DE3301763C2

DE3301763C2 - Einrichtung zur exakten, automatischen Zählung von eine Schleusenanordnung passierenden Zählobjekten mit ausgeprägter Höhenerstreckung

Info

Publication number: DE3301763C2
Application number: DE19833301763
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr.-Ing. 6100 Darmstadt Münter; Anton Dr.-Ing. Richtscheid
Original assignee: Redar Nah- Ortungstechnik 6100 Darmstadt De GmbH
Current assignee: Redar Nah- Ortungstechnik 6100 Darmstadt De GmbH
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1985-06-27
Also published as: DE3301763A1

Abstract

Eine Einrichtung zur exakten automatischen Zählung von eine Tor- oder Schleusenanordnung passierenden Zählobjekten mit ausgeprägter Höhenerstreckung, wobei die Zählung draht- und berührungslos verläuft, besitzt mindestens zwei aufeinander abgestimmte Sender-Empfänger-Kombinationen als Systemkomponenten zur gleichzeitigen Erfassung des passierenden Zählobjekts an verschiedenen Meßorten. Mindestens eine der Sender-Empfänger-Kombinationen ist durch Diskriminierung der Ausbreitungsbedingungen so eingestellt, daß sie nur einen vorher bestimmten, räumlich beschränkten Ausschnitt des Zählobjekts erfaßt. Die mindestens zwei - verschiedene Meßorte erfassenden - Empfänger der Sender-Empfänger-Kombinationen sind mittels UND-Schaltung logisch verknüpft, derart, daß die von diesen Empfängern ausgehenden Erfassungssignale nur bei einer UND-Aussage zur Zähloperation benutzt werden. Durch eine derart ausgestaltete Zähleinrichtung wird es vorteilhaft möglich, eigenüberwachte und absolut exakte Einzelzählungen an passierenden Lebewesen und/oder an bewegten Gegenständen betriebssicher vorzunehmen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt. Lebewesen oder auch bewegliche Gegenstände automatisch zu zählen. In der Regel kommt es hierbei — man denke beispielsweise an Vieheintriebe — nicht auf eine absolut genaue Zählung jedes Einzelstückes an. Diese Art der Zählung für Massuiidurchgänge, bei der geringe Fehler vorkommen können und auch akzeptierbar sind, werden beim derzeitigen Stand der Technik nach verschiedenen physikalisch-technischen Methoden ausreichend beherrscht.

Die grundsätzlich an sich einfache Methode der automatischen Zählung von Lebewesen und beweglichen Gegenständen, deren Eintritt in bestimmte Aufenthaltsbereiche über Tor- oder Schleusenanordnungen überwacht werden soll, findet dagegen heute noch Grenzen und Schwierigkeiten, wenn eine dem Absolutbetrag nach einwand- und fehlerfreie Einzelerfassung unbedingt gefordert ist. Diese strenge Forderung erlaubt bekenntlich auch keinerlei apparativ bedingte Nicht- oder Überzählungen, weil diese zu Falschaussagen führen würden.

Zu derartigen apparativ bedingten Fehlern, die für eine absolut genaue Zählung unzulässig sind, gehören auch die sogenannten »Halbzählungen« bei Doppelpassagen.

Ein akutes Problem bei der Einzelzählung von Menschen ist beispielsweise dort vorhanden, wo aus betrieblichen Gründen in einem Raum mit besonderen Gefährdungsmöglichkeiten gearbeitet werden muß, die entweder zu erwarten und im Ereignisumfang bekannt oder aber zu erwarten und im Ereignisumfang unbekannt sind.
Zur ersten Kategorie gehören beispielsweise Überwachungsaufgaben in kerntechnischen Anlagen, zur zweiten Kategorie beispielsweise der Einsatz von Bergleuten unter Tage in einsturz- oder gasausbruchgefährdeten sowie schlagwetterreichen Bergwerksfeldern oder Revierteilen. Für den Fall einer Katastrophe muß dann die Grubenwehr genau wissen, wieviel mögliche Opfer zu bergen sind.

