DE2854215B2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines längeren Bereichs mit Hilfe von mehreren in geringen Abständen vertikal > übereinander und quer zur Fahrtrichtung angeordneten, jeweils von Sender- und Empfängereinheiten begrenzten Wärmeschrankes, wobei die Empfängereinheiten bei einem sich in die Wärmeschranken hineinbewegenden Gegenstand über eine Auswerteelektronik auf einer

so Anzeigevorrichtung ein Lagesignal verursachen.

Aus der DE-OS 26 27 493 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, die im wesentlichen für die Zählung von Fahrzeugen bestimmt ist In der DE-OS 21 56 960 ist eine mit Doppellichtschranken arbeitende und für die

π Sicherung von Grenzen vorgesehene Anlage dargestellt und beschrieben. Ein ähnliches mit Doppellichtschranken arbeitendes System ist auch aus der GB-PS 9 84 398 bekannt. Die Verwendung von Doppellichtschranken ist vergleichsweise aufwendig. Auch fe,nlt jeder Anhalts-

Hi punkt dafür, Schrankenwände dieser Art für die Identifikation von Fahrzeugen, insbesondere Schiffen, nutzbar zu machen.

Aus der Fachzeitschrift LASER + Elektro-Optik No. 1/1975, S. 17, ist ein sogenannter Laser-Zaun bekannt.

r> Hierbei handelt es sich um übereinander angeordnete Lichtschranken, bei denen mehrere solcher »Lichtschrankenwändc« nebeneinander aufgestellt sind, so daß der Eindruck eines Zaunes entsteht, an dessen Pfählen jeweils mehrere Sender/Empfangcr-Einheiten

V) übereinander gestapelt befestigt sind, von denen Sender

und Empfänger jeweils in entgegengesetzte Richtung weisen. Auch diese Lichtschrankenanordnung ist für die

Identifikation von Fahrzeugen ungeeignet. Die DE-PS 22 23 230 behandelt ein Verfahren zur

Yi Überwachung der Durchlässigkeit der Atmosphäre entlang einer Fahrtstraße, bei dem ebenfalls Sender/ Empfänger-Einheiten eingesetzt werden, deren Sender und Empfänger jeweils in entgegengesetzte Richtung weisen und mit einem in einigem Abstand aufgebauten,

do ebenfalls aus Sender und Empfänger bestehenden weiteren MeBpIaIz zusammenarbeiten. Wenn sich in dem Bereich zwischen zwei Meßplätzen eine Sichtverschlechterung ergibt, indem beispielsweise eine Nebelbank die Intensität einer Lichtschranke schwächt, so

h^r> wird dies dem sich nahenden Kraftverkehr vor Erreichen der betroffenen Gegend angezeigt, so daß er sich auf dieses Hindernis einstellen bzw. seine Geschwindigkeit rechtzeitig mindern kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird in einem vollautomatischen Codieren von auf Wasserstraßen fahrenden Schiffen mit Hilfe von Wärmeschranken gesehen, so daß diese Schiffe sofort oder zu einem späteren Zeitpunkt ebenso vollautomatisch und ohne persönliche Inaugenscheinnahme wiedererkennbar sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wärmeschranken oberhalb einer Wasserstraße aufgestellt von dem Schiffsrumpf und den Deckaufbauten einer vorbeifahrenden Schiffes unterschiedlich lang unterbrochen werden, daß ferner vom Schiffsrumpf kurze 7,eit später eine zur untersten Wärmeschranke geringfügig in Fahrtrichtung versetzte Schwesterschranke unterbrochen wird und aus den Unterbrechungszeiten sowie dem Zeitverzug der versetzten Schwesterschranke über die Auswerteelektronik und einen Rechner die Teillängen der Deckaufbauten, die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und die Länge des Schiffes ermittelt werden. Mit dieser an sich bekannten Technik und einem daher vergleichsweise angemessenen Aufwand lassen sich Wasserstraßen sicherund ohne eine Sichtverbindung vollautomatisch überwachen. Ober ein Abtasten der Schiffskontur und -geschwindigkeit läßt sich gewissermaßen der Name des Schiffes herausfinden, aufgrund dessen dann verschiedene Folgemaßnahmen getroffen werden können.

