DE3109283C2 - Personensicherungs- und Ortungsgerät - Google Patents

Abstract

Personensicherungs- und Ortungssystem, einzusetzen zur Lawinenrettung im Skisport, zur Unfallverhütung in der Industrie und zur Personenüberwachung. Personengebundene Elektronik aller Art benötigt eine Stromversorgung, welche sich durch selbsttätige Aufladung, Bedienungsfreiheit, Wartungsfreiheit und Integration in ein unabdingbares Ausrüstungsteil des Trägers auszeichnet. Dies erreicht vorliegende Erfindung mit Hilfe des induktiven Stromversorgungssystems als Grundbaustein für alle Anwendungen durch Verwendung von stationären Primärinduktionsschleifen in Fußböden und Sekundärinduktionsschleifen in Schuhsohlen mit in Schuhabsätzen befindlichen Gleichrichter-, Akku- und Verbrauchereinheiten. Primär- und Sekundärinduktionsschleifen werden hierbei gemäß dem Transformatorprinzip von Wechselströmen durchflossen. Ein Temperaturdifferenzschalter Schuhinnen-Schuhaußentemperatur unterbricht die Stromversorgung, so bald die Schuhe abgestellt werden. Im Bereich Lawinenrettung erfolgt die Akkuladung in Seilbahnwartehallen (Fußbo den induktionsschleifen) und an Liften (Gummiinduktionsmatten). Bei Verschüttung setzt sich die Sende(Empfangs)einheit selbst tätig (Fotozellenverdunklung) in Betrieb und erlaubt eine beschleunigte Ortung mittels funkpeilähnlichem Verfahren. Im Bereich Unfallverhütung können durch personenseitige Dauersender bei Annäherung an Gefahrenbereiche Alarmfunktionen ausgelöst werden. Mit entsprechend plazierten frequenzselektiven Empfängern können die Wege von Personen .

Description

Die Erfindung betrifft ein Personensicherungs- und Ortungsgerät mit einem Sende-Empfänger, welches im Skisport, im Bergbau und in der Industrie zur Ortung . 3 (Lawinen)Verschütteter und zur Unfallverhütung eingesetzt werden kann.

Damit sind zwei Hauptbereiche gegeben, in denen die

vorliegende Erfindung einen wesentlicheil Fortschritt gegenüber dem heutigen Stand der Technik bringen würde; und zwar bei der Lawinenrettung und der Unfallverhütung.

Im ersten Bereich ist festzustellen, daß es für die Hauptgruppe der Lawinengefährdeten bzw. Lawinenopfer, nämlich die Masse der bergunerfahrenen, ungesicherten Pistenskifahrer, die in wachsender Zahl abseits der überfüllten Pisten abfahren, überhaupt keine Sicherungsmittel gibt.

Lediglich für die kleine Gruppe der Tourenskifahrer

gibt es Funkgeräte (»Pieps, Radar«), die auch zur Ortung verwendet werden können. Diese sind jedoch für den Masseneinsatz nicht geeignet, weil sie zusätzlich

. gekauft, ständig mitgenommen und gewartet werden müssen (Batteriewechsel); besonders hinderlich ist der Umstand, daß das schnelle erfolgreiche Arbeiten mit diesen Geräten zum Zweck der Ortung eine gewisse Schulung voraussetzt, die für die Masse der Skiläufer unmöglich durchgeführt werden kann. Überdies haben diese Geräte eine relativ schwache Sendeleistung und gestatten nur eine Ortung nach 'ntensitätsveränderung des Empfangssignals, wobei die Suchgenauigkeit starken Schwankungen unterworfen ist. Wünschenswert wären einach durchzuführende Peilverfahren, wie sie aus der Funktechnik bekannt sind.