Aber auch für übertägige Vorgänge der Personen-Zählung, wie etwa für Veranstaltungen, bei denen nur ein ausgewählter Kreis von Teilnehmern zugelassen ist, ist die Möglichkeit einer absolut genauen Zählung — zum Beispiel für Sicherheitsvorkehrungen und Einlaßkontrollen sowie Differenzzählungen — von Interesse. Um die Schilderung der Problematik abzurunden, sei

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hier noch auf die Schwierigkeiten einer kombinierten Vor- und Rückzahlung hingewiesen, wenn während der zu überwachenden Arbeitszeit in dem zu kontrollierenden Bereich eine Fluktuation von Arbeitskräften stattfindet, etwa bedingt durch diskontinuierlich arbeitende Handwerker oder kurzzeitig verweilendes Aufsichtspersonal.

Durch die DE-OS 19 02 243 ist eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekanntgeworden. Bei diesem bekannten elektrischen Zählgerät zum Zählen von eilen Kontrollpunkt passierenden Objekten sind mehrere Zählstationen am Kontrollpunkt in Richtung der Objektbewegung übereinander angeordnet.

Ein weiteres Zählgerät zeigt die DE-PS 29 20 333. Es ermöglicht grundsätzlich die Erfassung von Personen nur durch mehrere über deren Köpfen befindliche Sender und Empfänger mit zueinander geneigten Strahlungen.

Beide im vorstehenden geschilderte bekannte Zähleinrichtungen sind nachteiligerweise durcn Beschränkungen in der räumiichen Anordnung von Sendern und Empfängern bezüglich der Aufstellungsorte im funktechnisch definierten Wirkungsfeld gekennzeichnet.

Ausgehend von einem Stand der Technik nach DE-OS 19 ö2 243 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs bez-sichneten Art so auszubilder., daß sich die Wellen der beiden Sender-Empfänger-Kombinationen nicht gegenseitig beeinflussen, wenn sich die Wellen durchdringen oder überlagern. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gewährleistet es nicht nur, eigenüberwachte und absolut exakte Einzelzählungen an passierenden Lebewesen und/oder an bewegten Gegenständen betriebssicher vorzunehmen. Sie kennt darüber hinaus keinerlei Beschränkungen in der räumlichen Anordnung von Sendern und Empfängern bezüglich der Aufstellungsorte im funktechnisch definierten Wirkungsfeld. Denn es ist weder die ausschließliche Sende- (und Empfangs-)-richtung »nur von oben« oder »nur von der Seite« festgelegt. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung können die den Aussendungen oder Abstrahlungen zukommenden Felder je nach dem Einsatzfall überlagert oder nicht überlagert sein.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung kann zum Beispiel, wie in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben, erfolgen. Für diesen Fall sollten die beiden Sender-Empfänger-Kombinationen weit auseinanderliegende Trägerfrequenzen aufweisen, damit möglicherweise störende Interferenzen in den Feldern der beiden Sender-Empfänger-Kombinationen — falls sich die Felder durchdringen oder überlagern — vermieden werden, indem dann die Arbeitsfrequenzen sehr weit auseinanderliegen.

Eine bevorzugte Variante der Erfindung ist im Anspruch 4 aufgezeigt. Eine vorteilhafte Ausbildung dieses Gedankens ist im Anspruch 5 offenbart. Der wesentliche Vorteil besteht hier darin, daß — aufgrund der sehr weit auseinanderliegenden Arbeitsfrequenzen — störende Interferenzen in jedem Fall, d. h. auch dann unmöglich werden, wenn sich die Felder der beiden Sender-Empfänger-Kombinationen gegenseilig durchdringen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung veranschaulicht und nachstehend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt — schematisch und in Draufsicht — einen auf Personalzu- und -abgang zu kontrollierenden Eingang zu einem unter! ägig gelegenen Abbauraum in einem Bergwerksrevier.

