DE69603875T2

DE69603875T2 - Schwimmbadüberwachungssystem zur verhütung von ertrinkensunfällen

Info

Publication number: DE69603875T2
Application number: DE69603875T
Authority: DE
Inventors: Jerome Meniere
Original assignee: Poseidon SA
Current assignee: Poseidon SA
Priority date: 1995-11-16
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2000-04-20
Anticipated expiration: 2016-11-14
Also published as: FR2741370A1; ES2137733T3; FR2741370B1; GR3031844T3; DE69603875D1; AU7577296A; US6133838A; CA2235766A1; CA2235766C; EP0861481A1; EP0861481B1; ATE183596T1; WO1997018542A1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung eines Schwimmbades zur Verhütung von Ertrinkungsunfällen.
Gegenwärtig existiert eine Überwachung von Schwimmbädern praktisch nicht oder wird in Form einer Überwachung durch Menschen realisiert. Eine derartige Überwachung ist eine schwierige Aufgabe, die eine ständige Aufmerksamkeit verlangt und zu einer psychische Ermüdung der Personen führt, denen sie obliegt, insbesondere der Bademeister. Daher ist die Überwachung von Schwimmbädern über die Beschränkungen hinaus, die jedem System inhärent sind, das auf der Einschaltung von Menschen beruht, wie beispielsweise einer verringerten Aufmerksamkeit aufgrund von Ermüdung oder einer momentanen Ablenkung, aufgrund der Reflexionen des Lichtes an der Oberfläche des bewegten Wassers, sehr anspruchsvoll, da dieses Phänomen die visuelle Wahrnehmung eines unbeweglichen Körpers in einigen Metern Tiefe sehr schwierig gestaltet. Das Problem der Überwachung von Schwimmbädern stellt sich insbesondere bei Schwimmbädern, die für die Öffentlichkeit zugänglich sind.
Das Ertrinkungsrisiko im Schwimmbad geht hauptsächlich entweder darauf zurück, daß ein Badegast nicht ausreichend schwimmen kann, beispielsweise im Fall eines kleinen Kindes, oder darauf, daß ein Schwimmer in eine Notlage gerät.
Im ersten Fall zieht der Badegast die Aufmerksamkeit des Bademeisters in einem überwachten Becken oder von Personen in der Nähe des in Schwierigkeiten geratenen Badegastes selbst auf sich, insbesondere aufgrund der Bewegung seiner Arme, wenn er versucht, an der Oberfläche zu bleiben; im Gegensatz dazu kann der Schwimmer im zweiten Fall das Bewußtsein verlieren, ohne die Aufmerksamkeit des Überwachungspersonals oder der Umgebung zu erregen. Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten: entweder führt der Badegast einen Atmungsreflex aus, wobei sich in diesem Fall seine Lungen mit Wasser füllen, was zum sofortigen Bewußtseinsverlust führt; oder es tritt ein Apnoereflex auf, und ein bestimmtes Luftvolumen bleibt in den Lungen einge schlossen. Im allgemeinen sinkt der verunfallte Badegast zu Boden, aber in selteneren Fällen kann es vorkommen, daß er bewußtlos in einer charakteristischen Haltung direkt unter der Wasseroberfläche treibt.
Ausgehend vom Verlust des Bewußtseins, das den Beginn eines Ertrinkungsunfalls kennzeichnet, bleiben einem erfahrenen Retter, der insbesondere künstliche Beatmung durchführen kann, etwa zwei bis drei Minuten um den Ertrinkenden zu retten. Wenn dieser Zeitraum eingehalten wird, behält der Ertrinkende nach einem möglichen Krankenhausaufenthalt zur Reinigung seiner Lungen, im allgemeinen keine Unfallfolgen zurück. Wenn die Rettung zwischen drei und fünf Minuten nach Verlust des Bewußtseins stattfindet, wobei dieser Zeitraum nichts desto weniger individuell variabel ist, kann der Ertrinkende im allgemeinen immer noch gerettet werden, aber er riskiert bestimmte irreparable Schädigungen, insbesondere celebraler Art. Jenseits von fünf Minuten wird das Todesrisiko sehr hoch.
