Zustand 1134 übergehen. Sobald die Zustandsmaschine 1100 den Zustand 1134 erreicht, kann das System als Reaktion auf die Bestätigung, dass eine Geste erkannt wurde, entsprechende Maßnahmen ergreifen. Beispielsweise kann im Kontext des Gefahrenmeldesystems eine erkannte Geste dazu führen, dass ein laut ertönender Alarm verstummt, oder dazu, dass die Wiedergabe einer Voralarmansage beendet wird. Die Zustandsmaschine kann wie dargestellt in den AUS-Zustand 1102 übergehen, nachdem sie den Zustand 1134 erreicht.
Verschiedene Parameter im Anwesenheitsmelder 1128 können abgestimmt werden, um einen gewünschten Ausgleich zwischen Spezifität und Empfindlichkeit zu erhalten. Die Entfernungsauflösung kann ein abstimmbarer Parameter sein, der die Empfindlichkeit und Spezifität des Anwesenheitsmelders 1128 und dessen Kalibrierung verändern kann. Wie oben erwähnt, definiert die Entfernungsauflösung die Entfernungsdatenpuffer. Eine Erhöhung der Auflösung kann die Spezifität erhöhen und die Empfindlichkeit verringern. Beispielsweise kann durch Erhöhen der Auflösung ein neues Objekt mit genaueren Entfernungen erkannt werden, und es ist somit möglicherweise weniger wahrscheinlich, dass die Erkennung durch Objekte in der Umgebung gestört wird, aber das neue Objekt wird aufgrund einer relativ geringen Anzahl von Abtastung in jedem Entfernungsdatenpuffer unter Umständen falsch erkannt. Umgekehrt kann eine Verringerung der Auflösung die Spezifität verringern und die Empfindlichkeit erhöhen. Beispielsweise kann die Abtastgröße durch Verringerung der Auflösung erhöht werden, um eine robustere Statistik bereitzustellen, die den Wahrscheinlichkeitsfaktor erhöht, ob ein neues Objekt vorhanden ist, obwohl Objekte in der Umgebung unter Umständen störend wirken.
Der Varianzschwellenwert, um neue Objekte als vorhanden einzustufen, kann abgestimmt werden, um einen gewünschten Ausgleich zwischen Empfindlichkeit und Spezifität zu erhalten. Wie oben erörtert, ist der Varianzschwellenwert der Schwellenwert, der mit dem Wahrscheinlichkeitswert bei unterschiedlichen Entfernungen verglichen wird. Der Varianzschwellenwert kann ein abstimmbarer Parameter sein, der die Empfindlichkeits- und Spezifitätsparameter des Anwesenheitsmelders 1128 verändern kann.
Die 14A bis 14C stellen einen veranschaulichenden Prozess zum Betrieb eines Gefahrenmeldesystems mit Stummschaltfunktion durch Gesten gemäß einer Ausführungsform dar. Dieser Prozess kann beispielsweise bei einem Gefahrenmeldesystem umgesetzt werden, das mindestens einen Gefahrensensor eine Alarmerzeugungsschaltung, einen PIR-Sensor und mindestens einen Ultraschallsensor aufweist. Beispielsweise kann das Gefahrenmeldesystem wie oben erörtert das System 200, 300, 400 oder 500 sein. Beginnend mit Schritt 1002 werden Daten von mindestens einem Gefahrenmeldesensor empfangen. Beispielsweise können die Daten von einem oder mehreren Sensoren empfangen werden (z. B. vom Umgebungslichtsensor 322, Temperatur- und Feuchtesensor 323, Rauchmelder 324, CO-Sensor 325 und von Thermistoren 326). Die Sensordaten können analysiert werden, um zu ermitteln, ob in der Umgebung des Gefahrenmeldesystems ein Voralarmereignis oder ein Alarmereignis vorliegt. Ein Voralarmereignis kann dadurch charakterisiert sein, dass es ähnliche Sensordaten wie ein Alarmereignis aufweist, aber nicht dieselbe Größenordnung wie die, die ein Alarmereignis verursachen würde. Anders ausgedrückt kann ein Voralarmereignis Datenqualitäten zeigen, die einen ersten Schwellenwert überschreiten (der ausreicht, um ein Voralarmereignis auszulösen), aber kleiner als ein zweiter Schwellenwert sind (der ausreicht, um ein Alarmereignis auszulösen). Ein Alarmereignis kann Datenqualitäten zeigen, die gleich dem zweiten Schwellenwert sind oder diesen überschreiten und in einigen Ausführungsformen sogar einen dritten Schwellenwert überschreiten, der höher als der zweite Schwellenwert ist. In einigen Ausführungsformen kann das Alarmereignis als stummschaltbares Alarmereignis oder als nicht stummschaltbares Alarmereignis kategorisiert werden.
Ein stummschaltbares Alarmereignis ist ein Alarmereignis, bei dem ein akustischer Alarm stummgeschaltet werden kann (z. B. durch Drücken einer Taste an dem Gefahrenmeldesystem oder durch Ausführen einer Stummschaltgeste in einer Umgebung des Systems), und ein nicht stummschaltbares Alarmereignis ist ein Alarmereignis, bei dem der akustische Alarm nicht stummgeschaltet werden kann. Ein stummschaltbares Alarmereignis kann Datenqualitäten zeigen, die gleich einem zweiten Schwellenwert sind oder diesen überschreiten, aber kleiner als der dritte Schwellenwert sind. Ein nicht stummschaltbares Alarmereignis kann Datenqualitäten zeigen, die gleich dem dritten Schwellenwert sind. Unter Umständen ist eine unterschiedliche Kategorisierung von Alarmereignis notwendig, um die Anforderungen unterschiedlicher Rechtssysteme zu erfüllen. Beispielsweise kann der akustische Alarm in den Vereinigten Staaten von Amerika nicht ausgeschaltet werden, wenn die Datenqualitäten den dritten Schwellenwert überschreiten.
Nach dem Schritt 1402 geht der Prozess zu Schritt 1410 über. Bei Schritt 1410 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die Sensordaten des mindestens einen Gefahrenmeldesensors einen ersten Schwellenwert überschreiten, aber keinen zweiten Schwellenwert. Wenn die Ermittlung NEIN ergibt, kann der Prozess zu Schritt 1415 übergehen, der den Prozess zu Schritt 1402 zurückführt. Wenn die Ermittlung JA ergibt, kann das Gefahrenmeldesystem in einen Voralarmmodus wechseln, und der Prozess geht zu Schritt 1412 von 14B über. Bei Schritt 1412 kann eine Voralarmaufzeichnung wiedergegeben werden. Die Voralarmaufzeichnung kann eine beliebige geeignete Ansage sein, die über einen Lautsprecher des Gefahrenmeldesystems wiedergegeben wird. Die Voralarmaufzeichnung kann eine Information sein, die darauf hinweist das ein Alarm bevorsteht. Der Voralarm kann zudem einen Benutzer anweisen, ein Gestenereignis auszuführen, um zu verhindern, dass das Gefahrenmeldesystem seinen akustischen Alarm ertönen lässt, wenn Sensordaten empfangen werden, die auf das Vorliegen eines Alarmereignisses hinweisen. Bei Schritt 1413 werden Sensordaten überwacht, die von mindestens einem Objekterkennungssensor erfasst wurden. Die überwachten Sensordaten können Daten aufweisen, die von einem PIR-Sensor, einem oder mehreren Ultraschallsensoren oder einem beliebigen anderen Strahlungserkennungssensor oder Bilderfassungssensor erhalten wurden.