Eine im Feld eines Bergwerkes 1 untertägig aufgefahrene und söhlige Strecke ist durch einen Ausbau 2 vor Einsturz gesichert. Die zu zählenden Bergleute können nur durch einen auf die größte Breite des Menschen abgestimmten »Meßrahmen« 3 zur Arbeitsstelle und von dort zurück gelangen. Der Meßrahmen 3 besteht aus zwei vertikalen Rahmenteilen 14, 15 und einem diese in Überkopfhöhe verbindenden horizontalen Rahmenteil 16. Die Umgehung der Zählpassage wird durch eine Maschendrahtvergitterung 4 verhindert.

Die Bergleute werden bei diesem Ausführungsbeispiel auf zweierlei Weise in weit auseinanderliegenden Frequenzbereichen erfaßt und registriert: zum einen wirkt eine Sender-Empfänger-Kombination 5, 8 mit einem am senkrechten Rahmenteil 14 angeordneten, hochfrequent arbeitenden Sender 5, der eine Dipolantenne 13 mit Richtwirkung auf einen beweglichen von der zu zählenden Person 6 getragener Passivtransponder 7 besitzt.

Die Zeichnung macht deutlich, daß Sender 5| wie auch Passivtransponder 7, jeweils in Gürtelhöhe der Person 6 angeordnet sind. Die im Passivtransponder 7 von ca. 472 MHz auf ca. 472 kHz, also um den Faktor 1 zu 1000, herabgesetzte Frequenz wirkt ihrerseits mit vorwiegend magnetischer Kopplung auf einen Empfänger 8, der entsprechend auf 472 kHz abgestimmt und auf gleicher Höhe wie der Sender S] und der Passivtransponder 7 am senkrechten Rahmenteil 15 angeordnet ist. Dort wird ein Signal gebildet, das — wie später beschrieben — mit dem Signalausgang einer zweiten Sender-Empfänger-Kombination 9, 10 logisch verknüpft wird. Die Kombination 5—7 — 8 funktioniert also nach dem Prinzip des Sekundär-Radars.

Eine zweite, mit 9, 10 bezifferte Sender-Enipfänger-Kombination ist am horizontalen Rahmenteil 16, etwa in der Mitte desselben, angeordnet. Sie besteht aus einem Sender 9 und einem daneben liegenden Empfänger 10.

Die zweite Sender-Empfänger-Kombination 9,10 arbeitet — ebenso wie die erste Sender-Empfänger-Kombination 5,8 — drahtlos, aber im Unterschied zu letzterer auf der Grundlage von Ultra-Schal!. Der Sender 9 strahlt senkrecht nach unten gerichtete Ultraschall-Wellen ab, die nach Reflexion am Körper der Person 6 vom Empfänger 10 aufgenommen werden. Die Ausbreitungshauptrichtung des von der Sender-Empfänger-Kombination 9,10 verwendeten Ortungsfeldes liegt also senkrecht zu der (horizontalen) Ausbreitungshauptrichtung der Sender-Empfänger-Kombination 5,8.

Die Energie des Ultraschall-Senders 92 in der Sender-Empfänger-Kombination 9, 10 ist so bemessen, daß die erfaßbare Höhe über der Streckensohle in Form eines räumlich begrenzten Ausschnittes eingestellt ist. Diese Maßnahme bewirkt, daß gesondert von der Indizierung der menschlichen Breitseite nun zusätzlich eine solche der typischen Höhenerstreckung im Kopf-Schulter-Bereich möglich wird. Das physikalische Prinzip der Höhenerfassung ist also anders als bei der Breitenerfassung.