Im zweiten Bereich gibt es eine Sparte der Unfallverhütung, die bis jetzt noch nicht optimal abgedeckt ist: Es handelt sich dabei um alle die Fälle, in denen eine Sicherheitsschranke von Material aller Art, nicht jedoch von Menschen passiert werden darf. Diese Sicherungsaufgabe stellt sich beispielsweise im Bergbau, wo Transportbänder neben der Materialförderung auch Bergleuten als Foribewegungsmittel dienen. Zur Lösung dieser Aufgabe wurde vorgeschlagen, einen Minisender in das Schuhwerk einzubauen, der durch ein System mit Strom versorgt wird, welches die Fuß-Schweißabsonderung der Träger zur Stromerzeugung ausnutzt. Allerdings dürfte dieses System wohl zu sehr von den verschiedenen physiologischen Eigenheiten der Träger abhängen, um wirklich zuverlässig funktionieren zu können; außerdem ist infolge der geringen Versorgungsleistung keine größere Reichweite zu erzielen.

Damit zeichnet sich auch das zentrale Problem aller am Körper zu tragenden Sicherungsgeräte ab: Die ausreichende Stromversorgung.

*<5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den für die Stromversorgung des Sende-Empfängers vorgesehenen Akku automatisch aufzuladen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen nach

dem kennzeichnenden Teil des-Anspruchs 1.

Für die Zwecke der Lawinenrettung wird eine Sende-Empfangseinheit entweder per Hand auf Sendung geschaltet (als Vorsorgemaßnahme} oder, wenn dies nicht geschieht, erfolgt im Notfall die Inbetriebsetzung selbsttätig durch ein auf Licht/Temperatur ansprechendes Schaltglied: Temperaturfühler vergleichen ständig ν ".· Schuhaußen- und Schuhinnentemperaturen um festzukeilen, ob der Schuh getragen wird, gleichzeitig überwacht ein Belichtungsmesser die Lichtverhältnisse und schaltet unterhalb eines gewissen Grenzwertes den Sender ein, sofern die Temperaturfühler einen Temperaturunterschied signalisieren. Der Sender strahlt dann über eine Antenne ab, die in Form einer Leiste außen am Skischuh angebracht ist.

Zur Ortung werden die Im Skistockgriff untergebrachten Ohrhörer mit dem Empfänger über ein Kabel verbunden, wobei der Stecker den Sendeempfänger auf Empfang stellt; die verlängerbaren und damit auch als mechanische Suchsonde verwendbaren Skistöcke dienen als Empfangsap.tennen.

Für die Zwecke der Unfallverhütung ist £S meist ausreichend, einen ebenfalls im Absatz untergebrachten .Dauersender zu betreiben.

Die weitere Ausgestaltung des Personensichemngs- und Ortungsgerätes bietet folgende Möglichkeiten:

Zur ständigen Funktionskontrolle der Sendeeinrichtung werden die Zugänge zu den Beförderungsmitteln mit sog. Testschleusen ausgerüstet, die den Notsender auslösen und über die Intensität des Sendesignals auf einem Anzeigegerät Aufschluß über den Ladezustand der Akkus geben. Die Auslösung des Sendebetriebs kann auf zwei verschiedenen Wegen erfolgen. Entweder man verdunkelt durch flexible Faltenbälge oder Borstenkränze die mit dem Belichtungsmesser bestückte Außenseite der Skistiefel oder man schaltet hinter den Belichtungsmesser einen Lichtschranken-Decoder, der nur bei Anstrahlung des Fotohalbleiters mit Licht einer bestimmten Frequenz reagiert und den Sender in Betrieb setzt.

Zur Erzielung einer, effektiven Nachladung auch in den Fällen, in denen die Skier tagsüber nicht mehr abgelegt werden, werden die Gleitflächen der Skier selbst mit Induktionsschleifen versehen. Die entsprechenden Induktionsmatten bestehen halbseitig aus gleitfähigem, ebenfalls mit Schleifen versehenem Plastikmaterial und können beispielsweise in die Spur von Schleppliften gelegt werden.