Bei Schritt 1414 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die überwachten Daten darauf hinweisen, dass ein Gestenereignis ausgeführt wurde. Wenn die Ermittlung NEIN ergibt, kann der Prozess zu Schritt 1415 übergehen, der den Prozess zu Schritt 1402 zurückführt. Wenn die Ermittlung NEIN ergibt, geht der Prozess zu Schritt 1416 über. Bei Schritt 1416 kann die Wiedergabe der Voralarmaufzeichnung enden. In einigen Ausführungsformen kann als Reaktion auf ein erkanntes Gestenereignis eine weitere aufgezeichnete Ansage wiedergegeben werden. Die weitere Ansage kann den Benutzer beispielsweise darüber informieren, dass das Gestenereignis erkannt wurde und der akustische Alarm vorübergehend deaktiviert wird. Bei Schritt 1417 wird ein akustischer Alarm vorbeugend stummgeschaltet, wenn die Sensordaten des mindestens einen Gefahrenmeldesensors einen zweiten Schwellenwert, aber keinen dritten Schwellenwert überschreiten. Daher verhindert das überwachte Gestenereignis, das vor den erhöhten Werten empfangen wurde, das Ertönen eines akustischen Alarms, wenn die Umgebungsbedingungen in dem und um das Gefahrenmeldesystem erhöhte Werte zeigen, die sonst ein Alarmereignis auslösen würden. Bei Schritt 1417 kann der Prozess zu Schritt 1415 übergehen, der den Prozess zu Schritt 1402 zurückführt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 14A kann der Prozess zu Schritt 1420 übergehen, wenn die Ermittlung bei Schritt 1410 NEIN ergibt. Bei Schritt 1420 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die Sensordaten des mindestens einen Gefahrenmeldesensors den zweiten Schwellenwert überschreiten, aber keinen dritten Schwellenwert. Wenn die Ermittlung JA ergibt, kann das Gefahrenmeldesystem in einen stummschaltbaren Alarmmodus wechseln, und der Prozess kann zu Schritt 1422 von 10C übergehen. Bei Schritt 1422 ertönt ein akustischer Alarm. Der akustische Alarm kann beispielsweise relativ laut und in regelmäßigen Abständen ertönen. Bei Schritt 1423 werden Sensordaten überwacht, die von mindestens einem Objekterkennungssensor erfasst wurden. Die überwachten Sensordaten können Daten aufweisen, die von einem PIR-Sensor, einem oder mehreren Ultraschallsensoren oder einem beliebigen anderen Bewegungserkennungssensor erhalten wurden.
Bei Schritt 1424 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die überwachten Daten darauf hinweisen, dass ein Gestenereignis ausgeführt wurde. Wenn die Ermittlung NEIN ergibt, kann der Prozess zu Schritt 1425 übergehen, der den Prozess zu Schritt 1402 zurückführt. Wenn die Ermittlung NEIN ergibt, geht der Prozess zu Schritt 1426 über. Bei Schritt 1426 kann der akustische Alarm stummgeschaltet werden. In einigen Ausführungsformen kann der akustische Alarm unabhängig von den Messwerten der Gefahrenmeldesensoren während eines vorgegebenen Zeitraums stummgeschaltet werden. Bei anderen Ausführungsformen kann der akustische Alarm während eines vorgegebenen Zeitraums stummgeschaltet werden, aber bei Bedarf auf der Grundlage von Messwerten des Gefahrenmeldesensors ertönen. Bei Schritt 1426 kann der Prozess zu Schritt 1425 übergehen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 14A kann der Prozess zu Schritt 1430 übergehen, wenn die Ermittlung bei Schritt 1420 NEIN ergibt. Bei Schritt 1430 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die Sensordaten des mindestens einen Gefahrenmeldesensors den einen dritten Schwellenwert überschreiten. Wenn die Ermittlung JA ergibt, kann das Gefahrenmeldesystem in einen nicht stummschaltbaren Alarmmodus wechseln, und der Prozess kann zu Schritt 1432 übergehen. Bei Schritt 1432 kann ein akustischer Alarm eine unbestimmte Zeit lang oder mindestens bis zu dem Zeitpunkt ertönen, an dem die Sensordaten des mindestens einen Gefahrenmeldesensors unter den dritten Schwellenwert absinken. Wenn die Ermittlung bei Schritt 1430 NEIN ergibt, kann der Prozess zurück zu Schritt 1402 übergehen.
Es versteht sich, dass die Bedingungen bei den Schritten 1410, 1420, 1430 lediglich der Veranschaulichung dienen und beliebige geeignete Bedingungen verwendet werden können, um zu ermitteln, ob ein Voralarmereignis oder Alarmereignis vorliegt. Beispielsweise sind verschiedene Bedingungen zur Ermittlung, ob Voralarm- oder Alarmereignisse vorliegen, in der gemeinsam abgetretenen, ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Nr. _/_,_ zu finden, die gleichzeitig mit dem vorliegenden Dokument eingereicht wurde (Aktenzeichen des Bevollmächtigten: GP-5743-00-US) und den Titel „Systems and Methods for Multi-Criteria Alarming” trägt.
15 stellt einen veranschaulichenden Prozess dar, bei dem gemäß einer Ausführungsform ein Gefahrenmeldesystem als Reaktion auf die Überwachung einer Geste einen akustischen Alarm stummschaltet. Beginnend mit Schritt 1502 wird als Reaktion auf ein erkanntes Gefahrenereignis ein akustischer Alarm ausgegeben. Beispielsweise kann das erkannte Gefahrenereignis das Vorhandensein von Rauch in der Umgebung des Gefahrenmeldesystems sein. Der akustische Alarm kann durch eine Tonerzeugungsschaltung wie beispielsweise den Alarm 334 von 3 ausgegeben werden.
Anschließend kann bei Schritt 1504 eine Aufzeichnung wiedergegeben werden, die Anweisungen darüber bereitstellt, wie der akustische Alarm zumindest vorübergehend stummzuschalten ist. Beispielsweise kann eine im Voraus aufgezeichnete Ansage über den Lautsprecher 318 von 3 wiedergegeben werden. In einigen Ausführungsformen kann die Aufzeichnung wiedergegeben werden, wenn das Gefahrenmeldesystem Bewegungen erkennt. Wenn beispielsweise ein Bewegungserkennungssensor wie z. B. ein PIR-Sensor Bewegungen innerhalb seines Sichtfeldes erkennt, kann dies die Wiedergabe der Aufzeichnung auslösen. Als weiteres Beispiel kann die Wiedergabe der Aufzeichnung ausgelöst werden, wenn ein Ultraschallsensor das Vorhandensein eines Objektes innerhalb seines Sichtfeldes erkennt.
Bei Schritt 1506 wird ein Objekt erkannt, das sich gemäß den Anweisungen der Aufzeichnung in einer Umgebung des Gefahrenmeldesystems bewegt. Bei diesem Schritt können ein oder mehrere Objekterkennungssensoren das Objekt erkennen, das sich innerhalb ihres jeweiligen Sichtfeldes befindet. Darüber hinaus können von diesen Sensoren erfasste Daten darauf hinweisen, dass ein Gestenereignis erkannt wurde. Das Gestenereignis kann eine beliebige Bewegung oder Kombination von Bewegungen sein. Bei einem Beispiel kann das Gestenereignis eine Winkbewegung eines Arms oder beider Arme sein.
Bei Schritt 1508 wird der akustische Alarm als Reaktion auf das Erkennen eines Objektes zumindest vorübergehend stummgeschaltet, das sich gemäß den Anweisungen der Aufzeichnung bewegt. Bei diesem Schritt wird der akustische Alarm als Reaktion auf einen Bestätigungsbefehl eines Benutzers ausgeschaltet. Der akustische Alarm kann während eines vorgegebenen Zeitraums ausgeschaltet bleiben, bevor er wieder eingeschaltet wird, wobei der Benutzer zu diesem Zeitpunkt unter Umständen ein weiteres Gestenereignis beginnen muss, um ihn stummzuschalten.
16 stellt einen veranschaulichenden Prozess zum Betrieb eines mit mindestens einem Ultraschallsensor ausgestatteten Gefahrenmeldesystems gemäß einer Ausführungsform dar. Beginnend bei Schritt 1602 kann die Alarmerzeugungsschaltung aktiviert werden, um einen akustischen Alarm auszugeben. Der akustische Alarm kann beispielsweise als Reaktion auf Daten aktiviert werden, die durch einen oder mehrere Gefahrenmeldesensoren empfangen wurden. Als Nächstes kann bei Schritt 1604 mindestens ein Ultraschall-Erkennungsfeld auf Vorhandensein mindestens eines Objektes überwacht werden. Beispielsweise kann das Ultraschall-Erkennungsfeld das Erkennungsfeld 530 von 5A oder 6D sein. Bei Schritt 1606 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob sich das mindestens eine Objekt gemäß einer Geste bewegt, während sich das mindestens eine Objekt in dem mindestens einen Ultraschall-Erkennungsfeld befindet. Beispielsweise können die sich bewegenden Arme der Person 600 in 6D ein Objekt sein, das sich gemäß einer Geste bewegt, während es sich innerhalb des Ultraschall-Erkennungsfeldes 530 befindet.