Im dem US-Patent 5 043 705 wurde bereits die Verwendung eines Sonars zur Realisierung einer Schwimmbadüberwachung vorgeschlagen. Gemäß dieser Vorrichtung bringt man wenigstens einen Sonar-Sendeempfänger am Boden des Schwimmbades an und man überwacht mit diesem Gerät einen horizontalen Ausschnitt. Trotzdem ist eine solche Vorrichtung mit einem beträchtlichen Nachteil behaftet, da man zur Installation des Sonars und zur Verbindung der Verarbeitungsgeräte für die erhaltenen Echoinformationen notwendigerweise Kabel durch den Boden des Schwimmbades und unterhalb des Bodens durchführen muß, was zu absolut prohibitiven Kosten führt, wenn das Schwimmbad bereits gebaut ist. Außerdem verbieten die Sicherheitsregeln es, daß man, je nach Land, mehr als 12 oder 24 Volt Spannung unmittelbar in der Nähe des Wassers eines Schwimmbades anlegt: Zur Erzeugung von Sonarimpulsfolgen ist es jedoch notwendig, Spannungen von einigen hundert Volt zu verwenden. Außerdem enthält das mit einem Sonar empfangene Signal Echos, die von der Wand des Schwimmbads stammen und es ist extrem schwierig, das so erhaltene Rauschsignal zu beseitigen, damit man das Signal detektieren kann, das vom untergegangenen Körper eines Ertrinkenden stammt. Außerdem ermöglicht das Sonar die Entdeckung des Körpers eines Ertrinkenden im wesentlichen über das Luftvolumen, das er enthält; wenn bei einem Unfallopfer die Lungen mit Wasser gefüllt sind, entspricht das erhaltene Signal überhaupt nicht mehr demjenigen, das man erwartet und kann sogar im Rahmen der Signalverarbeitung unentdeckt bleiben. Ein derartiges System ist also nicht zufriedenstellend.
Außerdem wurde in der Patentanmeldung WO 95/34056, die nach dem ersten Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, vorgeschlagen, im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeitende Kameras zur Schwimmbadüberwachung zu verwenden, wobei die Kameras so angeordnet sind, daß sich der beobachtete Bereich in einem nahe und parallel zum Boden des Schwimmbades liegenden Volumen befindet. Bei dieser Vorrichtung beobachten die Kameras nur einen Wasserausschnitt parallel zum Boden, was bedeutet, daß zusätzliche Kameras erforderlich sind, wenn der Boden nicht eben ist, und daß der größte Teil des Schwimmbadvolumens ohne Überwachung bleibt. Außerdem kann diese Vorrichtung keine unbeweglichen Körper delektieren, die sich unmittelbar unterhalb der Wasseroberfläche befinden. Außerdem sind die Kameras und ihr Zubehör in das Schwimmbad eingetaucht, was hinsichtlich der Sicherheit nicht akzeptabel ist und beträchtliche Probleme bereitet, um deren Verbindung mit zugehörigen Signalverarbeitungsgeräten zu gewährleisten. Diese Vorrichtung ist daher nicht zufriedenstellend.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zur Überwachung eines Schwimmbades zur Verfügung zu stellen, das die Auslösung eines Alarms erlaubt, der das Überwachungspersonal automatisch in kürzester Zeit informiert, wenn das Verhalten eines Badenden zu einem Ertrinkungsrisiko führt. Ein derartiges System soll den Beginn eines Ertrinkungsunfalls erkennen können, jedoch ist es auch wünschenswert, daß Fehlalarme durch korrekte Analyse der Schwimmer vermieden werden, um ins besondere eine Fehlinterpretation hinsichtlich der Bewegung eines Schwimmers zu verhindern, der absichtlich ein Tauchmanöver oder eine Absinkbewegung durchführt. Aufgabe der Erfindung ist es ebenfalls, eine derart Vorrichtung anzugeben, die ohne übermäßige Kosten in einem bereits vorhandenen Schwimmbad installiert werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine derartige Vorrichtung anzugeben, die für die Benutzer des Schwimmbades unerreichbar ist und die alle Sicherheitsanforderungen erfüllt. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung eine solche Vorrichtung anzugeben, die eine einfache Wartung und Instandhaltung gewährleistet und dabei nicht die Entleerung des Schwimmbades erforderlich macht.
Erfindungsgemäß ist ein System zur Überwachung eines Schwimmbades zur Verhütung von Ertrinkungsunfällen dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:
- Detektionsmittel, die in Form von elektrischen Signalen Bilder von in das Wasser des Schwimmbades eintauchenden Körpern liefern können, wobei die Detektionsmittel an den Wänden des Schwimmbades an Stellen angeordnet sind, die sorgfältig so verteilt sind, daß wenigstens ein Teil des Wasservolumens des Schwimmbades abgedeckt wird;
- Mittel zum Digitalisieren der erhaltenen elektrischen Signale;
- Mittel zum Komprimieren der durch die Digitalisierungsmittel erhältlichen numerischen Daten;
- Mittel zum Temporären und permanenten Speichern von numerischen Bilddaten zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten;
- Mittel zum Vergleichen zwischen digitalen Bildern desselben Körpers zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten;
- Mittel zum Bewerten der Art eines Körpers (menschlicher Körper oder nicht), der Trajectorie und von Haltungsänderungen des Körpers gemäß den aufeinanderfolgenden Bildern;
- und Entscheidungsmittel, welche im Fall einer verdächtigen Trajectorie oder Bewegung des beobachteten Körpers Alarmmittel auslösen können.