Die beiden Ausgangspole der skiintegrierten Schleifen werden je an eine in den Skikörper eingelassene Metallplatte gelegt, auf welche die Bindungsteile geschraubt werden (Ferstnautomatik hinten und Schwenkbacken vorne). Die entsprechenden Einspannstellen der Skistiefel an Ferse und Fußspitze haben Metallkontakte (32). welche zu einem speziell beschalteten Gleichrichter-Akkii-Eingang führen, um zu verhindern, daß dieser Kreis durch den Stiefelsohlen-Induktionskreis unnötig belastet wird.

Zur Nutzbarmachung dieses Systems auch für die Tourenfahrer, die keine mechanischen Aufstiegshilfen verwenden, wird eine Art Federdynamo eingesetzt, der hinter dem Skistiefel auf dem Ski montiert ist. Eine solche bekannte Konstruktion ist beispielsweise in Taschenlampen mit Handbetrieb verwirklicht oder kommt der hier verwendeten Version am nächsten als Scil/ug-Anwurfsystern von Kleinmotoren für Rasenmäher etc. Somit wird übe' ein dünnes Stahlseil, das einerseits mit dem beweglichen Fersenteil der Touren-

bindung und andererseits mit der Achse des Federdynamos verbunden ist, das bekannte charakteristische Auf. und Abgehen der Ferse bei Tourenbindungen zum intermittierenden Antrieb benutzt. Der elektrische Ausgang wird wiederum über die Bindungsteile an einen speziell beschalteten Eingang gelegt.

Die Einspannkräfte der Bindung garantieren stets einen starken Kontaktdruck und damit eine sichere leitende Verbindung, die überdies noch äußerst unkompliziert zu handhaben ist.

Die Lawinenrettungsgeräte werden in beide Skistiefel eingebaut und senden gleichzeitig auf den beiden europäischen Schneenotfrequenzen 457 KHz und 2^:75 KHz, wobei die Elektronikteile als herausnehmbare Einheiten gestaltet sind.

Zur Erhöhung der Senderabstrahlungsleistung wird die Sendeenergie über die Kontaktstelle metallische Stiefelsohle — metallische Sohlenauflageplaite am Ski an die Stahlkanten weitergeleitet.

Zur Vermeidung von unnötigen SerderinbetriebsetzuRgen durch Verklebung der Beüchter.psmesser mit Schnee bei Tiefschneefahrten wird eine rundum mit Fotozellen besetzte Binde um den Oberschenkel gelegt und über ein zusätzliches Kabel mit dem Schuh verbunden. Oder man verwendet stattdessen ein K.unstfaser-Lichtleiterkabel, das mittels Adapter an die Belichtungsmessung angeschlossen wird.

Zur Belichtungs- und Temperaturmessung werden eigenspannungserzeugende Fotozellen und Thermoelemente verwendet, da diese im Gegensalz zu den entsprechenden Widerstandsausführungen die Stromversorgung nicht belasten.

Um eine einfache Richtungspeilung zu ermöglichen, koppelt man beide Empfänger vorteilhaft dergestalt, daß im Fall gleicher Empfangsstärke bei beiden Frequenzen das Audiosignal vollkommen unterdrückt wird. Diese Koppelung erfolgt über zusätzliche Steckkontakte an den Ohrhörerkabeln, wodurch gleichzeitig eine einfache Wahlmöglichkeit zwischen beiden Empfangsarten gegeben ist. Selbstverständlich ist ein solciu·:; Peilverfahren nur dann möglich; wenn die Beine des Verschütteten und damit die Sender gespreizt bzw. räumlich getrennt liegen.

Zur Ladungserhaltung oder zur Schnelladung der Akkus über Nacht können die Stiefel auf einem Heimladegerät abgestellt werden, dessen Stellflächen nach dem beschriebenen Prinzip mit Induktionsschleifen ausgestattet ist.