Wenn es z. B. darauf ankommt, daß einem besonders großen Schiff auf einem bestimmten Wegabschnitt (vor einer Kanalweiche) kein zweites Schiff begegnen darf oder aber eine Irritierung der Schrankenanlage durch eine zufällige Begegnung von zwei Schiffen im Schrankenbereich unschädlich gemacht werden soll, so wird eine Weiterbildung der Erfindung darin gesehen, daß in Fahrtrichtung hinter der Schrankenanlage — im Mindestabstand der größten vorkommenden Schiffsklasse — wenigstens eine der Wiedererkennung des mit der ersten Anlage codierten Schiffes dienende weitere Schrankenanlage aufgestellt wird. Grundsätzlich können Wasserstraßen von beliebig vielen Anlagen gesäumt sein, -ie dann durch ein wiederholtes Abfragen in bestimmten Abständen ein entsprechend hohes Maß an Sicherheit bezüglich Existenz und Standort eines Schiffes ermöglichen. In der Regel reichen aber schon zwei Anlagen aus, wenn lediglich eine Codierung und anschließende Wiedererkennung ohne mehrfaches Vorbeifahre.; des Schiffes an ein und derselben Anlage erreicht bzw. die erwähnte Irritierung vermieden werden soll.

Was die von den einzelnen Meßstellen bzw. ihren Wärmeschranken gelieferten Ausgangssignale anbetrifft, so erfolgt deren Umwandlung zu digitalen Code-Zahlen zweckmäßigerweise dadurch, daß bei unterbrochener Wärmeschranke mit Hilfe eines elektronischen Zählers einmal die Schwingungen eines frequenzkonstanten Oszillators und zum anderen die Zeitdifferenz bei Beginn und Ende der Unterbrechung der zueinander versetzten unteren Wärmeschranken ausgezählt sowie einem elektronischen Zwischenspeicher eingegeben werden und aus diesen Werten nach beendeter Schiffsdurchfahrt zunächst die Geschwindigkeit durch Mittelwertbildung und anschließend aus der Geschwindigkeit und den gezählten Unterbrechungszeiten der übereinander angeordneten Wärmeschranken die Längen und Teillängen ermittelt werden.

Hinsichtlich der Gestaltung und Anordnung einer solchen Anlage ist es angebracht, daß die Sender für Schiffsrumpf und -aufbLJlcn, der Sender für die Schiffsgeschwindigkeit, die Empfänger für Schiffsrumpf und -aufbauten sowie der Empfänger für die Schiffsgeschwindigkeit an jeweils einem Masten über Kugelgelenke ausrichtbar befestigt und die Masten der Sender auf der einen sowie die Masten der Empfänger auf der anderen Wasserstraßenseite einander gegenüberliegend aufgestellt sind.

Bezüglich der konstruktiven Ausbildung von Sender und Empfänger ist es sodann vorteilhaft, wenn einmal die Strahlungsquelle des Senders im Brennpunkt einer

ίο Germaniumlinse und zwischen letzterer und der Strahlungsquelle eine über einen Synchronmotor angetriebene Modularscheibe angeordnet ist und wenn zum anderen der Detektor des Empfängers ebenfalls im Brennpunkt einer Germaniumlinse angeordnet und ihm eine selektive Verstärkereinheit sowie eine Stabilisierungseinheit nachgeschaltet sind. Auf diese Weise kann der Spannungspegel durch Änderung der Verstärkung für alle Wetterbedingungen näherungsweise konstant gehalten werden. Dadurch wiederum lassen sich Umwegsignale, wie sie beispielsweise «iurch ungewollte Reflexionen an Deckaufbauten entstehen über eine fest eingestellte nachfolgende Schwelle weitgehend vermeiden. Der Ausgang des Empfängers liefert dabei ein logisches Signal, wobei »0« = Unterbrechung, also Schiff vorhanden und »1« = keine Unterbrechung, also kein Schirf vorhanden bedeutet Dieser BITE ist für den Rechner erforderlich. Die Nachstabilisierungsstufe dagegen sorgt für eine zum Betrieb der Vorverstärkereinheit notwendige saubere Spannung. Dariiberhinaus

jo ist ein solchermaßen einfacher Aufbau von Sender und Empfänger mit teilweise im freien Handel erhältlichen Schalteinheiten für eine wirtschaftliche Gesamtkonzeption von Bedeutung, so daß auch hier ihr massierteres Aufstellen entlang von Wasserstraßen einen immer nach erträglichen Aufwand bedeutet