Bevorzugt umfaßt jedes Detektionsmittel wenigstens eine Videokamera, die in einer dichten Kammer angeordnet ist, welche im Betrieb zwischen der Wasseroberfläche des Schwimmbades und dem Boden des Schwimmbades von einer Seitenwand des Schwimmbades getragen wird. Da sich die dichte Kammer unterhalb der Wasseroberfläche befindet, kann man ein feuchtigkeitsverhinderndes Modul im Inneren der dichten Kammer vorsehen. Vorteilhaft weist die eingetauchte dichte Kammer zwei Videokameras auf, deren konische Beobachtungsfelder einen Öffnungswinkel von etwa 90º besitzen, und deren Achsen in einer im wesentlichen horizontalen Ebene im wesentlichen senkrecht zueinander stehen.
Vorteilhaft verwendet man Multiplex-Einrichtungen für die von den Detektionsmitteln stammenden elektrischen Signale, wobei die Multiplex-Einrichtungen die Digitalisierungsmittel speisen. Die Digitalisierungsmittel und die Mittel zum Komprimieren der numerischen Daten werden vorteilhaft von einer Karte zum Digitalisieren und Komprimieren von Videobildern gebildet, die in einem "Multimedia"-Mikrocomputer angeordnet ist.
Die Mittel zum temporären und permanenten Speichern von numerischen Bilddaten zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, die Mittel zum Vergleichen zwischen digitalisierten Bildern des selben Körpers zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, die Mittel zum Bewerten der Trajectorie und der Haltungsänderungen eines Körpers und die Entscheidungsmittel werden von den Komponenten eines Mikrocomputers, insbesondere von Speicherelementen und Zentraleinheit des Mikrocomputers, in welchen ein geeignetes Programm geladen wurde, damit er die angegebenen Operationen ausführen kann, gebildet.
Vorteilhaft ermöglichen die Digitalisierungsmittel eine Digitalisierung von 25 Bildern pro Sekunde, wobei diese Bilder unter Zwischenschaltung der Multiplex-Einrichtung von den Detektionsmitteln geliefert werden.
Die Mittel zum Vergleichen von digitalisierten Bildern zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten sind so ausgelegt, daß nur Bilder berücksichtigt werden, deren Abmessungen wenigstens denen eines Kindes entsprechen, damit Fehlalarme vermieden werden, die durch Fremdkörper ausgelöst werden können. Die Vergleichsmittel sind außerdem zum Isolieren einer Form und Verfolgen ihrer Trajectorie zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ausgelegt.
Die Bewertungsmittel eignen sich dazu, aus den Ergebnissen der Vergleichsmittel den langsamen Charakter einer Bewegung und/oder die Unbeweglichkeit eines menschlichen Körpers in dem Schwimmbad zu ermitteln.
Die Entscheidungsmittel können einen Alarm auslösen, wenn der langsame Charakter der Bewegung oder die Quasi-Immobilität des Körpers in dem Schwimmbad länger als einen bestimmten Zeitraum, insbesondere länger als 15 Sekunden andauert.
Vorteilhaft werden die Bilder, die zu zum Auslösen eines Alarms führenden Analysen gedient haben, auf einer Festplatte des Mikrocomputers so gespeichert, daß sie jederzeit abrufbar sind.
Bevorzugt sind einer oder mehrere Kontrollbildschirme in der Nähe der Sitze der Bademeister oder in den Räumlichkeiten der für die Überwachung des Schwimmbades Verantwortlichen angeordnet, wobei auf den Bildschirmen die Bilder eines als verdächtig angesehenen Bereichs dargestellt werden.
Ein Alarm kann durch einen akustischen und/oder visuellen Warngeber ausgelöst werden, insbesondere unter Angabe des Bereichs des Schwimmbades, in welchem ein verdächtiges Ereignis stattfindet.
Man kann eine Schnellabschaltvorrichtung für das Pumpen und die Filtration des Schwimmbadwassers im Fall eines festgestellten Unfalls vorsehen, wobei die Abschaltvorrichtung entweder manuell oder automatisch durch den Mikrocomputer betätigbar ist.