Bei Schritt 1608 wird die Alarmerzeugungsschaltung deaktiviert, um das Ausgeben des akustischen Alarms zu beenden, wenn festgestellt wird, dass sich das mindestens eine Objekt gemäß einer Geste bewegt, während sich das mindestens eine Objekt in dem mindestens einen Ultraschall-Erkennungsfeld befindet. Das sich bewegende Objekt und das sich innerhalb des Ultraschallfeldes befindende Objekt können identisch oder unterschiedlich sein. Beispielsweise kann sich unter kurzer Bezugnahme auf 6D der Körper der Person 600 innerhalb des Erkennungsfeldes 530 befinden, ohne sich zu bewegen, aber die Arme können sich im Erkennungsfeld 530 und außerhalb davon bewegen. Das Vorhandensein des Körpers kann ausreichen, um die Anwesenheitsanforderung innerhalb des Ultraschallfeldes zu erfüllen, und die Bewegung der Arme kann ausreichen, um die Gestenbewegung zu erfüllen.
17 stellt einen veranschaulichenden Prozess zum Betrieb eines mit einem PIR-Sensor und mindestens einem Ultraschallsensor ausgestatteten Gefahrenmeldesystems gemäß einer Ausführungsform dar. Beginnend mit Schritt 1702 kann ein akustischer Alarm als Reaktion auf ein Gefahrenereignis ausgegeben werden, das durch den mindestens einen Gefahrenmeldesensor erkannt wurde. Bei Schritt 1704 können Sensordaten von einem passiven Infrarotsensor (PIR-Sensor) empfangen werden. Der PIR-Sensor weist ein relativ breites Sichtfeld zum Erkennen der Bewegung mindestens eines Objektes auf. Bei Schritt 1706 werden Daten von mindestens einem Ultraschallsensor empfangen, wobei jeder Ultraschallsensor ein relativ schmales Sichtfeld zum Erkennen des Vorhandenseins des mindestens einen Objektes aufweist. Das schmale Sichtfeld ist kleiner als das breite Sichtfeld.
Danach können bei Schritt 1708 durch den PIR-Sensor und den mindestens einen Ultraschallsensor erfasste Daten verarbeitet werden. Die Daten können beispielsweise durch eine Steuerschaltung (z. B. den Systemprozessor 310) verarbeitet werden. Bei Schritt 1710 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob in den verarbeiteten Daten ein Gesten-Stummschaltereignis vorliegt. Beispielsweise kann die Steuerschaltung die Amplitude und die Periode von Kurven in den verarbeiteten Daten analysieren. Beispiele dieser Kurven werden oben in Verbindung mit den 9A bis 9D erörtert. Danach endet das Ertönen des akustischen Alarms bei Schritt 1712, wenn festgestellt wird, dass das Gesten-Stummschaltereignis vorliegt.
Alternative Ausführungsformen zum Kalibrieren der Ultraschallsensoren, zum Erkennen des Vorhandenseins neuer Objekte unter Verwendung der Ultraschallsensoren und des Erkennens einer Geste werden mm unter gelegentlicher Bezugnahme auf die Zustandsmaschine von 11 erörtert. Nunmehr wird die Kalibrierung der Ultraschallsensoren erörtert. Insbesondere kann der auf der rechten Seite von 11 dargestellte Kalibrierungsprozess realisiert werden, indem ein Histogramm aller Entfernungen erzeugt wird, die durch jeden Ultraschallsensor erfasst wurden. Beim Erzeugen des Histogramms wird zu jedem durch den Ultraschallsensor erfassten Entfernungsdatenpuffer ein Zählwert addiert. Ein Entfernungsdatenpuffer kann zwischen einem vordefierten Bereich von Entfernungen vorliegen, die durch ein festes Intervall voneinander getrennt sind. Beispielsweise kann der Bereich zwischen einem Fuß und zehn Fuß liegen, wobei Datenpuffer 0,2 Fuß voneinander entfernt sind. Somit kann ein erster Entfernungsdatenpuffer zwischen 1 Fuß und 1,2 Fuß vorliegen, der nächste kann zwischen 1,2 Fuß und 1,4 Fuß vorliegen und der nächste kann zwischen 1,4 Fuß und 1,6 Fuß vorliegen usw., bis der letzte Datenpuffer 10 Fuß erreicht. Außerdem wird bei jeder erkannten Entfernung zu beiden benachbarten Datenpuffern ein Zählwert addiert. Wenn beispielsweise ein Objekt innerhalb eines Entfernungsdatenpuffers X erkannt wurde, wird ein Zählwert zum Entfernungsdatenpuffer X addiert, und es wird ein Zählwert zu den Entfernungsdatenpuffern X – 1 und X + 1 addiert. Das Hinzufügen von Zählwerten zu benachbarten Entfernungsdatenpuffern kann Abweichungen bei der Fähigkeit von Ultraschallsensoren zur Erkennung von Objekten in unterschiedlichen Entfernungen berücksichtigen.
Nachdem das Histogramm von Entfernungsdatenpuffern zu jedem Ultraschallsensor erhalten wurde, kann ein Filter darauf angewendet werden, um zu jedem Sensor eine Binärmatrix zu erzeugen. Die Binärmatrix gibt wieder, ob bei jedem Entfernungsdatenpuffer für den gesamten Bereich von Entfernungen ein Objekt vorliegt. Ein Objekt kann als bei einem bestimmten Entfernungsdatenpuffer vorliegend betrachtet werden, wenn die Anzahl von Zählwerten in diesem Datenpuffer einem durch den Filter festgelegten Schwellenwert entspricht oder diesen überschreitet. Somit kann eine diesem Entfernungsdatenpuffer entsprechende binäre „1” in der Binärmatrix gespeichert werden, wenn die Anzahl von Zählwerten bei einem gegebenen Datenpuffer dem Schwellenwert entspricht oder diesen überschreitet. Wenn die Anzahl von Zählwerten bei einem gegebenen Datenpuffer dem Schwellenwert nicht entspricht oder diesen nicht überschreitet, wird dieser Datenpuffer als binäre „0” gespeichert. Dieser Filterschwellenwert kann dazu beitragen, beliebiges Rauschen zu beseitigen, das im Histogramm vorliegen kann. In einigen Ausführungsformen kann der Filter gewährleisten, dass die binären Einsen, die in der Matrix verschiedenen Entfernungsdatenpuffern zugeordnet sind, einen Hinweis auf eine höhere Wahrscheinlichkeit als „Nicht” liefern, dass in diesen Entfernungen ein Objekt vorhanden ist. Eine beispielhafte Kalibriermatrix 1801 ist in 18 dargestellt, wobei C für eine binäre Kalibriermatrix für einen der Ultraschallsensoren steht. Wie dargestellt weist die Matrix 1801 n unterschiedliche Entfernungsdatenpuffer auf, die durch db₁, db₂, db₃ und so weiter bis dbn angegeben sind. Jede Position in der Matrix 1801 entspricht einem anderen Entfernungsdatenpuffer. Eine „1” zeigt an, dass bei diesem Entfernungsdatenpuffer ein Objekt vorhanden ist, und eine „0” zeigt an, dass bei diesem Entfernungsdatenpuffer kein Objekt vorhanden ist. Eine Kalibriermatrix kann in regelmäßigen Intervallen (z. B. einmal täglich) zu jedem Ultraschallsensor erhalten werden.