Der Ausgang vom Ultraschall-Empfänger 10 wird nun logisch mit mehrfacher UND-Schaltung U zu der vom Empfänger 8 der ersten Sendcr-Empfänger-Kombina'ion 7,8 kommenden Meldung verknüpft, wobei es möglich ist. über verzögernde Zeitglieder Zeitverschiebungen der Koinzidenz der Empfänger-Ausgangssignale auszugleichen. Ein solches Ausgleichen der Zeitverschiebungen der Koinzidenz ist in der Praxis sehr

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zweckmäßig, weil es häufig vorkommen kann, däU JIe zu zählende Person die Erfassungsstelle (Meßrahmen 3) mit vor- oder rückwärts geneigtem Kopf passiert. Nur bei der Koinzidenz von zwei Empfängersignalen, gewonnen aus der Indikation des passierenden Menschen durch Eriassungssystemkomponenten mit physikalisch verschiedenem Charakter der Primärabstrahlungen und in diesem Beispiel zusätzlich weit auseinander liegenden Frequenzbereichen wird eine Zählschaltung 12 aktiviert.

Die Anwendung des Ultraschalles als eine der beiden Erfassungssystemkomponenten hat des weiteren den Vorteil, daß es durch Nutzung des sogenannten Dopplereffektes leicht möglich ist, eine Entscheidung über den Bewegungssinn des passierenden Bergmannes bezüglich Ein- und Ausfahrt zu treffen und die Zähierschaltung 12 so zu schalten, daß über Vor- und Rückwärtszählung entsprechend summiert oder subtrahiert wird. Sind alle Bergleute aus dem gefährdeten Bereich ausgefahren, setzt sich die Zählerschaltung 12 auf Null, und es leuchtet eine meldespezifische Leuchte auf, deren Ansteuerung auch für Fernabschaltungen und/oder Fernwirkungen benutzt werden kann, zum Beispiel zur Unterrichtung der räumlich weit entfernten Grubenwarte. Desgleichen ist ein »ON-L1NE«-Verfahren möglieh, um die Grubenbelegung für die Werksleitung übertägig dauernd sichtbar zu machen.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel (Zählung von Personen im untertägigen Bergbau) läßt sich aber — gegebenenfalls auch für andere Anwendungszwecke — in folgenden Varianten modifizieren:

a) Die mindestens in der zweiten Sender-Empfänger-Kombination 9, IO benutzte Erfassungssystemkomponente kann in den vom ersten Erfassungssystem (Sender-Empfänger-Kombination 5,8) physikalisch unterscheidbaren Primärsignalen und zusätzlich mit weit abliegenden Frequenzen betrieben werden, wenn auf Lichtsignale im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich zurückgegriffen wird. Das verwendete Licht kann dabei auch kohärent sein und direkt zu Entfernungsmessungen verwendet werden. Auch die Verwendung von hörbarem Schall sowie von äußerst kurzwelliger — wenn auch sehr schwacher — Strahlung im Gebiet der Röntgenemission und radioaktiver Strahlung ist für das vorgeschlagene Erfassungssystem bei der zweiten (9, 10) oder einer weiteren Sender-Empfänger-Kombination nutzbar.

b) Die mindestens in der zweiten Sender-Empfänger-Kombination 9, 10 fungierende Erfassungssystemkomponente kann auch im Bereich der funktechnisch genutzten elektromagnetischen Wellen arbeiten. Dann ist es aber notwendig, entweder die Trägerfrequenzen weit auseinanderzulegen oder aber die Verkopplung zur ersten Erfassungssystemkomponente (Sender-Empfänger-Kombination 5, 8) synchronisiert vorzunehmen (z. B. für Dopplerradargeräte).

rungsformen das Rückstrahlprinzip angewendet. Alternativ ist es indessen auch möglich, die Erfassung mittels Absorptionsverfahren zu realisieren.

Günstig ist für den erstgenannten Fall (a) dann beispielsweise die Verwendung von Dezimeter- und Zentimeterwellen oder von Dezimeter- und Millimeterwellen. Für den Fall (b) bietet sich auch über den Dopplereffekt die Möglichkeit zur Erfassung der Bewegungsrichtung an.