Vorteilhaft sind die Detektionsmittel jeweils in einer dichten Einfassung auf Höhe des Schwimmbadwassers angeordnet, deren eine Wand aus einer Wölbung besteht, die Bereiche aufweist, durch die die Informationen, welche Bilder der in das Schwimmbadwasser eintauchenden Körper liefern, empfangen werden, und deren andere Wand in dichter Weise von Kabeln durchquert wird, um die von den Detektionsmitteln gelieferten Informationen nach außen zu übertragen. Die von den Kabeln durchquerte Wand kann mit einem ersten dichten, abmontierbaren Anschlußstutzen versehen sein, der mit dem ersten Ende einer dichten Ummantelung verbunden ist, deren anderes Ende mit einem zweiten dichten Anschlußstutzen verbunden ist, der am Boden eines Gehäuses befestigt ist, welches zur dichten Durchquerung der Seitenwand des Schwimmbades dient. Bevorzugt ist vorgesehen, daß das Innere des Gehäuses in einer kommunizierenden Verbindung mit dem Wasser des Schwimmbades steht und daß die dichte Ummantelung so in dem Gehäuse gewickelt ist, daß sie eine Länge besitzt, die wenigstens derjenigen entspricht, welche das Herausnehmen der Kammer aus dem Wasser des Schwimmbades ohne Demontage des am Boden des Gehäuses befestigten dichten Anschlußstutzens erlaubt.
Die Erfindung besteht abgesehen von den oben dargestellten Vorrichtungen aus einer Anzahl weiterer Vorrichtungen, von denen im folgenden anhand eines nicht einschränkenden Ausfüh rungsbeispiels, das unter Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen beschrieben wird, ausführlicher die Rede ist.
In den Zeichnungen zeigt:
- Fig. 1 eine perspektivische, schematische Darstellung eines Schwimmbades, das mit Detektionsmitteln des erfindungsgemäßen Überwachungssystems ausgerüstet ist;
- Fig. 2 eine schematische Aufsicht des Schwimmbades, welche das Beobachtungsfeld der Detektionsmittel illustriert, welches das gesamte Wasservolumen des Schwimmbades abdeckt;
- Fig. 3 eine Stirnansicht einer eingetauchten Wölbung, welche ein Detektionsmittel des erfindungsgemäßen Überwachungssystems enthält;
- Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3;
- Fig. 5 eine vergrößerte Detailansicht A der Fig. 4;
- Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI der Fig. 4;
- Fig. 7 eine vergrößerte Detailansicht B der Fig. 6;
- Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Wölbung der Fig. 3;
- Fig. 9 ein vereinfachtes synoptisches Schema des Überwachungssystems.
Wie in Fig. 1 dargestellt umfaßt das Schwimmbadüberwachungssystem P Detektionsmittel D1, D2, D3, die an den Wänden des Schwimmbades an sorgfältig verteilten Orten vorgesehen sind, damit das gesamte Schwimmbadvolumen abgedeckt ist. In dem be trachteten Beispiel sind drei Detektionsmittel D1, D2, D3 in derselben horizontalen Ebene, beispielsweise in einer Höhe von ungefähr 1,50 m unterhalb des Wasserspiegels des in Betrieb befindlichen Schwimmbads angeordnet. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Detektionsmittel D1, D2, D3 so angeordnet, daß sich ihr Beobachtungsfeld teilweise überlappt, damit kein toter Bereich entsteht und praktisch das gesamte Volumen des Schwimmbades abgedeckt ist. Ein in dem Schwimmbad befindliches Element oder ein Körper wird folglich von wenigstens zwei Detektionsmitteln D1, D2, D3 erfaßt.
Die Detektionsmittel können Bilder von in das Wasser des Schwimmbades eintauchenden Körpern in Form von elektrischen Signalen liefern.
Die Detektionsmittel D1, D2, D3 sind alle identisch und eines von ihnen, D1, wird im folgenden detaillierter beschrieben. Das Detektionsmittel D1 umfaßt zwei Videokameras 1 und 2, bevorzugt elektronische CCD-Kameras. Die Achsen der beiden Kameras schließen einen Winkel von 90º ein und sind bezüglich einer zur Wand des Schwimmbades senkrechten Ebene, die auf der Mittelachse des Detektionsmittels liegt, symmetrisch. Der Öffnungswinkel des Beobachtungsfeldes von jeder Kamera 1 und 2 ist größer als 90º und ein Rand des Beobachtungsfeldes fällt (in der Aufsicht) ungefähr mit der den Detektor tragenden Wand des Schwimmbades zusammen, so daß das Beobachtungsfeld (in der Aufsicht) für beide Kameras zusammen etwa 180º beträgt, mit einem zentralen Bereich α, β, beziehungsweise γ für die Detektionsmittel D1, D2, D3, in welchem sich die Felder der beiden Kameras überlappen. In dem beschriebenen Beispiel wird das Detektionsmittel D2 von der an den Schwimmerbereich angrenzenden Querwand 100 des Schwimmbades P an einer Stelle B der Wand 100 getragen, der sich in der longitudinalen Mittelebene des Schwimmbades befindet, währen die Detektionsmittel D1 und D3 bei A und C von den Längswänden 101, 102 des Schwimmbades am Lotpunkt des geneigten Bodenabschnitts 103 getragen werden, welcher den Nichtschwimmerbereich mit dem Schwimmerbereich verbindet, wobei die Punkte A und C in der Nähe der querverlaufenden Mittelebene des Schwimmbades P liegen. In Fig. 2 sind die Beobachtungskeulen der beiden Kameras jedes Detektionsmittels schematisch dargestellt, wobei mit a1, a2 die Keulen der Kameras des Detektionsmittel D1, mit b1, b2 jene des Detektionsmittels D2 und mit c1, c2 jene des Detektionsmittels D3 bezeichnet sind. Man erkennt, daß die meisten Bereiche des Schwimmbades mehrfach von den Detektionsmitteln abgedeckt sind: es findet eine volumenbezogene Beobachtung statt, da jede Kamera einen Beobachtungskegel besitzt, während im Stand der Technik WO 95/34056 es nur möglich ist, einen Schnitt durch das Wasser in der Nähe des Bodens zu überwachen. Es existiert indessen unterhalb und oberhalb jedes Detektionsmittels ein Wasserbereich, der nur zweifach überdeckt ist. Das Feld jeder Kamera reicht um einen kleinen Winkel &epsi; über die Mauer des Schwimmbades, die dieser Kamera zugeordnet ist, was die toten Bereiche, die nicht von den Kameras observiert werden, verringert.