Während der Verwendung des Ultraschallsensors, bei der keine Kalibrierung stattfindet, zum Beispiel während der Ausführung der linken Seite des Flussdiagramms von 11 und insbesondere für den Erkennungsschritt des Vorhandenseins 1128, kann zu jedem Ultraschallsensor eine binäre Echtzeit-Sensormatrix erzeugt werden. Dieselben Kriterien, die zum Erzeugen der Kalibriermatrix verwendet werden, können zum Erzeugen einer Sensormatrix verwendet werden. Eine beispielhafte Echtzeit-Sensormatrix 1811 ist in 18 dargestellt, wobei S für eine binäre Echtzeit-Sensormatrix für einen der Ultraschallsensoren steht. Wie dargestellt weist die Matrix 1811 dieselbe Anzahl von Entfernungsdatenpuffern wie die Matrix 1801 auf, und jede Position in der Matrix 1811 ist je nachdem, ob ein Objekt als vorhanden erkannt wurde, entweder mit einer „1” oder „0” belegt.
Ein Vergleich zwischen der Matrix 1801 und der Matrix 1811 zeigt an, ob beliebige neue Objekte hinzugefügt wurden oder beliebige alte Objekte verloren gegangen sind. Ein Objekt wird hinzufügt, wenn die Echtzeit-Sensormatrix das Vorhandensein eines Objektes bei einem bestimmten Entfernungsdatenpuffer anzeigt, dass in der Kalibriermatrix nicht vorlag. Beispielsweise ergibt der Vergleich von db2 in beiden Matrizen, dass ein neues Objekt hinzugefügt wurde, da jetzt eine „1” in der Matrix 1811 vorliegt, wohingegen in der Kalibriermatrix 1801 bei diesem Entfernungsdatenpuffer zuvor kein Objekt vorlag. Ein Objekt ist verloren gegangen, wenn es als vorhandenes Objekt in der Kalibriermatrix vorliegt, aber in der Echtzeit-Sensormatrix als nicht mehr vorhanden erkannt wird. Ein Vergleich von db7 beider Matrizen ergibt, dass ein altes Objekt verloren gegangen ist, da die Matrix 1801 zuvor das Vorhandensein eines Objektes erkannt hat, aber gemäß der Matrix 1811 dieses Objekt nicht mehr vorhanden ist. Obwohl der Sensor beispielsweise während der Kalibrierung möglicherweise eine Wand bei db7 erkannt hat, verhindert während der Verwendung die Anwesenheit eines Benutzers unter Umständen, dass der Sensor diese Wand sieht.
Das Ergebnis des Vergleichs zwischen den Matrizen 1801 und 1811 kann anzeigen, dass ein Objekt vorhanden ist. Beliebige Formeln oder Kriterien können verwendet werden, um zu ermitteln, ob sich im Sichtfeld eines Ultraschallsensors ein Objekt befindet. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform ein Objekt als vorhanden angesehen werden, wenn die Anzahl hinzugefügter Objekte gleich oder größer als eine erste vorgegebene Anzahl (z. B. zwei) ist oder wenn die Anzahl neu hinzugefügter Objekte gleich oder größer als eine zweite vorgegebene Anzahl (z. B. eins) ist und die Anzahl verloren gegangener Objekte gleich oder größer als eine dritte vorgegebene Anzahl (z. B. eins) ist. Unter kurzer Bezugnahme auf 11 kann die Zustandsmaschine von 11 in den Objekt-vorhanden-Zustand 1130 übergehen, wenn der Vergleich zwischen den Matrizen 1801 und 1811 anzeigt, dass bei Schritt 1128 ein Objekt vorhanden ist.
Bei einer Ausführungsform können bei einem oder mehreren Ultraschallsensoren unterschiedliche Kriterien verwendet werden. Beispielsweise kann eine erste Gruppe von Kriterien verwendet werden, wenn die Gefahrenmeldeeinheit an der Decke montiert ist. Wenn die Gefahrenmeldeeinheit jedoch an einer Wand montiert ist, kann eine zweite Gruppe von Kriterien verwendet werden. Eine deckenmontierte Einheit erfordert möglicherweise weniger strenge Kriterien als eine wandmontierte Einheit. Diese unterschiedlichen Kriterien können in unterschiedlichen Stufen der Zustandsmaschine von 11 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Einheit, sofern sie mit einem Beschleunigungsmesser ausgestattet ist, anhand von Beschleunigungsmesserdaten ermitteln, wie sie montiert ist. Falls kein Beschleunigungsmesser oder eine andere Einheit vorhanden ist, die die Ausrichtung der Einheit anzeigt, kann die Einheit aus Daten, die von ihren Ultraschallsensoren erhalten werden, ableiten, wie sie montiert ist. Wenn beispielsweise der abgewinkelte Ultraschallsensor (z. B. Sensor 423) einen relativ großen Prozentsatz vorhandener Objekte (z. B. über 60%, über 70% oder über 80%) erkennt, kann daraus abgeleitet werden, dass die Einheit an der Wand montiert ist. Wenn sowohl der gerade als auch der abgewinkelte Sensor (z. B. die Sensoren 421 und 423) Objekte mit ungefähr gleichen Prozentsätzen erkennen, kann daraus abgeleitet werden, dass die Einheit an der Decke montiert ist.
Nachdem ein Objekt als vorhanden erkannt wurde, muss die Gestenerkennungseinheit 1132 möglicherweise wissen, welcher Ultraschallsensor das Vorhandensein des Objektes erkennt. Diese Ermittlung kann dynamisch vorgenommen werden, indem berechnet wird, welcher Sensor die größte Anzahl von Entfernungsänderungen aufweist. Die Anzahl von Entfernungsänderungen kann berechnet werden, indem die Anzahl neu hinzugefügter Objekte zur Anzahl verloren gegangener Objekte addiert wird. Beispielsweise beträgt unter Bezugnahme auf die Matrizen 1801 und 1811 von 18 die Anzahl von Entfernungsänderungen dieses konkreten Ultraschallsensors 2, da dort ein hinzugefügtes Objekt und ein verloren gegangenes Objekt vorliegt. Wenn beispielsweise die Anzahl von Entfernungsänderungen des anderen Ultraschallsensors (nicht dargestellt) eins beträgt, kann der den Matrizen 1801 und 1811 zugeordnete Ultraschallsensor als der eigentliche Sensor angesehen werden, der das Vorhandensein des Objektes erfasst. Wenn ein Sensor als „richtiger” Sensor ausgewählt wurde, kann die Zustandsmaschine bei diesem Sensor verbleiben, um zu ermitteln, ob bei Schritt 1132 eine Geste erkannt wird, bis er das Objekt nicht mehr sieht.
Darüber hinaus kann die Zustandsmaschine als Teil der Gestenerkennung bei Schritt 1132 einen Entfernungskonsolidierungsalgorithmus verwenden, um mögliche falsche Positive zu verringern. Der Entfernungskonsolidierungsalgorithmus kann in der Lage sein, Zeiträume zu ermitteln, in denen ein Bewohner innerhalb eines Sichtfeldes eines Ultraschallsensors erkannt wird und sich nicht näher zur oder weg von der Gefahrenmeldeeinheit bewegt. Beispielsweise kann der Entfernungskonsolidierungsalgorithmus unterscheiden, wenn ein Bewohner einen Raum betritt, der das Gefahrenmeldesystem enthält, wenn sich der Benutzer auf das Gefahrenmeldesystem zu- oder von diesem wegbewegt und wenn der Benutzer den Raum verlässt. Zur Minimierung oder Verhinderung falscher Positiver kann es wünschenswert sein, PIR-Gestenbewegungen zu ignorieren, sofern sich der Bewohner nicht relativ ruhig verhält. Auf diese Weise können beliebige PIR-Gestenbewegungen ignoriert werden, wenn sich der Bewohner bewegt (z. B. den Raum betritt oder verlässt). Wenn sich der Benutzer jedoch relativ ruhig verhält und seine bzw. ihre Arme und Hände bewegt, um eine Gestenbewegung auszuführen, kann diese Bewegung als mögliche Gestenbewegung verarbeitet werden.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 19A ist dort eine veranschaulichende Kurve 1901 dargestellt. Die Kurve 1901 kann Entfernungen wiedergeben, die im Laufe der Zeit durch einen der Ultraschallsensoren erkannt wurden. Bei einer Ausführungsform kann die Kurve 1901 auf Daten beruhen, die von dem Ultraschallsensor erhalten wurden, der zum Erkennen des Vorhandenseins des Objektes bestimmt wurde. Die Kurve 1901 kann erzeugt werden, indem die kürzeste Entfernung ermittelt wird, die während jeder Abtastperiode hinzugefügt wurde. Wie dargestellt wird bei der Zeit t1 eine neue Entfernung in einer relativ großen Entfernung vom Sensor (als d1 dargestellt) hinzugefügt, aber mit fortschreitender Zeit erscheinen die neuen hinzugefügten Entfernungen als abnehmende Entfernungen zum Sensor, bis sich die Entfernungen um d2 einpendeln. Ein Benutzer kann zwischen den Zeiten t1 und t2 einen Raum betreten und sich zwischen den Zeiten t2 und t3 nicht mehr auf den Sensor zu- oder von diesem wegbewegt haben. Der Benutzer bzw. die Benutzerinnen bewegte doch möglicherweise seine bzw. ihre Arme oder Hände zwischen den Zeiten t2 und t3. Nach der Zeit t3 hat der Benutzer möglicherweise den Raum verlassen, da die neuen hinzugefügten Entfernungen die Entfernung zum Sensor vergrößern.