In der zweiten Sender-Empfänger-Kombination 9,10 wird nach den im Vorstehenden beschriebenen Ausfüh-

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65 Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentansprüche:

Ϊ. Einrichtung zur exakten, automatischen Zählung von eine Schieusenanordnung passierenden Zählobjekten mit ausgeprägter Höhenerstreckung, bei der die Erfassung der Zählobjekte berührungslos erfolgt, mit mindestens zwei aufeinander abgestimmten und an verschiedenen Abtastorten angeordneten Sende-Empfänger-Kombinationen zur gleichzeitigen Erfassung des passierenden Zählobjektes, wobei mindestens eine Sender-Empfänger-Kombination so eingestellt ist, daß sie nur einen bestimmten, räumlich beschränkten Ausschnitt des Zählobjektes erfaßt, und wobei mindestens zwei der an den verschiedenen Abtastortei.¹ angeordneten Empfänger an eine Schaltung angeschlossen sind, die ein Zählsignal abgibt, wenn beide Empfänger gleichzeitig die Anwesenheit des Zählobjektes melden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Sender-Empfänger-Kombinationen (5,8; 9,10) mit ihrer Strahlrichtung annähernd senkrecht zueinander stehen und mindestens eine der Sender-Empfänger-Kombinationen (9, 10) hinsichtlich der Sender-Primärstrahlung von einer anderen am Aufbau beteiligten Sender-Empfänger-Kombination (5,8) in der physikalischen Art der Strahlung verschieden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Sender-Empfänger-Kombinationen auf der Grundlage elektromagnetischer Wellen arbeiten.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sencler-Empfänger-Kombinationen (5, 8; 9, 10) weit auseinanderliegende Trägerfrequenzen aufweisen.
4. Einrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Sender-Empfänger-Kombination (5,8) auf der Basis elektromagnetischer Wellen und eine zweite Sender Empfänger-Kombination (9,10) auf der Grundlage von Schallwellen arbeitet.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwellen der zweiten Sender-Empfänger-Kombination (9, 10) — unter Ausnutzung des Dopplereffektes — zusätzlich zur Bestimmung der Bewegungsrichtung des Zählobjektes (6) dienen.
6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zweite Sender-Empfänger-Kombination (9,10) nach dem Rückstrahlprinzip arbeitet.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zweite Sender-Empfänger-Kombination (9, 10) nach dem Absorptionsprinzip arbeitet.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Sender-Empfänger-Kombination vorzugsweise jeweils etwa in Gürtelhöhe einer passierenden Person einerseits ein hochfrequent arbeitender Sender (5) elektromagnetischer Schwingungen und andererseits ein Empfänger (8) elektromagnetischer Schwingungen angeordnet ist, und die zu zählenden Personen (6) jeweils, vorzugsweise in Gürtelhöhe, einen zur Herabsetzung der Senderfrequenz dienenden Passivtransponder (7) tragen, und daß als zweite Sender-Empfänger-Kombination ein in Vertikalrichtung arbeitender Ultraschallsender (9) mit Rüekstrahlempfänger(lO) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Frequenz von etwa 450 MHz arbeitende Sender (5) der ersten Sender-Empfänger-Kombination (5, 8) eine Dipoi-Antenne (13) mit Richtwirkung auf den von der zu zählenden Person (6) getragenen Passivtransponder (7) aufweist und daß der Passivtransponder zur Herabsetzung der Sendefrequenz im Verhältnis etwa 1 zu 1000 dient, derart, daß der zugeordnete Empfänger (8) der ersten Sender-Empfänger-Kombination eine Frequenz von lediglich etwa 450 kHz empfängt
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die im Passivtransponder (7) herabgesetzte Sendefrequenz mit vorwiegend magnetischer Kopplung auf den Empfänger (8) der ersten Sender-Empfänger-Kombination (5,8) arbeitet.