Die Kameras 1 und 2 sind in einer Wölbung 3 angeordnet, die dicht verschlossen ist und, wie an anderer Stelle angedeutet, von der Wand 4 des Schwimmbades getragen wird. Die Wand 4 wird von einer zylindrischen Leitung 5 durchquert, in der ein zylindrisches Gehäuse 7 angeordnet ist, welches eine röhrenförmige Ummantelung 8 enthält, in der elektrische Verbindungskabel 8a der Kamera 1 und 2 mit dem Steuerungsmikrocomputer 9 des Schwimmbadüberwachungssystems verbunden sind. Die Ummantelung 8 ist spiralförmig entlang der Wand des Gehäuses 7 aufgerollt und ihre Enden sind mittels dichter Anschlußstutzen 20 bzw. 24 mit dem Boden 7a des Gehäuses 7 und mit einer zu einer Kammer 21 gehörenden Glocke 23 verbunden, welche im folgenden erläutert wird. Die Kammer 21 ist dicht; die Glocke 23 ist dicht auf die Kammer 21 aufgesetzt; das Innere der Glocke 23 ist über die Ummantelung 8 mit dem Äußeren des Gehäuses 7 verbunden. Die beiden Kameras 1 und 2 sind etwa in einem Winkel von 90º zueinander angeordnet und ihre Achsen befinden sich im wesentlichen in einer horizontalen Ebene. Im Beispiel der Fig. 3 bis 8 ist die Wölbung 3 abgerundet, damit jegliche Verletzungen für einen Schwimmer, der mit der Wölbung in Kontakt kommt, vermieden werden. Die Wölbung 3 ist aus Aluminiumguß geformt; vor den Kameras 1 und 2 weist sie zwei kreisförmige Öffnungen auf, in welche zwei Linsen, 1a, 2a eingesetzt sind, welche mit den Objektiven der beiden Kameras 1 bzw. 2 zur Bildung einer "Objektivanordnung" zusammenwirken. Der Rand jeder Linse bildet einen Kragen, der in einen kreisförmigen Versatz der Wölbung eingeklebt ist. Die Linsen bestehen aus einem Glas mit erhöhter Härte, damit jegliche Beschädigungsgefahr vermieden wird. Die Konstruktion der Linsen 1a, 2a ermöglicht eine Anpassung der optischen Eigenschaften der "Objektivanordnung" an die Erfordernisse des Systems.
Die Leitung 5, welche die Seitenwand 4 des Schwimmbades durchquert, wird durch eine Kernbohrung hergestellt; das zylindrische Gehäuse 7 wird darin eingesetzt, wobei die Zentrierung mittels zweier torusförmiger Dichtungen 90, 91 erfolgt. Die auf der Seite des Schwimmbades befindliche Dichtung 91 weist zwei Löcher auf, eines in der Nähe des untersten Punkte und das andere in der Nähe des obersten Punktes. Ein polymerisierbares Harz wird zur Bildung einer Dichtung 6 zwischen der Leitung 5 und dem Gehäuse 7 durch das untere Loch eingespritzt. Nach der Polymerisation wird die Stirnseite der Dichtung 6 auf der zum Schwimmbad weisenden Seite durch Anbringung einer Silikondichtung 6a abgeschlossen.