Eine größere Ausführung dieses Geräts ist als Aufbewahrungsort für die Arbeitsschuhe in der Unfallschutz-Ausführung vorgesehen.

Folgende Vorteile sind mit dieser Erfindung zu erzielen:

Dank Wartungsfreiheit, Einbau in die Ausrüstung und passive Funktionskontrolle wird erreicht, daß tier Skifahrer dieses System zusammen mit der Ausrüstung erwirbt und sich anschließend niemals mehr darum zu kümmern braucht, was bedeutet, daß der Sicherheitseffekt unabhängig von menschlichem Zutun ist und folglich auch durch menschliches Versagen nicht gefährdet oder aufgehoben werden kann. Außerdem ist damit das Haupthindernis, das allen vo'! Personen separat anzulegenden freiwilligen Sicherungsmitteln anhaftet, nämlich die Uneinsichtigkeit bezüglich Kauf. Wartung und Mitführe · der Geräte, überwunden.

Da in einer Vielzahl von Fällen der Verschüttete wenigstens einen Ski anbehält, werden die Abstrahlei-L'cnschaften des Senders um ein Vielfaches verbessert

(Stuhlkanten), was sich in stärkeren F.mpfangssignalen ausdrückt.

Die wichtigste Verbesserung besteht jedoch in der Einführung eines Peilverfahrens, das im optimalen Fall (Verschütteter mit gespreizten Beinen) der suchenden -, Person ein räumliches Klangbild der Audiosignale und damit Aufschluß über die Lage der Sender vermittelt. Dieser räumliche Eindruck ist in etwa dem Klangbild einer Stereo-Anlage gleichzustellen, dem eine Person mit verbundenen Augen Angaben über die Ausbrei- h> tungsrichtung der Schallwellen und die Aufstellung verschiedener Schallquellen entnehmen kann.

Selbst im ungünstigen Fall, wenn beide Sender nah beieinander liegen, ist es durch die Möglichkeit, die Empfängerbasis (Entfernung der beiden Skistockanten- ι -, nen) über Hilfspersonen über Zehner von Metern hinaus zu verbreitern, immer noch relativ einfach, eine zuverlässige Peilrichtung herauszufinden. Damit ergibt sich in beiden Fällen eine enorme Verkürzung der Suchzeit, die für das Überleben der Opfer bekanntlich _>u entscheidend ist.

Dank der Ausrüstung mit zwei getrennt funktionsfähigen Sende-Empfangseinheiten pro Person erreicht man auch eine doppelte Sicherheit gegen technisches Versagen im Ernstfall. >-,

Infolge der ständigen Nachladung der Akkus bei Tourengängern und Pistenskifahrern und der generell nur auf den Notfall beschränkten Sendetätigkeit ist es möglich, die Sendeleistung zu erhöhen, selbst wenn man annimmt, daß die Tourengänger den Sender vorsorglich jo von Hand einschalten.

Ebenso ist es aber möglich, das einmal vorhandene Stromversorgungssystem für den Betrieb weiterer elektronischer Einrichtungen, wie beispielsweise elektronische Bindungen oder Sprechfunkgeräte, heranzu- η ziehen. Auch die Licht/Temperatur-Auslösung kann man zur Aktivierung weiterer Sicherungsmittel benutzen.

Der Sender kann im Notfall sehr leicht von Hand in Betrieb gesetzt werden, ohne daß nach langem -to Herumnesteln im Skianzug erst ein kleiner, meist nur ohne Handschuh zu betätigender Schaltknopf ertastet werden muß, wozu Verletzte in den meisten Fällen nicht mehr in der Lage sind Es genügt bei diesem Gerät, den Belichtungsmesser abzudecken, wozu die Handschuhe r, anbehalten werden können, oder die Skistiefel entsprechend zu drehen.

Durch die Licht/Temperaturauslösung ist auch sichergestellt, daß sich der Sender bei Einbruch der Dunkelheit selbst einschaltet, was eine wertvolle Hilfe w im Fall von nächtlichen Vermißtensuchen darstellen kann.