Der Entfernungskonsolidierungsalgorithmus kann eine abgeleitete Kurve 1911 erzeugen, wie in 19B dargestellt, die auf der oben in Verbindung mit der 19A beschriebenen Abtastung der kürzesten Entfernung beruht. Die abgeleitete Kurve 1911 kann durch einen Absolutwert der Unterschiede der Kurve 1901 wiedergegeben werden. Wie dargestellt entsprechen die Spitzen der Kurve 1911 den relativ großen Entfernungsänderungen zwischen den Zeiten t1 und t2 und zwischen den Zeiten t3 und t4. Darüber hinaus entspricht der flache Teil der Kurve 1911 dem relativ konstanten Teil der Kurve 1901. Der Entfernungskonsolidierungsalgorithmus kann auf die Kurve 1911 einen Schwellenwert 1913 anwenden, um zu ermitteln, ob der Bewohner zur Ruhe gekommen ist. Wenn ein beliebiger Teil der Kurve 1911 den Schwellenwert 1913 überschreitet, kann angenommen werden, dass der Bewohner nicht zur Ruhe gekommen ist, und es werden keine Gestenverarbeitungseingänge verarbeitet, während die Kurve 1911 als nicht eingeschwungen betrachtet wird. Da die Kurven 1911 zwischen den Zeiten t1 und t2 sowie erneut zwischen den Zeiten t3 und t4 den Schwellenwert 1913 überschreitet, werden daher wie dargestellt innerhalb dieser Zeitrahmen möglicherweise keine Gesteneingänge berücksichtigt. Somit können diese PIR-Sensormesswerte unter Umständen verworfen werden, selbst wenn der PIR-Sensor entweder zwischen den Zeiten t1 und t2 oder den Zeiten t3 und t4 eine Winkbewegung erkennt. Wenn der PIR-Sensor beispielsweise jedoch zwischen den Zeiten t2 und t3 eine Bewegung erkennt, können die während dieses Zeitraums erhaltenen PIR-Sensordaten durch einen Gestenerkennungsalgorithmus verwendet werden.
Der Gestenerkennungsalgorithmus (beispielsweise der bei Schritt 1132 von 11 verarbeitete Algorithmus) kann während Perioden im eingeschwungenen Zustand, die durch den Entfernungskonsolidierungsalgorithmus ermittelt wurden, ermitteln, ob in den PIR-Sensordaten eine Gestenbewegung (z. B. Winken) vorliegt. Die PIR-Sensordaten können analysiert werden, indem zunächst die Spitzenwerte in den PIR-Sensordaten ermittelt werden. Spitzenwerte können beispielsweise unter Verwendung eines Verfahrens zur Erkennung von Flankenänderungen oder eines Verfahrens zur Erkennung von Nulldurchgängen ermittelt werden. Bei dem Verfahren zur Erkennung von Flankenänderungen können Änderungen von der positiven zur negativen Flanke ein Maximum eines Spitzenwertes kennzeichnen, und Änderungen vom Negativen zum Positiven können ein Minimum eines Spitzenwertes kennzeichnen. Bei Bedarf kann eine Hysterese in die Erkennungseinheit für Flankenänderungen integriert werden, um plötzliche und abrupte Flankenänderungen zu ignorieren. Dies lässt sich erreichen, indem Schwellenwerte angewendet werden, um Spitzenwerte als Maximum-Spitzenwert oder Minimum-Spitzenwert einzustufen. Damit ein Spitzenwert als Maximum-Spitzenwert gilt, muss die Kurve um einen vorgegebenen Zahlenwert unter den Maximum-Spitzenwert abfallen. Ist dies der Fall, kann der Spitzenwert als Maximum-Spitzenwert anerkannt werden. Dies kann vor einer Situation schützen, in der ein Spitzenwert erreicht wurde, die Kurve anschließend um einen winzigen Betrag abfällt und anschließend erneut bis zu einem weiteren Spitzenwert ansteigt. Hinsichtlich des Schwellenwertes würde dieser winzige Spitzenwert als Spitzenwert registriert werden. Dasselbe Grundprinzip gilt für Minimum-Spitzenwerte. Wenn ein Minimum-Spitzenwert erreicht wurde, muss die Kurve mindestens um einen vorgegebenen Betrag ansteigen. Sobald der Maximum- und Minimum-Spitzenwert gefunden wurde, können die Amplitude und Periode der Gesten ermittelt werden.
Beim Verfahren zur Erkennung von Nulldurchgängen wird ein Durchschnittswert der PIR-Sensordaten erhalten und mit den PIR-Sensorrohdaten verglichen. Nulldurchgänge treten auf, wenn der Durchschnittswert von PIR-Sensordaten die PIR-Sensorrohdaten schneidet. Die Amplitude und Periode der PIR-Sensordaten können aus den Nulldurchgängen erhalten werden. Bei einigen Anwendungen kann die Erkennungseinheit für Flankenänderungen besser geeignet sein, wohingegen die Erkennungseinheit für Nulldurchgänge bei anderen Anwendungen besser geeignet sein kann. Da beispielsweise winkähnliche Gestenbewegungen ziemlich einheitlich sind und dadurch ein relativ rauschfreies Signal erzeugen, kann die Erkennungseinheit für Flankenänderungen möglicherweise die besser geeignete Erkennungseinheit zum Erkennen von Winkbewegungen sein. Wenn die PIR-Daten einen relativ hohen Rauschanteil aufweisen, kann die Erkennungseinheit für Nulldurchgänge möglicherweise die besser geeignete Erkennungseinheit zum Erkennen von Bewegungen in den PIR-Daten sein.
Unabhängig von der verwendeten Erkennungseinheit werden die Amplitude und Periode jeder Gestenbewegung erhalten. Beispielsweise stellt 20 eine veranschaulichende Gestenkurve 2001 dar, die eine Winkgeste wiedergibt. Die Kurve 2001 weist eine Amplitude A1 und eine Periode P1 auf. Wenn die Amplitude und die Periode der Kurve vorgegebenen Kriterien entsprechen, werden die Amplitude und die Periode dieser Kurve in einem Ringpuffer von Winkgesten gespeichert. Die vorgegebenen Kriterien können die Ober- und Untergrenze der Amplitude und die Ober- und Untergrenze der Periode definieren. 21 stellt einen veranschaulichenden Puffer 2101 dar. Der Winkgesten-Ringpuffer kann eine feste Anzahl von Winkgesten speichern. Beispielsweise sind im Puffer 2101 wie dargestellt vier Winkgesten gespeichert. Sobald eine neue Winkgeste erhalten wird, die den vorgegebenen Kriterien entspricht, wird sie im Puffer abgelegt. Bei vollem Puffer kann die neue Winkgeste eine alte Winkgeste verdrängen. Auf diese Weise speichert der Puffer die neuesten Winkbewegungen, die den Kriterien entsprechen. Wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums keine Winkbewegungen empfangen werden, die den vorgegebenen Kriterien entsprechen, wird der Puffer gelöscht.