Das Gehäuse 7 soll mit Schwimmbadwasser befüllt werden. Kameras 1 und 2 befinden sich in der dichten Kammer 21, deren eine, zum Schwimmbad gerichtete Seite von der Wölbung 3 gebildet wird, während die andere zum Boden 7a gerichtete Seite von einer zylindrischen Schale 21a definiert wird, deren freier Rand einen Umfangskragen 21b trägt. Wenn die Kameras in der Kammer 21 installiert sind, befestigt man die Wölbung 3 auf dem Kragen 21b mittels Schrauben, die mit Gewindehülsen zusammenwirken, die in Bohrungen angeordnet sind, welche in der Dicke der Basis 3a der Wölbung 3 ausgespart sind. Das Verschrauben die ser Schrauben führt zu einer Komprimierung einer ringförmigen Dichtung 3b, welche die Dichtheit der Anordnung gewährleistet. Der Boden 21c der Schale 21a trägt eine elektronische Karte 92, von der ausgehend sich die Ausgangsleitungen der Kameras 1 und 2 verzweigen. Der Ausgang der elektronischen Karte durchquert den Boden 21c dicht, welcher auf seiner Außenseite eine Buchse 93 trägt. Der Boden 21c trägt außerdem zwei Ventilanschlüsse 94, 95, die einerseits mit einer Versorgungsleitung für Stickstoff und andererseits mit einer Leitung zur Atmosphäre zusammen wirken können. Damit kann man, wenn die Kammer 21 durch Zusammenbau der Wölbung 3 und der Schale 21a geschlossen ist, das Innere der Kammer mit trockenem Stickstoff befüllen, um Oxidationen zu vermeiden, die Lebensdauer der CCD-Kameras zu erhöhen und Probleme der Dampfbildung zu verhindern. Sobald die Leitungen entfernt sind, isolieren die Ventilverbindungen 94, 95 das Innere der Kammer 21 gegenüber der Umgebung. Am Boden 21c wird außerhalb der Kammer 21 eine Glocke 23 angeordnet, die über ihren Rand 23a mit dem Boden 21c verbunden ist. Der Rand 23a kommt gegen den Boden 21c über eine ringförmige Dichtung 23b in Anlage, deren Kompression durch Schrauben gewährleistet wird.
Durch Schrauben 96a wird ein Kragen 96, der zur Abdeckung des Randes der Kernbohrung, in welcher das Gehäuse 7 angeordnet ist, sowie des von der Dichtung 6 eingenommenen Bereichs dient, auf dem dem Boden 7a gegenüberliegenden ebenen Ende des Gehäuses 7 befestigt. An seinem dem Boden 7a gegenüberliegenden Ende weist das Gehäuse 7 drei Umfangswülste 7b auf, die in Richtung Achse des Gehäuses 7 vorspringen. In diese Wülsten sind Gewindehülsen eingesetzt, die mit Schrauben 25 zusammenwirken. Die Köpfe der Schrauben 25 kommen gegen den Umfangsrand 3c der Wölbung 3 in Anlage. Damit ist der Halt der dichten Kammer 21 am Gehäuse 7 gewährleistet. Aufgrund der Dicke der Wölbung 3 in dem Bereich, wo sie von den Schrauben 25 durchquert wird, ist eine Spiel zwischen dem Kragen 96 und dem Rand 3c vorgesehen. Ebenso ist ein Spiel zwischen dem Gehäuse 7 und dem Bereich der Wölbung 3 vorgesehen, der in es ein dringt. Dies führt dazu, daß das Schwimmbadwasser frei in das Gehäuse 7 eindringen kann. Man kann daher die Einfassung (3, 21, 21a, 23) im Schwimmbad von dem Gehäuse 7 lösen, unabhängig davon, in welcher Tiefe sich die Detektionsmittel im Schwimmbadwasser befinden.
Der Boden der Glocke 23 trägt einen dichten Ansatz 24, der die Befestigung der Ummantelung 8 an der Glocke 23 gewährleistet. Elektrische Leitungen 8a werden vor der Befestigung der Glocke 23 am Boden 21c der Schale 21a in die Ummantelung 8 eingeführt und die Kabel 8a treten hinter dem Boden 7a des Gehäuses 7 wieder hervor, wobei die Abdichtung auf Höhe der Durchquerung des Bodens 7a durch einen dichten Anschlußstutzen 20 gewährleistet wird. Zwischen den dichten Anschlußstutzen 20 und 24 ist die Länge der dichten Ummantelung 8 derart ausreichend gewählt, daß die Einfassung (3, 21,21a, 23) von der Wand des Schwimmbades gelöst und auf den Rand des Schwimmbades zur Instandsetzung, Reparatur oder zum Ersatz heraufgeholt werden kann. Zusammen mit den Kabeln 8a führt man einen Ersatzfaden in die Ummantelung ein, beispielsweise einen Nylonfaden, der in bekannter Weise die Rolle einer "Nadel" spielt und die Einführung eines zusätzlichen Kabels oder eines Ersatzkabels in die Ummantelung 8 ermöglichen soll, ohne daß es notwendig ist, den Anschlußstutzen 20 zu entfernen und folglich das Schwimmbad zu entleeren: so reicht es aus, das neue Kabel und einen neuen als "Nadel" dienenden Nylonfaden hinter dem Boden 7a zu befestigen, die Einfassung (3, 21, 21a, 23) aus dem Wasser zu nehmen, die Glocke 23 abzumontieren, den Stecker 93 abzuziehen, durch das so freigelegte Ende der Ummantelung 8 den dort befindlichen Nylonfaden zu ziehen, bis das neue Kabel und die neue "Nadel" erscheint, den die ursprüngliche "Nadel" bildenden Nylonfaden wegzuwerfen, das an dem Stecker 23 angebrachte neue Kabel anzuschließen, die Glocke 23 wieder auf der Schale 21a anzubringen, die Einfassung (3, 21, 21a, 23) wieder ins Wasser hinabzulassen und mit den Schrauben 25 an der Stirnseite des Gehäuses 7 zu befestigen.