Um zu vermeiden, daß ein Empfänger die Sendesignale von benachbarten Wärmeschränken empfängt, ist es von Vorteil, daß die einzelnen Sender mit verschiedenen Frequenzen moduliert und die Empfän-

4n ger auf den ihnen jeweils zugeordneten Sender abgeglichen sind. Dabei können leicht realisierbare Modulationsfrequenzen gewählt werden, die eine hohe Stabilität des Abgleichs Sender/Empfänger gewährleisten und die trotzdem kein Übersprechen zwischen den Wärmeschranken zulassen. Die verschiedenen Modulationsfrequenzen lassen sich durch die Wahl des Motors sowie die Anzahl der Flügel der Modulationsscheibe bestimmen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind

3d Sender und Empfänger von je einem wasserdichten und über einen steuerbaren Wärmefühler heizbaren Gehäuse umgeben, dessen Sehfeld rund ausgebildet und mit einer verschwenkbaren Schutzklappe versehen ist. Durch das runde Sehfeld ist es möglich, die Ausrichtung von Sender und Emnfänger langfristig sicherzustellen, während die Schutzklappe einen dauernden Regen- und Wetterschutz bildet.

Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispie' der Erfindung näher erläutert,

M) wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt

Fig. I einen Kanal mit der erfindungsgemäßen Anlage,

IM F i g. 2 den Aufbau 'Jnes Pcares der in F i g. I einander gegenüberliegenden Sender und Empfänger — in vergrößertem Maßstab für sich herausgezeichnet,
Fig. 3 ein im Bereich erfindungsgemäßer Anlagen

den Kanal durchfahrendes Schiff und

F i g. 4 die dem Schiffsrumpf und seinen Deckaufbauten zugeordneten Wärmeschranken der aus den F i g. 1 und 3 ersichtlichen Anlagen.

Fig. I zeigt eine künstlich angelegte Wasserstraße 1 von etwa 200 m Breite, an deren Ufern die Wärmeschrankenanlage 2 aufgestellt ist. Eine solche Anlage arbeitet im breitbandigen 10 μιη-Bereicli und ist sowohl für natürliche als auch für künstliche Wasserstraßen (Kanäle) geeignet.

Im vorstehenden Ausführungsbeispiel bestehen die Anlagen 2 und 2' aus jeweils fünf Sendern 3 bis 8 auf dem — in Blickrichtung — linken Ufer, denen auf dem rechten Ufer die Empfänger 3' bis 8' gegenüberliegen. Die Sender 3 bis 7 und die Empfänger 3' bis T sind dabei in Abständen von ein bis zwei Metern auf je einem Mast 10 bzw. 10' mit Hilfe von Kugellagern 9 ausrichtbar befestigt. Bei eingeschalteter Anlage entstehen auf diese einer Oermaniumlinse bestehenden Empfangsoptik 22 sowie dem in ihrem Brennpunkt angeordneten pyrotechnischen Detektor 23 zusammen. Die Empfangsoptik fokussiert hierbei die Strahlung auf den Detektor. Von hier aus gelangt das Signal über die selektive Verstärkereinheit 24, in der es verstärkt und gleichgerichtet wird, in die Nachstabilisierungseinheit 25 und über die Verkabelung 26 zur Auswerteelektronik 29 bzw. dem Rechner30(Fig. 1). Die Verkabelung besteht aus je einem von jedem Empfänger 3' bis 8' zur Auswerteelckironik und Stromversorgung führenden Kabel. Auch die Sender sind über je ein Kabel 26 mit der Stromversorgung verbunden. Sender und Empfänger sind von wasserdichten Gehäusen 27 mit rundem Sehfeld 28 umgeben, wobei die Gehäuse über einen allerdings zeichnerisch nicht dargestellten Wärmefühler heizbar sind. Die von den im vorliegenden Ausführungsbeispiel