Bei zwei oder mehr im Puffer 2101 gespeicherten Winkbewegungen werden Paar-Kombinationen von Winkbewegungen verglichen, um zu ermitteln, ob ein Vergleich zwischen zwei Winkbewegungen einer Gruppe von Bedingungen entspricht. Wie in 21 dargestellt, sind drei unterschiedliche Paar-Kombinationen gezeigt, Pw1, Pw2 und Pw3. Pw1 kann ein Vergleich zwischen der Winkbewegung 1 sein, die A1 und P1 aufweist, und der Winkbewegung 2, die A2 und P2 aufweist. Pw2 kann ein Vergleich zwischen der Winkbewegung 2 sein, die A2 und P2 aufweist, und der Winkbewegung 3, die A3 und P3 aufweist. Pw3 kann ein Vergleich zwischen der Winkbewegung 3 sein, die A3 und P3 aufweist, und der Winkbewegung 4, die A4 und P4 aufweist. Bei Bedarf kann eine Paar-Kombination zwischen der Winkbewegung 1 und Winkbewegung 3 oder zwischen der Winkbewegung 2 und der Winkbewegung 4 hergestellt werden.
Bei jeder Paar-Kombination können die durchschnittliche Amplitude und die durchschnittliche Periode von zwei Winkbewegungen auf eine Gruppe von Bedingungen angewendet werden. Die Bedingungen können Ober- und Untergrenzen der durchschnittlichen Amplitude und Ober- und Untergrenzen der durchschnittlichen Periode angeben. Wenn die durchschnittliche Amplitude und die durchschnittliche Periode der Paar-Kombination den Bedingungen anspricht, können die beiden Winkbewegungen als zueinander passendes Winkbewegungspaar angesehen werden. In einigen Ausführungsformen kann ein zueinander passendes Winkbewegungspaar ausreichend sein, um als erkannte Winkgeste eingestuft zu werden. Bei anderen Ausführungsformen können zwei oder mehr zueinander passende Gestenpaare erforderlich sein, damit die PIR-Sensordaten als erkannte Winkgeste eingestuft werden können. Es versteht sich, dass der Paar-Vergleich mit PIR-Daten im eingeschwungenen und nicht eingeschwungenen Zustand vorgenommen werden kann und dass der Gestenerkennungsalgorithmus gemäß verschiedenen Ausführungsformen entscheiden kann, wie die Faktoren für den eingeschwungenen und nicht eingeschwungenen Zustand beim Auswerten der PIR-Daten am besten zu verwenden sind.
Es versteht sich, dass die Flussdiagramme, die in einer oder mehreren der 11, 14A bis 14C und 15 bis 17 dargestellt sind, lediglich der Veranschaulichung dienen und bestehende Schritte abgeändert oder weggelassen werden können, zusätzliche Schritte hinzugefügt werden können und die Reihenfolge bestimmter Schritte verändert werden kann.
Es versteht sich, dass, obwohl die Ausführungsformen hierin in Bezug auf ein Gefahrenmeldesystem beschrieben wurden, diese Ausführungsformen auch in einem beliebigen System oder in einer beliebigen Einheit verwendet werden können, bei denen es gewünscht ist, das Erfassen und Überwachen andere Ereignisse zu verwalten und gleichzeitig die Betriebsfunktionen einer oder mehrerer Komponenten dieses Systems bzw. dieser Einheit zu aktualisieren. Beispielsweise können zu den anderen Ereignissen auch Ereignisse gehören, die nicht notwendigerweise mit Gefahren wie Rauch, CO und Wärme im Zusammenhang stehen, sondern zu diesen können Bewegungserkennung, Schallerkennung und dergleichen gehören. Außerdem können Ereignisse berücksichtigt werden, die durch entfernt angeordnete Einheiten gemeldet werden. Beispielsweise können Sicherheitseinheiten wie z. B. Fenster- und Türsensoren sowie Bewegungserkennungssensoren, die Rückmeldungen an ein System liefern, andere Ereignisse einstufen.
Darüber hinaus können die in Bezug auf die 1 bis 21 beschriebenen Prozesse sowie beliebige andere Aspekte der Erfindung durch Software realisiert werden, aber sie können auch in Hardware, Firmware oder einer beliebigen Kombination aus Software, Hardware und Firmware realisiert werden. Außerdem können sie als maschinen oder computerlesbarer Code realisiert sein, der auf einem maschinen oder computerlesbaren Medium aufgezeichnet ist. Das computerlesbare Medium kann eine beliebige Datenspeichereinheit sein, die Daten oder Anweisungen speichern kann, die anschließend durch ein Computersystem gelesen werden können. Zu Beispielen des computerlesbaren Mediums gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Flash-Speicher, CD-ROMs, DVDs, Magnetbandspeichereinheiten und optische Datenspeichereinheiten. Das computerlesbare Medium kann außerdem auf Computersystemen verteilt sein, die über ein Netzwerk verbunden sind, sodass der computerlesbare Code in verteilter Weise gespeichert und ausgeführt wird. Beispielsweise kann das computerlesbare Medium unter Verwendung eines geeigneten Übertragungsprotokolls von einem elektronischen Teilsystem oder einer elektronischen Einheit auf ein anderes elektronisches Teilsystem oder eine andere elektronische Einheit übertragen werden. Das computerlesbare Medium kann computerlesbaren Code, computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem modulierten Datensignal verkörpern, beispielsweise in einer Trägerwelle oder in einem anderen Transportmechanismus, und es kann beliebige Informationsbereitstellungsmedien aufweisen. Ein moduliertes Datensignal kann ein Signal sein, bei dem eine oder mehrere seiner Eigenschaften so eingestellt oder geändert werden, dass Informationen im Signal codiert werden.
Es versteht sich, dass beliebige oder alle hierin erörterten Module als Softwarekonstrukt, Firmwarekonstrukt, eine oder mehrere Hardwarekomponenten oder als Kombination davon bereitgestellt sein können. Beispielsweise können beliebige oder mehrere der Module im allgemeinen Kontext von computerausführbaren Anweisungen wie z. B. Programmmodulen beschrieben sein, die durch einen oder mehrere Computer oder andere Einheiten ausgeführt werden können. Ein Programmmodul kann allgemein eine oder mehrere Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und/oder Datenstrukturen aufweisen, die eine oder mehrere bestimmte Aufgaben durchführen oder einen oder mehrere bestimmte abstrakte Datentypen realisieren können. Es versteht sich außerdem, dass die Anzahl, Konfiguration, Funktionalität und Verbindung der Module oder Zustandsmaschinen lediglich der Veranschaulichung dienen und die Anzahl, Konfiguration, Funktionalität und Verbindung bestehender Module abgeändert oder weggelassen werden kann, zusätzliche Module hinzugefügt werden können und die Verbindung bestimmter Module verändert werden kann.
Obwohl dem Fachmann nach dem Lesen der vorstehenden Beschreibung viele Veränderungen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung zweifellos klar sind, versteht es sich, dass die zur Veranschaulichung dargestellten und beschriebenen konkreten Ausführungsformen in keiner Weise als einschränkend anzusehen sind. Daher ist die Bezugnahme auf die Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsformen nicht als deren Schutzbereich einschränkend gedacht.