Die Skistöcke können als beliebig verlängerbare mechanische Suchsonden verwendet werden, welche in der Endphase des Such vorgangs unabdingbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

F i g. 1 erläutert anhand einer schematischen Darstellung die Verknüpfung der wesentlichen Bauteile, F i g. 3 zeigt die praktische Anordnung in der Stiefelsohle. Die Induktionsschleifen in Fußboden (1) und Schuhsohle (2) sind durch ein elektromagnetisches Wechselfeld miteinander verbunden. Die entstehende Wechselspannung speist über einen Gleichrichter (3) und einen Akku (4) den .Sendeempfänger (5). Dessen Hetriebsart Sendung/ Empfang wird von einem Schalter gesteuert, der Ii er der Einfachheit halber durch zwei Rebisspulen betätigt wird. Der für die Sendcrinbctricbset/ung zuständigen Spule (7 rechts) ist eine Schaltcrkombination vorgelegt: Mit Schalter (17) kann der Sender per Hand aktiviert werden, wobei letzterer in geeigneter Form außen am Stiefel angebracht ist; die Schalter (8) und (9) hängen von einem Belichtungsmesser und einer Temperaturmessung ab. Die beiden Thermoelemente (34) melden einer entsprechenden Elektronik die Temperaturen von Innenschuh und Stiefelaußenhaui. Nur bei einer TemperaUirdifferen/ wird der zuständige Schalter geschlossen, womit die Voraussetzung für die Aktivierung des Senders durch den Belichtungsmesser gegeben ist. Dieses Kriterium ist notwendig, um zu verhindern, daß beim abgestellten Schuh die Verdunklung das Funkfeuer auslöst, die ja bei der Verschüttung das entscheidende Auslösemoment darstellt.

Die Sendeenergie wird dann entweder nur am Schuh über Metallsohle (10) und AuBenleiste (II) abgestrahlt oder gelangt über die Verbindplatte (33) zu den Stahlkanten (13) der Skier (F i g. 2). Letztere ist mit einer federnden Kugel (28) versehen, um sicheren Kontaktdruck zu garantieren. Die Befestigung des Federdynamos (29) mit Seilzug (30) erfolgt auf zwei benachbarten Kontaktplatten, die mit den Bindungstcilen elektrisch verenden sind.

Die Umschaltung auf Empfang geschieht durch den Stecker (14) des Ohrhörer (18)/Suchantennenkabels (15), der bei Einführen in die Buchse (16) an der Rückseite des Stiefels den zugehörigen Schalter (16) betätigt. Die Leiteranzahl des Ohrhörer/Suchantennenkabels richtet sich danach, wieviele Verbindungen zwischen den beiden Empfängern hergestellt werden müssen, um durch sinnvolle elektronische Raffinessen das Ortungsverfahren zu erleichtern. Die zugehörige separate Steckverbindung (31) läßt eine einfache Betriebsartenwahl zwischen mindcns zwei Verfahren zu. Mittels spezieller Steckerkonstruktionen, die gegeneinander verdreht zusammengesteckt werden können, können die Wahlmöglichkeiten beliebig erweitert werden. F i g. 4 stellt den Aufbau der Skistocksonde dar: Ein mit einer Münze zu drehender, unverlierbarer Schraubstopfen (19) schließt einen Hohlraum im Griffbereich ab, in welchen ein Ohrhörer mit Kabelgarnitur untergebracht ist, wobei das Antennenkabel fest mit dem Metallrohr verbunden ist. Nach Entfernen dieses Zubehörs kann der Sondenstab herausgenommen und bei Bedarf mit anderen Sondenstäben zusammengeschraubt werden, da an den Enden Innen- ,?1) bzw. Außen- (22) Gewinde angebracht sind. Die Skistockspitze ist ebenfalls im oberen Bereich mit dem entsprechenden Gewinde versehen (22). welches allerdings erst nach Herausziehen und Einrasten der Spitze (Bajonettverschluß mit Feder (23), Keil und Nut) zugänglich wird und somit vor Beschädigung geschützt ist. Der Sondenstab wird soweit aufgeschraubt, bis er an die Hülse anstößt und damit fest mit dem Stock verbunden ist Die Splinte (24) ober- und unterhalb des Tellers können herausgezogen und zur Aufbewahrung am Teller selbst befestigt werden, welcher anschließend hochgeschoben und über einen Haltewulst (26) gezogen beim Sondieren nicht mehr herabrutschen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Personensicherungs- und Ortungsgerät mit einem im Schuh integrierten Sende-Empfänger mit Antenne und Stromversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Akku (4) im Schuh integriert ist und daß zur Ladung des Akkus (4) durch induktive Kopplung Primärinduktionsschleifen (1) in Fußböden von Beförderungsmitteln oder sonstigen Aufenthaitsplätzen und Sekundärinduktionsschleifen (2) in den Schuhsohlen und Skilaufflächen vorgesehen sind.