Τ» CISC IUIII UUICII gC-ltl IClICItC LItItCII dllgCUCUlClC Wärmeschranken 3" bis 7". Dieselben werden — wie in den Fig. J und 4 dargestellt — von den den Kanal bcfahrcndcn Schiffen 12 unterbrochen. Dem Schiffsrumpf 13 isi dabei die unterste Wärmeschranke 3" zugeordnet, während den sich höhenmäßig anschließenden Deckaufbauten 14 bis 17 die Wärmeschranken 4" bis 7" zugehören. Durch die aus F i g. 4 ersichtlichen, unterschiedlich langen Unterbrechungszeiten ι entsteht ein für das betreffende Schiff charakteristischer Code.

Ein weiteres spezifisches Kennzeichen, nämlich die Geschwindigkeit des betreffenden Schiffes, wird durch Sender und Empfänger 8 bzw. 8' sowie deren Wärmeschränke 8" gewonnen. Diese Schwesterschranke ist zu Sender 3, Empfänger 3' und der zugehörigen Wärmeschranke 3" um einige Meter horizontal in Fahrtrichtung versetzt angeordnet, so daß über den Zeitabstand, der zwischen der Unterbrechung der Schranke 3" und der Schranke 4" liegt, die Fahrtgeschwindigkeit ermittelt werden kann. Die Fahrtrichtung wird hierbei zusätzlich dadurch bestimmt, welche von den beiden Schranken 3" oder 8" als erste durchfahren wird.

Die hierfür verwendeten Sender 3 bis 8 bestehen gemäß Fig. 2 aus der Strahlungsquelle 18. die im Brennpunkt der z. B. aus einer Germaniumlinse bestehenden Sendeoptik 19 angeordnet ist. Dazwischen befindet sich die Modulatorscheibe 20, die durch den Synchronmotor 21 angetrieben wird. Jeder Sender ist mit einer anderen Frequenz moduliert und strahlt leicht gebündelt in Richtung des ihm zugeordneten Empfängers. Die Empfänger 3' bis 8' setzen sich — dem Signalverlauf folgend — aus der z. B. gleichfalls aus gelieferten Ausgangssignalc werden in der Auswerteelektronik 29 zu digitalen Code-Zahlen umgeformt: Sobald das Schiff 12 in eine Schranke hineinfährt, ihr Signal also unterbricht, beginnen mehrere elektronische Zähler für die Dauer der Unterbrechung Schwingungen eines frequenzkonstanten Oszillators auszuzählen. Diese Werte werden zwischengespeichert. Die Zeitdifferenzen, die beim Beginn und beim Ende der Strahlunterbrechunf durch den Schiffsrumpf 13 (Fig.4) bei der horizontal versetzt η Schwesterschranke 8" auftreten, werden ebenfalls mittels eines elektronischen Zählers ausgezählt und zwischengespeichelt. Hieraus ermittelt der Rechner 30 nach Beendigung der Schiffsdurchfahrt durch Bildung des Mittelwertes die Schiffsgeschwindigkeit. Aus der Geschwindigkeit und den gezählten Unterbrechungszeiten berechnet der Rechner anschließend die Längen und Teillängen des Schiffes und gibt die ermittelten Werte in Form von Code-Zahlen an die Datenübertragung weiter. Ein solchermaßen über seine Kontur und Geschwindigkeit mit Hilfe der Anlage 2 codiertes Schiff 12 kann durch wiederholtes Vorbeifahren an dieser oder der in F i g. 3 angedeuteten weiteren Anlage 2' derselben Art jederzeit und beliebig oft identifiziert bzw. wiedererkannt werden.

