DE69505528T2

DE69505528T2 - Überwachungs- und warnungsvorrichtung zur vermutung von körpern in gefahr in einem schwimmbecken

Info

Publication number: DE69505528T2
Application number: DE69505528T
Authority: DE
Inventors: Edouard Plan-Les-Ouates Menoud
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1999-04-22
Anticipated expiration: 2015-06-03
Also published as: AU2452895A; CH691151A5; EP0764316A1; CA2192236A1; JPH10504860A; DE69505528D1; WO1995034056A1; EP0764316B1; US5886630A; ATE172568T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine nicht störende Vorrichtung zur Überwachung der Abwesenheit von in Gefahr befindlichen Körpern in einem Schwimmbad. Ein Alarm wird vermutet und ausgelöst, wenn die Überwachung der Abwesenheit nicht mehr verifiziert ist.
Wenn eine Person Opfer eines Unglücks in Folge eines ernsthaften Problems ist, wie beispielsweise Bewußtlosigkeit, Herzstillstand, Erschöpfung etc., führt ein natürlicher Reflex des. Rückenmarks dazu, daß die Person eine Wassermenge einatmet, mit dem Effekt, daß der Körper beschleunigt bis zum Boden des Schwimmbads absinkt. Derartige Fälle können auftreten, während eine Aufsichtsperson des Schwimmbads beschäftigt ist, für einen Augenblick nicht anwesend ist oder einfach die Unmöglichkeit besteht, die in Schwierigkeiten befindliche Person zu sehen, beispielsweise aus Gründen, die in Verbindung stehen mit Sonnenlichtreflexen auf der Wasseroberfläche, weil der Beobachtungswinkel ungünstig ist oder einfach aus Unaufmerksamkeit. Außerdem können andere Badende sich in der Nähe bewegen, ohne das sich abspielende Drama zu erkennen.
Die Reaktionszeit ist sehr wichtig und jedes vergangene Dutzend von Sekunden vor einem Alarm kann für die in Gefahr befindliche Person entscheidend sein.
Es sind bereits mehrere Lösungen vorgeschlagen worden, um dieses Problem zu lösen, jedoch sind die verschiedenen Ausrüstungen, welche im wesentlichen auf der Benutzung von Sonar- oder Radiowellen, sogar von einem Laser, basieren, relativ schlecht geeignet für eine Benutzung in öffentlichen Schwimmbädern, aufgrund großer Schwierigkeiten, die mit den Eigenschaften von Wasser oder Reflektionseffekten der Wände verbunden sind.
Die Fig. 2 zeigt die Absorptionskoeffizienten von elektromagnetischen Wellen, die in reinem Wasser gemessen wurden. Die Abszisse zeigt die Wellenlänge mit dem sichtbaren Bereich etwa zwischen 0,35 und 0,8 Mikrometern. Die Ordinate zeigt die Abschwächung pro durchquerten Zentimeter Wasser. Zur Information beträgt die Abschwächung durch 10 Meter Wasser bei einer Wellenlänge von 0,8 Mikron, also im Grenzbereich des sichtbaren infraroten, 0,000043. Außerdem sind die Dämpfungskoeffizienten im Bereich des blauvioletten deutlich durch die Trübung des Wassers verändert, wenn sich viele Badende bewegen. Z. B. kann es schwierig, sogar unmöglich sein, einen Badenden aus 25 oder 30 Meter Entfernung zu erkennen, wenn das Schwimmbad quer durch ein Fenster beobachtet wird und stark bevölkert ist.
Das Patent US-A-5 043 705 ist in sehr allgemeinen Formulierungen geschrieben und basiert auf der Messung der Distanz zwischen einem Sensor und einem eventuellen Hindernis, um daraus eine Anwesenheit festzustellen. Es erwähnt verschiedene Komponenten, darunter einen gut geeigneten Sonar, um einen Körper zu detektieren, der sich zwischen dem Sonar und einer Wand befindet, aber es ergeben sich enorme Schwierigkeiten, einen Körper zu detektieren, der sehr nahe an einer Wand angeordnet ist, da dieser zahlreiche Reflektionen verursacht. Gleiches ergibt sich aus der Detektion von Radiofrequenz-Wellen, deren Ausbreitung in Wasser sehr problematisch ist. Dieses Patent erwähnt auch Laser, ohne jedoch die Funktionsweise zu präzisieren.
Außerdem zählt es allgemeine Methoden der Eliminierung von Lärm auf, weil sein Ziel die Identifikation von immobilen Objekten ist, wohingegen unser Vorschlag auf der permanen ten Detektierung von fixen Motiven basiert, deren mathematische Eigenschaften bekannt sind, und allein deren Abwesenheit erlaubt, ein Alarmsignal, unabhängig von der Kontur des Hindernisses zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und basiert auf der Sicherheit der Detektierung der Abwesenheit von Hindernissen durch die Benutzung des Prinzips von Lichtschranken unter Einbeziehung von Informatik und im besonderen von Algorithmen, beispielsweise der Bilderkennung, und schlägt Lösungen vor, die eine automatische Überwachung des Schwimmbads erlauben, mit dem Ziel, die vergangene Zeit bis zu einem Alarm zu verringern und herkömmliche Überwachungen zu verbessern.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die beispielhaft, nicht einschränkend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorliegt. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 die Zeichnung eines Schwimmbads, welches mit zwei Kameras ausgestattet ist, die den Raum unmittelbar oberhalb des Bodens abtasten,