Außerdem kann die gleiche Schraubenanordnung 25 dazu verwendet werden, eine (nicht dargestellte) Abdeckung des Gehäuses 7 anzubringen, wenn man die Kammer (3, 21, 21a) herausgehoben hat, wobei die Glocke 23 vorab dicht auf derjenigen der Seiten der Kappe befestigt wurde, die zum Gehäuse gerichtet ist.
Bevorzugt ist dem Inneren der Kammer 21 ein (nicht dargestelltes) Antifeuchtigkeitsmodul vorgesehen.
Die Kabel 8a, welche das Gehäuse 7 durchqueren, sind Coaxialkabel, die über eine Multiplex-Einrichtung 10a mit einem Mikrocomputer 9 verbunden sind, beispielsweise einem "IBMcompatiblen"-Computer, der um einen Pentium-Mikroprozessor herum aufgebaut ist, wobei man auf jedem Kabel 8a eine Gleichspannung erzeugt, die zur Versorgung der entsprechenden Kamera 1, 2 dient, während die Kamera über das Kabel 8a ein Modulationssignal schickt, das das zu verarbeitende Signal darstellt. Vor Eintritt in die Multiplex-Einrichtung 10a gewährleistet man eine Trennung des Gleichanteils mit Hilfe von Demodulationsmitteln, die der Multiplex-Einrichtung lediglich die von der CCD-Kamera stammenden Signale zuführen. Der Mikrocomputer 9 umfaßt eine zentrale Steuereinheit 13, temporäre Speichermittel oder Arbeitsspeicher 11a, permanente Speichermittel oder Festplatte 11b, sowie eine Schnittstellenkarte 14, welche die Betätigung von Alarmgebern 15 oder Ventilen 16 ermöglicht. Außerdem ist er mit einem Kontrollbildschirm E verbunden, wobei der Bildschirm ein berührungsempfindlicher Bildschirm ist, der eine Funktionssteuerung ermöglicht. Der Mikrocomputer 9 ist als "Multimedia"-Gerät ausgelegt und weist eine Videokarte 10 auf, die aus Mitteln zur Digitalisierung von elektrischen Signalen, welche von den Detektionsmitteln D1, D2, D3 geliefert werden, und aus Mitteln zur Kompression numerischer Bilddaten besteht.
Die in Form elektrischer Signale vorliegenden Bilder werden über die insgesamt mit 10a bezeichneten Demodulationsmittel und die Multiplex-Einrichtung mit einer Rate von 25 Bildern pro Sekunde von der Videokarte 10 aufgezeichnet, die sie in digitale Bilder umwandelt.
Durch den Multiplex-Betrieb ist es möglich, die Detektionsmittel D1, D2, D3 mit derselben Videokarte 10 zu bearbeiten. Anzumerken ist, daß die Zahl der mit der selben Karte bearbeitbaren Detektionsmittel auch größer als 3 sein und beispielsweise 8 betragen können.
Es sind Mittel 11 zum Speichern von digitalen Bilddaten zu aufeinanderfolgenden Zeiten t,(t + 1), usw. vorgesehen. Diese Speichermittel 11 bestehen aus den Speichermitteln des Mikrocomputers 9, insbesondere aus internen Arbeitsspeichermitteln 11a und der Festplatte 11b des Rechners.
Mittel 12 zum Vergleichen zwischen digitalen Bildern des selben Körpers zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten t und (t + 1) sind vorgesehen. Diese Vergleichsmittel 12 werden von der zentralen Steuereinheit 13 des Computers und einem geeigneten Programm gebildet, das in einem Bereich des internen Arbeitsspeichers 11a geladen ist.
Die betrachteten Zeitintervalle Dt zwischen zwei Momenten t und (t + 1) werden so ausreichend gewählt, daß im Fall einer normalen Bewegung eines Schwimmers die Unterschiede zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Bildern eine derartige Bewegung widerspiegeln. Das Zeitintervall Dt ist jedoch auch so klein wie möglich gewählt, damit im Fall einer verdächtigen Situation ein Alarm ohne Verzögerung ausgelöst werden kann. Das Intervall Dt kann in der Größenordnung von einigen Zentelsekunden liegen.