Bei einem anderen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es selbstverständlich auch möglich, jede Anlage 2 bzw. 2' mit mehr oder auch mit weniger Wärmeschranken sowie mit einer Schwesterschranke auszurüsten, die mit einer der Wärmeschranken zusammenarbeitet, die den Schiffsaufbauten zugeordnet ist, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche;

   j. Verfahren zur Überwachung eines längeren Bereichs mit Hilfe von mehreren in geringen Abständen vertikal übereinander und quer zur Fahrtrichtung angeordneten, jeweils von Senderund Empfängereinheiten begrenzten Wärmeschranken, wobei die Empfängereinheit«) bei einem sich in die Wärmeschränken hineinbewegenden Gegenstand über eine Auswerteelektronik auf einer Anzeigevorrichtung ein Lagesignal des Gegenstandes verursachen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeschranken (3" bis 7") oberhalb einer Wasserstraße (1) aufgestellt von dem Schiffsrumpf (13) und den Deckaufbauten (14 bis 17) eines vorbeifahrenden Schiffes (12) unterschiedlich lang unterbrochen werden, daß ferner vom Schiffsrumpf kurze Zeit später eine zur untersten Wärmeschranke (3") geringfügig in Fahrtrichtung versetzte Schwesterschranke (8") unterbrochen wird und aus den Unterbrechungszeiten sowie dem Zeitverzug der versetzten Schwesterschranke über die Auswerteelektronik (29) und einen Rechner (30) die Teillängen der Deckaufbauten, die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und die Länge des Schiffes ermittelt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Fahrtrichtung hinter der Schrankenanlage (2) — im Mindestabstand der größten vorkommenden Schiffsklasse — wenigstens eine der Wiedererkennnng des mit der ersten Anlage codierten Schiries (12) dienende weitere Schrankenanlage (2') aufgestellt wkd (F i g J).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei unterbrochene Wärmeschranke (3" bis 7") mit Hilfe eines elektronischen Zählers einmal die Schwingungen eines frequenzkonstanten Oszillators und zum anderen die Zeitdifferenz bei Beginn und Ende der Unterbrechung der zueinander versetzten unteren Wärmeschranken (3"; 8") ausgezählt sowie einem elektronischen Zwischenspeicher eingegeben werden und aus diesen Werten nach beendeter Schiffsdurchfahrt zunächst die Geschwindigkeit durch Mittelwertbildung und anschließend aus der Geschwindigkeit und den gezählten Unterbrechungszeiten der übereinander angeordneten Wärmeschranken (3" bis 7") die Längen und Teillängen ermittelt werden.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (3 bis 7) für Schiffsrumpf und -aufbauten (13 bis 17), der Sender

   (8) für die Schiffsgeschwindigkeit, die Empfänger (3' bis T) für Schiffsrumpf und -aufbauten sowie der Empfänger (8') für die Schiffsgeschwindigkeit an jeweils einem Masten (10 bis 10') über Kugelgelenke

   (9) ausrichtbar befestigt und die Masten der Sender auf der einen sowie die Masten der Empfänger auf der anderen Wasserstraßenseite einander gegenüberliegend aufgestellt sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (18) des Senders (3 bis 8) im Brennpunkt einer Germaniumlinse (19) und zwischen letzterer und der Strahlungsquelle eine über einen Synchronmotor (21) angetriebene Modulatorscheibe (20) angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem de vorausgehenden

   Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (23) des Empfängers (3^f bis 8') im Brennpunkt einer Germaniumlinse (22) angeordnet und ihm eine selektive Verstärkereinheit (24) sowie eine Stabilisierungseinheit (25) nachgeschaltet sind
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Sender (3 bis 8) mit verschiedenen Frequenzen moduliert und die Empfänger (3' bis 8') auf den ihnen jeweils zugeordneten Sender abgeglichen sind.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (3 bis 8) und Empfänger (3' bis 8') von je einem wasserdichten und über einen steuerbaren Wärmefühler heizbaren Gehäuse (27) umgeben sind, dessen Sehfeld rund ausgebildet und mit einer verschwenkbaren Schutzklappe (31) versehen ist