Fig. 2 eine Absorptionskurve für Strahlung in Wasser, und
Fig. 3 eine Längsprofilzeichnung eines Schwimmbads, welches mit einer Überstreichvorrichtung ausgerüstet ist, die eine Lichtquelle vom Typ eines Kollimators einsetzt.
Fig. 1 zeigt ein Schwimmbad, welches mit zwei Kameras 1 ausgestattet ist, die beide die Flächen überstreichen, welche am Boden der Wände angeordnet sind. Die beobachteten Flächen sind mit Motiven markiert, die es erlauben, die Arbeitsbereiche zu begrenzen und das transversale Sehvermögen der Kamera sicherzustellen. Die Motive können die Form · einer horizontalen Linie 2 annehmen, oder sogar eine Aufeinanderfolge von kontrastreichen Zonen 2 geringer Länge oder einer größeren Länge, die erlaubt, das beobachtete Volumen 4 zu vergrößern, oder sogar von isolierten Motiven 3. Die Nichterkennung dieser Motive hat den Effekt, daß ein Alarm ausgelöst wird, der der Anwesenheit eines Hindernisses entspricht, oder daß das Beobachtungssystem ausgeschaltet wird.
Die Informationen der Kameras werden den Programmen zur Bilderkennung zur Verfügung gestellt. Es können wenigstens zwei Arten von Erkennungen genutzt werden. Der erste Fall ist besonders gut für Schwimmbäder großer Tiefe geeignet, d. h., daß die Füße der Badenden lediglich gelegentlich den Boden berühren. In diesem Fall genügt es, die Mobilität und die zeitliche Länge der Objekte zu beobachten, die ein Hindernis im Sinne eines detektierten Motivs darstellen, welches der Anwesenheit eines Körpers auf dem Grund des Schwimmbads entspricht, und einen Alarm auszulösen, wenn die Gefahrkriterien überschritten sind.
Der zweite Fall der Erkennung ist besser geeignet für Schwimmbäder geringer Tiefe. In diesem Fall handelt es sich um die Rekonstruktion des flächenhaften Bildes des Schwimmbadbodens als Funktion der von den verschiedenen Kameras erhaltenen Informationen, wobei das Vorgehen unter Berücksichtigung von Schnittpunkten von Gruppen, die die Körper repräsentieren, abläuft (ein wenig nach Art eines Scanners). Aus diesem Bild ist es möglich, eine zusätzliche Information zu erhalten, die der Fläche des Bodens entspricht, und welche eine Funktion der Dimension der Körper ist. Die vorgeschlagene Erkennung beruht darauf, jeden Pixel, der einen Teil eines Körpers darstellt, mit einer neuen Variablen zu verbinden, die Immobilität genannt wird. Die Immobilität des Pixels ist eine Funktion der Zahl der Zyklen, die der Beobachtung dieses Pixels im aktiven Zustand entsprechen. Dieser letzte aktive Zustand entspricht der Anwesenheit eines in Gefahr befindlichen Körpers. Die Immobilität wächst oder wächst nicht linear in Abhängigkeit der Zahl der Zyklen, in denen der Pixel aktiv ist, und nimmt auf nicht lineare Weise ab, wenn er als inaktiv beobachtet wird, wobei gleichermaßen ein Remanenz- Phänomen erzeugt wird. Ein Alarm kann erzeugt werden, wenn eine Anzahl von miteinander in Berührung stehenden Pixeln Objekt einer hohen Immobilität sind, welche einer Volumen- Zeit-Beziehung entspricht, die Objekt einer in Gefahr befindlichen Person sein kann.
Die Zahl der Kameras ist in Abhängigkeit der Größe der Schwimmbäder oder an das Bestreben angepaßt, die Effekte zu verringern, die sich aus dem einen oder anderen Hindernis ergeben.
Es ist weiterhin möglich, eine oder mehrere Kameras oberhalb der Wasseroberfläche anzuordnen, was erlaubt, auch derartige Hinderniseffekte unter Kontrolle zu bringen. Ein vereinfachter Algorithmus und die Benutzung einer einzigen Kamera, was gegebenenfalls durch Spiegel oder Reflektoren vervollständigt sein kann, können für die Beobachtung eines Schwimmbads geringer Größe, wie beispielsweise ein Hotelschwimmbad oder privates Schwimmbad, genügen.
In Fig. 3 wird eine Lichtquelle eingesetzt. Der ausgesandte Strahl 6 wird durch einen Spiegel 7 reflektiert, der wiederum von einem Motor 8 gesteuert ist. Der Strahl überstreicht, in Abhängigkeit der Rotation des Motors, den Schwimmbadboden und wird von einem Reflektor (bei 9) reflektiert, um auf den Spiegel 7 zu treffen und wird auf diese Weise von einem Detektor, der neben dem Sender 5 angeordnet ist, wahrgenommen.
Außerdem können die Lichtsignale moduliert werden, um diese von Störsignalen zu unterscheiden.