Claims

Gefahrenmeldesystem, umfassend: mindestens einen Gefahrenmeldesensor; eine Alarmerzeugungsschaltung, die betriebsfähig ist, als Reaktion auf ein von mindestens einem Gefahrenmeldesensor erkanntes Gefahrenereignis einen akustischen Alarm abzugeben; einen Passiv-Infrarotsensor (PIR-Sensor) mit einem breiten Sichtfeld zum Erkennen von Bewegung von mindestens einem Objekt; und mindestens einen Ultraschallsensor mit einem schmalen Sichtfeld zum Erkennen des Vorhandenseins von mindestens einem Objekt, wobei das schmale Sichtfeld kleiner als das breite Sichtfeld ist; und eine Steuerschaltung, die betriebsfähig ist: Daten zu verarbeiten, die von dem PIR-Sensor und dem Ultraschallsensor erfasst wurden; zu ermitteln, ob ein Gestenereignis in den verarbeiteten Daten vorliegt; und das Ertönen des akustischen Alarms zu beenden, wenn festgestellt wird, dass das Gestenereignis vorliegt.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, wobei sich das schmale Sichtfeld jedes des mindestens einen Ultraschallsensors innerhalb des breiten Sichtfeldes befindet.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, wobei das Gestenereignis eine Bewegung des mindestens einen Objektes umfasst, während sich mindestens ein Objekt innerhalb des schmalen Sichtfeldes befindet.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist, auf ein Gestenereignis hinweisende verarbeitete Daten zu verwerfen, wenn das mindestens eine Objekt, das für das Erzeugen des Gesten-Stummschaltereignisses verantwortlich ist, nicht innerhalb des schmalen Sichtfeldes angeordnet ist.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist, eine Abtastrate von Daten zu erhöhen, die vom PIR-Sensor erfasst wurden, wenn das mindestens eine Objekt innerhalb des schmalen Sichtfeldes vorhanden ist.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Ultraschallsensor eine Vielzahl von Ultraschallsensoren umfasst, und wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist, Daten zu verarbeiten, die von der Vielzahl von Ultraschallsensoren erfasst wurden.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Stromversorgungsbus; eine Stromversorgungs-Torschaltung, die den mindestens einen Ultraschallsensor selektiv mit dem Stromversorgungsbus verbindet oder von diesem trennt, wobei die Steuerschaltung ferner betriebsfähig ist: abhängig davon, ob der mindestens eine Gefahrenmeldesensor ein Gefahrenereignis überwacht, den Ultraschallgeber selektiv mit dem Stromversorgungsbus zu verbinden und von diesem zu trennen.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Lautsprecher, der betriebsfähig ist, eine aufgezeichnete Ansage wiederzugeben.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 8, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist, den Lautsprecher anzuweisen, die aufgezeichnete Ansage während des erkannten Gefahrenereignisses wiederzugeben.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 8, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist, den Lautsprecher anzuweisen, die aufgezeichnete Ansage während des erkannten Gefahrenereignisses und als Reaktion auf das Erkennen des Vorhandenseins des mindestens einen Objektes innerhalb des schmalen Sichtfeldes wiederzugeben.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 8, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist, den Lautsprecher anzuweisen, die aufgezeichnete Ansage als Reaktion auf ein Voralarm-Gefahrenereignis wiederzugeben, das durch den mindestens einen Gefahrenmeldesensor erkannt wurde.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 11, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist, den Lautsprecher zu veranlassen, zumindest vorübergehend die Wiedergabe der aufgezeichneten Ansage zu beenden, wenn das Gestenereignis als vorliegend ermittelt wird.
Gefahrenmeldesystem, umfassend: mindestens einen Gefahrenmeldesensor; eine Alarmerzeugungsschaltung, die betriebsfähig ist, einen akustischen Alarm ertönen zu lassen; einen Lautsprecher zum Wiedergeben einer aufgezeichneten Ansage; eine Gestenerkennungsschaltung, die betriebsfähig ist, ein Gestenereignis zu erkennen; und eine Steuerschaltung, die betriebsfähig ist: eine aufgezeichneten Ansage über den Lautsprecher wiederzugeben, wobei die aufgezeichnete Ansage Anweisungen an einen Benutzer zum Ausführen einer Geste in der Nähe des Gefahrenmeldesystems aufweist; Daten zu verarbeiten, die von der Gestenschaltung erfasst wurden, um zu ermitteln, ob das Gestenereignis ausgeführt wurde; und einen Zustand des Gefahrenmeldesystems als Reaktion auf eine Feststellung zu ändern, dass das Gestenereignis ausgeführt wurde.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 13, wobei die Steuerschaltung ferner betriebsfähig ist: den akustischen Alarm ertönen zu lassen, indem die Alarmerzeugungsschaltung als Reaktion darauf angewiesen wird, dass der mindestens eine Gefahrenmeldesensor ein Gefahrenereignis erkannt hat; die aufgezeichnete Ansage während des Gefahrenereignisses wiederzugeben; und den akustischen Alarm zur Änderung des Zustands des Gefahrenmeldesystems als Reaktion auf eine Feststellung zu ändern, dass das Gestenereignis ausgeführt wurde.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 14, wobei die Steuerschaltung ferner betriebsfähig ist: die aufgezeichnete Ansage wiederzugeben, wenn der mindestens eine Gefahrenmeldesensor ein Voralarmereignis erkennt; das Wiedergeben der aufgezeichneten Ansage zur Änderung des Zustands des Gefahrenmeldesystems als Reaktion auf eine Feststellung zu beenden, dass das Gestenereignis ausgeführt wurde.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 14, wobei die Gestenerkennungsschaltung einen Passiv-Infrarotsensor umfasst.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 14, wobei die Gestenerkennungsschaltung einen Ultraschallsensor umfasst.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 14, wobei der mindestens eine Gefahrenmeldesensor ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Rauchmelder, einem Kohlenmonoxidsensor, einem Thermistor, einem Luftfeuchtigkeitssensor und einer Kombination davon.
Gefahrenmeldesystem, umfassend: eine Alarmerzeugungsschaltung zum Erzeugen eines akustischen Alarms als Reaktion auf ein erkanntes Gefahrenereignis; mindestens einen Ultraschallsensor, wobei jeder Ultraschallsensor ein Erkennungsfeld zum Überwachen des Vorhandenseins von mindestens einem Objekt aufweist; und eine Steuerschaltung, die betriebsfähig ist: die Alarmerzeugungsschaltung anzuweisen, während des erkannten Gefahrenereignisses den akustischen Alarm auszugeben; und Sensordaten von mindestens einem Sensor, einschließlich des mindestens einen Ultraschallsensors, zu empfangen; die Sensordaten zu verarbeiten, um zu ermitteln, ob von den empfangenen Sensordaten eine Stummschaltgeste erfasst wurde; und die Alarmerzeugungsschaltung anzuweisen, das Ausgeben des akustischen Alarms zumindest vorübergehend zu beenden, wenn die Stummschaltgeste von den empfangenen Sensordaten erfasst wurde.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 19, wobei die Stummschaltgeste die Erkennung von mindestens einem Objekt umfasst, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist: beim Verarbeiten der Sensordaten nachzuprüfen, dass sich das mindestens eine Objekt innerhalb des Erkennungsfeldes des mindestens einen Ultraschallsensors befindet, um zu ermitteln, ob die Stummschaltgeste von den empfangenen Sensordaten erfasst wurde.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 19, wobei die Stromversorgung des mindestens einen Ultraschallsensors mithilfe einer Torschaltung ein- und ausgeschaltet werden kann, wobei die Steuerschaltung ferner betriebsfähig ist: den mindestens einen Ultraschallsensor während des erkannten Gefahrenereignisses selektiv einzuschalten.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 19, wobei die Sensordaten Ultraschallsensordaten und Bewegungssensordaten umfassen.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 19, wobei das Gefahrenmeldesystem gemäß einem aus wandmontierter Ausrichtung und deckenmontierter Ausrichtung montierbar ist.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 23, wobei der mindestens eine Ultraschallsensor einen wandmontierten Ultraschallsensor und einen deckenmontierten Ultraschallsensor umfasst.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 24, wobei die Steuerschaltung betriebsfähig ist, Sensordaten vom wandmontierten Ultraschallsensor zu nutzen, wenn sich das Gefahrenmeldesystem in der wandmontierten Ausrichtung befindet, und vom deckenmontierten Ultraschallsensor, wenn sich das Gefahrenmeldesystem in der deckenmontierten Ausrichtung befindet.