2. Personensicherungs- und Ortungsgerät, nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Tourenbindungen zusätzlich ein elektrischer Stromerzeuger (29) zur Stromversorgung vorgesehen ist, welcher über eine mechanische Kupplung (30) die Auf- und Abbewegungen der Fersenpartie zum Antrieb ausnutzt.

3. Bc.sonensicherungs- und Ortungsgerät nach Ansprucfi i, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen von den skiintegrierten Induktionsschleifen und dem elektrischen Stromerzeuger (29) zum skischuhintegrierten Gleichrichter/ Akkusatz (3, 4) mittels der vorderen und hinteren Bindungsteile und deren Kontaktplatten (12,32) an Ski und Skistiefel hergestellt werden.

4. Personensicherungs- und Ortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlkanten (13) der Skier als Antenne benutzt werden und die Zuleitung über die metallene Sohlenplatte (10) des Skischuhs und die Kontaktplatte (33) erfolgt.

5. Personensicherungs- und Ortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Funktions- und Akkuladezui.andskontrolle die Sender an den Zugängen von Beförderungsmitteln oder geeigneten Stellen durch Bestrahlen einer Fotozelle mit Licht bestimmter Frequenz aktiviert werden können.

6. Personensicherungs- und Ortungsgerät nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verwendung von zwei getrennt wirkenden Sende-Empfängern mit unterschiedlichen Frequenzen die Audiosignale bei der Suchperson ein räumliches Klangbild erzeugen.

7. Personensicherungs- und Ortungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Empfänger elektrisch gekoppelt werden durch den Steckersatz (31) und damit unter Zuhilfenahme entsprechender Elektronik das Audiosignal bei gleichen Empfangsfeldstärken beider Frequenzen vollkommen unterdrückt wird oder bei ungleichen Empfangsfeldstärken nur das jeweils stärkere Signal wiedergegeben wird.

8. Personensicherungs- und Ortungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ohrhörer (18) mit Kabel- und Steckergarnitur (14; 15; 31) im Griff der Skistöcke aufbewahrt werden, wobei deren Metallrohre als Antennen dienen und zusätzlich einen Sondenstab (20) enthalten.

9. Personensicherungs- und Ortungsgerät nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Sondenstäbe (20) mittels Gewinde aneinander zu schrauben sind oder auch mit einem Skistock verbunden werden können, dessen Spitze herausziehbar nach Art eines Bajonettverschlusses arvetierbar gestaltet und mit Gewinde versehen ist. wobei der Skistockteller (25) vermittels einer geeigneten Vorrichtung hochgeschoben und gleichfalls arretiert werden kann.

10. Personensicherungs-- und Ortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Sender nur dann eingeschaltet werden kann, wenn eine minimale TemperaturditTerenz zwischen Innenschuh und Außentemperatur meßbar ist.