Claims

1. System für die Überwachung von Schwimmbecken mit zumindest einer Überwachungsvorrichtung für die Abwesenheit von in einem Schwimmbecken in Gefahr befindlichen Körpern, bestehend aus einem Organ zur Beobachtung der kritischen Bereiche, wobei das Beobachtungsorgan an einen Computer angeschlossen ist, der die empfangenen Daten verarbeitet und in der Lage ist, das Nichtvorhandensein von eingetauchten, bewegungslosen Körpern neben anderen Körpern zu erkennen und die Gefahr zu melden, wenn die Dauer der Bewegungslosigkeit ein gegebenes Bewertungsmerkmal überschreitet, und wobei das Organ zur Beobachtung der kritischen Bereiche im sichtbaren Wellenbereich arbeitet und aus Sendern und Empfängern zusammengesetzt ist, die so eingerichtet sind, daß sich der beobachtete Bereich räumlich nahe dem Boden des Schwimmbeckens und parallel zu diesem befindet, wobei das System ebenfalls zumindest ein aus kontrastierenden Bereichen zusammengesetztes, ortsfestes Muster umfasst, das auf zumindest einem Teil der Schwimmbeckenwandung angebracht ist oder dazu bestimmt ist, angebracht zu werden, und das System dadurch gekennzeichnet ist, daß es das Nichtvorhandensein durch die ununterbrochene Erkennung des benannten Musters überwacht.

2. Überwachungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus Gründen der Sicherheit ein Organ eingebaut ist, das zu erkennen und zu melden gestattet, ob die Lichtstrahlen den zu beobachtenden Bereich durchdringen können oder nicht, sei es wegen des Vorhandenseins eines Körpers oder aus irgend einem anderen, mit den Sichtverhältnissen verbundenen Grund.

3. Überwachungssystem gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ zur Erkennung des Vermögens der Strahlen, die zu beobachtenden Bereiche zu durchdringen, aus einem Organ besteht, das die Grenzen der zu beobachtenden Bereiche erkennen kann und als eine Vielzahl von Lichtschranken, deren Elemente auf jeder Seite der zu beobachtenden Bereiche angeordnet sind, oder von Rückstrahlschranken, deren Rückstrahler an der den Empfängern gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, gestaltet sein 1 kann.

4. Überwachungssystem gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsignalsender aus Scheinwerfern oder einfacher aus natürlichem Tageslicht oder aus am Umfang des Schwimmbeckens angebrachten Leuchtgirlanden bestehen.

5. Überwachungssystem gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger der Lichtschranken an verschiedenen Punkten konzentriert und so eingerichtet sind, daß ihr mechanisches oder elektrisches Bereichsabtastorgan es ihnen gestattet, die Grenzen der gewünschten Bereiche zu beobachten.

6. Überwachungssystem gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger aus Videokameras in Verbindung mit einem Computerprogramm bestehen, das die gewünschten, begrenzten Bereiche bearbeiten kann.

7. Überwachungssystem gemäß Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen, unter unterschiedlichen Winkeln aufgenommenen Bilder überlagert werden, um ein neues Bild zu erhalten, das der Draufsicht des Schwimmbeckenbodens entspricht und in der die Fläche von Körpern am Boden ersichtlich ist, um als Verarbeitungsgrundlage für das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von eingetauchten, bewegungslosen Körpern zu dienen.

8. Überwachungssystem gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Überwachung des einwandfreien Funktionierens der Grundausrüstung den ausgesendeten Strahlen eine periodische Veränderung eines Teiles dieser Strahlen überlagert, und daß eine Vorrichtung zur Prüfung des Ergebnisses dieser Veränderung jede Fehlerhaftigkeit oder Nichtwahrnehmung dieser Veränderung durch die Grundausrüstung meldet.

9. Überwachungssystem gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den unter dem Wasserspiegel angeordneten Erkennungsorganen andere Erkennungsorgane wie Kameras ausserhalb des Wassers angeordnet sind und es ermöglichen, die zur Erkennung der Gefahren beitragenden Daten zu vermehren.