Gefahrenmeldesystem, umfassend: mindestens einen Gefahrenmeldesensor, der betriebsfähig ist, eine Umgebung in der Nähe des Gefahrenmeldesystems zu überwachen, wobei das Gefahrenmeldesystem gemäß einem aus einem Standby-Modus, Voralarmmodus und Alarmmodus arbeitet; eine Alarmerzeugungsschaltung, die betriebsfähig ist, im Alarmmodus einen akustischen Alarm ertönen zu lassen; einen Lautsprecher, der betriebsfähig ist, mindestens eine aufgezeichnete Ansage wiederzugeben; eine Gestenerkennungsschaltung, die betriebsfähig ist, die Umgebung auf eine Geste zu überwachen; und eine Steuerschaltung, die betriebsfähig ist: auf der Grundlage von Daten, die von dem mindestens einen Gefahrenmeldesensor erfasst wurden, eines aus Standby-Modus, Voralarmmodus und Alarmmodus auszuwählen; und wobei die Steuerschaltung, wenn sich das Gefahrenmeldesystem im Voralarmmodus befindet, ferner betriebsfähig ist: über den Lautsprecher eine aufgezeichnete Ansage wiederzugeben; zu erkennen, ob die Geste von der Gestenerkennungsschaltung überwacht wird; und die Alarmerzeugungsschaltung vorbeugend zu deaktivieren, wenn die Geste erkannt wird und die von dem mindestens einen Gefahrenmeldesensor erfassten Daten ausreichen, um den Systembetrieb vom Voralarmmodus in den Alarmmodus zu ändern.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 26, wobei die Gestenerkennungsschaltung Folgendes umfasst: einen Passiv-Infrarotsensor (PIR-Sensor) mit einem breiten Sichtfeld zum Erkennen von Bewegung von mindestens einem Objekt; und mindestens einen Ultraschallsensor mit jeweils einem schmalen Sichtfeld zum Erkennen des Vorhandenseins von mindestens einem Objekt, wobei das schmale Sichtfeld kleiner als das breite Sichtfeld ist.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 27, wobei die über die Lautsprechersteuerschaltung während des Voralarmmodus wiedergegebene aufgezeichnete Ansage eine Anweisungsansage umfasst.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 28, wobei die Steuerschaltung ferner betriebsfähig ist, als Reaktion auf eine erkannte Geste eine Bestätigungsansage wiederzugeben.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 26, wobei der Alarmmodus einen stummschaltbaren Alarmmodus und einen nicht stummschaltbaren Alarmmodus umfasst.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 30, wobei die Steuerschaltung ferner betriebsfähig ist, die vorbeugende Deaktivierung der Alarmerzeugungsschaltung zuzulassen, während sich das System im stummschaltbaren Alarmmodus befindet.
Gefahrenmeldesystem nach Anspruch 30, wobei die Steuerschaltung ferner betriebsfähig ist, die vorbeugende Deaktivierung der Alarmerzeugungsschaltung zu beenden, während sich das System im nicht stummschaltbaren Alarmmodus befindet.
Gestenerkennungssystem, umfassend: einen Passiv-Infrarotsensor (PIR-Sensor), der betriebsfähig ist, eine Bewegung von mindestens einem Objekt zu erkennen; einen Ultraschallsensor, der betriebsfähig ist, das Vorhandensein von mindestens einem Objekt zu erkennen; und eine Schaltung, die betriebsfähig ist: den Ultraschallsensor zur Erzeugung eines statischen Umgebungsmodells zu verwenden; den Ultraschallsensor zur Erzeugung eines dynamischen Umgebungsmodells zu verwenden; und das dynamische Modell mit dem statischen Modell zu vergleichen, um zu ermitteln, ob mindestens ein neues Objekt vorhanden ist.
System nach Anspruch 33, wobei das statische Modell eine erste Matrix erkannter Entfernungen umfasst, wobei jede erkannte Entfernung durch einen Entfernungsbereich wiedergegeben ist.
System nach Anspruch 34, wobei das statische Modell eine zweite Matrix aus Varianzen zu jeder erkannten Entfernung umfasst.
System nach Anspruch 35, wobei das dynamische Modell eine dritte Matrix erkannter Entfernungen umfasst, wobei jede erkannte Entfernung durch einen entsprechend ähnlichen Entfernungsbereich wie jeder Entfernungsbereich in der ersten Matrix wiedergegeben ist.
System nach Anspruch 36, wobei die Schaltung betriebsfähig ist, auf der Grundlage der ersten, zweiten und dritten Matrix Wahrscheinlichkeitswerte zu ermitteln, wobei, wenn der zu einer Entfernung gehörende Wahrscheinlichkeitswert einen Varianzschwellenwert überschreitet, ein Objekt als in dieser Entfernung vorhanden erkannt wird.
System nach Anspruch 33, wobei nach der Erkennung von mindestens einem Objekt als vorhanden die Schaltung betriebsfähig ist, PIR-Daten zu analysieren, um zu ermitteln, ob eine Geste erkannt wurde.
System nach Anspruch 38, wobei die Schaltung betriebsfähig ist, PIR-Daten zu analysieren, wobei jedes Bewegungsereignis gemäß mindestens einem aus Amplitudeneigenschaften und Periodeneigenschaften analysiert wird.
System nach Anspruch 33, wobei das statische Umgebungsmodell ein kalibriertes Histogramm von Entfernungsdatenpuffern umfasst, wobei jeder Entfernungsdatenpuffer zwischen einem Bereich von Entfernungen vorliegt, die jeweils durch ein festes Intervall voneinander getrennt sind, und wobei jeder Datenpuffer eine Binärzahl umfasst, die wiedergibt, ob ein Objekt in der zu diesem Datenpuffer gehörenden Entfernung erkannt wurde.
System nach Anspruch 40, wobei das dynamische Umgebungsmodell ein nicht kalibriertes Histogramm von Entfernungsdatenpuffern umfasst, wobei jeder Entfernungsdatenpuffer zwischen einem Bereich von Entfernungen vorliegt, die jeweils durch ein festes Intervall voneinander getrennt sind, und wobei jeder Datenpuffer eine Binärzahl umfasst, die wiedergibt, ob ein Objekt in der zu diesem Datenpuffer gehörenden Entfernung erkannt wurde.
System nach Anspruch 41, wobei die Schaltung ferner betriebsfähig ist, das kalibrierte und nicht kalibrierte Histogramm zu vergleichen, eine Anzahl hinzugefügter und verloren gegangener Objekte zu ermitteln, wobei ein Objekt hinzugefügt wird, wenn das nicht kalibrierte Histogramm das Vorhandensein eines Objektes bei einem bestimmten Entfernungsdatenpuffer anzeigt, das im kalibrierten Histogramm nicht vorhanden war, und wobei ein Objekt verloren gegangen ist, wenn es als Objekt im kalibrierten Histogramm vorliegt, aber im nicht kalibrierten Histogramm nicht mehr erkannt wird.
System nach Anspruch 42, wobei die Steuereinheit betriebsfähig ist, anzuzeigen, dass ein Objekt vorhanden ist, wenn die Anzahl einen Schwellenwert überschreitet.
System nach Anspruch 43, wobei sich der Schwellenwert je nach der Ausrichtung des Systems ändert.
System nach Anspruch 33, wobei die Schaltung betriebsfähig ist, PIR-Daten selektiv zu analysieren, wenn von dem neuen Objekt festgestellt wird, dass es ausreichend konsolidiert ist.
System nach Anspruch 45, wobei nach der Erkennung von mindestens einem Objekt als vorhanden und nach der Feststellung, dass es konsolidiert ist, die Schaltung betriebsfähig ist, Gestenereignisse in den PIR-Daten zu analysieren, um zu ermitteln, ob eine Geste erkannt wurde.
System nach Anspruch 46, wobei die Schaltung betriebsfähig ist, Spitzenwerte in den PIR-Daten, eine Amplitude zwischen benachbarten Spitzenwerten und eine Periode zwischen benachbarten Spitzenwerten zu ermitteln.
System nach Anspruch 47, wobei die Schaltung betriebsfähig ist, eines aus Flankenänderungserkennung oder Nulldurchgangserkennung zu verwenden, um die Spitzenwerte zu ermitteln.
System nach Anspruch 47, wobei die Schaltung betriebsfähig ist: zu ermitteln, ob die Amplitude und die Periode vorgegebenen Kriterien entsprechen; die Amplitude und die Periode als Gestenereignis in einem Ringpuffer zu speichern, wenn die vorgegebenen Kriterien erfüllt sind.
System nach Anspruch 49, wobei, wenn der Ringpuffer mindestens zwei darin gespeicherte Gestenereignisse aufweist, die Schaltung betriebsfähig ist, zu zwei Gestenereignissen gehörende Daten zu verwenden, um zu ermitteln, ob deren Daten für ein zusammenpassendes Gestenpaar geltende Bedingungen erfüllen, um als erkannte Geste eingestuft zu werden.