Die Vergleichsmittel berechnen zwischen zwei Zeitpunkten t und (t + 1) die Unterschiede zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildmatritzen, die von der gleichen Kamera geliefert werden.
Mit den Vergleichsmittel können so Änderungsbereiche zwischen zwei zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten aufgezeichneten Bildern bestimmt werden, d. h. Bewegungsbereiche zwischen den beiden betrachteten Zeitpunkten.
Die mit einem geeigneten Programm kombinierte zentrale Steuereinheit 13 bildet außerdem Mittel zum Bewerten der Art eines Körpers, dessen Bild aufgezeichnet wurde (ob es sich um einen menschlichen Körper handelt oder nicht), der Trajectorie und von Haltungsänderungen des Körpers. Die Zentraleinheit 13 und das Programm sind außerdem dazu vorgesehen, Entscheidungsmittel zu bilden, die im Fall einer verdächtigen Trajectorie oder Bewegung des beobachteten Körpers einen Alarm auslösen können.
Das Programm, welches dem Rechner 9 und seiner Zentraleinheit 13 ermöglicht, die oben vorgestellten Funktionen auszuführen, kann unterschiedlichen Algorithmen entsprechen.
Da man die Matrix des ursprünglichen Bildes (leeres Schwimmbad) kennt, kann man die von den Detektionsmittel aufgezeichneten unterschiedlichen Formen, die sich im Schwimmbad bewegen, zählen und individuell verfolgen.
Unter Verwendung des Prinzips, nach welchem die Kenntnis der Ableitung einer Funktion und ihres Ausgangswertes die Bestimmung der Funktion ermöglicht, kann man unterschiedliche Formen, die unterschiedlichen, sich in dem Schwimmbad bewegenden Körpern entsprechen, beispielsweise F1, F2... Fn, identifizieren und verfolgen.
Man verwirklicht eine Korrektur der verfolgten Formen, insbesondere hinsichtlich ihrer Größe. So werden nur solche Formen betrachtet, die wenigstens solche Abmessungen haben, die denjenigen eines kleinen Kindes entsprechen. Man kann so Bilder von ruhenden Objekten mit kleinen Abmessungen beiseite lassen und die Auslösung von Fehlalarmen verhindern.
Man gewährleistet eine Verfolgung der Entwicklung der Trajec torie der unterschiedlichen Formen F1, F2... Fn innerhalb des Schwimmbades. Im Fall einer verdächtigen Bewegung, insbesondere im Fall einer langsamen vertikalen Abwärtsbewegung, die einem passiven Absinken entspricht, oder im Fall einer Bewegungslosigkeit am Boden des Schwimmbades, oder schließlich im Fall einer Bewegungslosigkeit unmittelbar unterhalb der freien Wasseroberfläche, wird die entsprechende Form F1 mit einem Voralarm gekennzeichnet.
Die sorgfältige Plazierung der Detektionsmittel D1, D2, D3 bezüglich des Schwimmbadbodens gewährleistet die Funktionstüchtigkeit, indem das gesamte Schwimmbad von den Detektionsmitteln abgedeckt wird. Eine verfolgte Form F1... Fn kann idealerweise nur "nach oben" verschwinden, d. h. indem sie aus dem unteren Bereich des Schwimmbades nach oben steigt oder das Becken verläßt.
Wenn nach einem bestimmten Zeitintervall, vorteilhafterweise ungefähr 15 Sekunden, die verfolgte Form Fi ihr verdächtiges Verhalten nicht geändert hat, d. h. wenn die Bewegungslosigkeit am Boden oder die langsame vertikale Bewegung oder auch die Bewegungslosigkeit in der Nähe der Oberfläche, während dieser 15 Sekunden fortdauert, ohne daß eine nicht passive Trajectorie angenommen wurde, löst der Rechner 9 den Alarm aus. Der Rechner weist vorteilhaft eine Schnittstellenkarte 14 auf, die zur Fernbetätigung diverser akustischer oder visueller Alarmgeber geeignet ist.
Beispielsweise kann der Rechner einen Vibrator oder Summer 15 auslösen, der vor allem am Gürtel eines mit der Überwachung des Schwimmbades beauftragten Bademeisters getragen wird. Außerdem kann der Bereich des Schwimmbades, wo der Zwischenfall, der den Alarm ausgelöst hat, stattfindet, auf einem ebenfalls vom Bademeister getragenen Flüssigkristallbildschirm in Form eines alphanumerischen Codes so angezeigt werden, daß der Bademeister schnell am richtigen Ort intervenieren kann.
Außerdem kann man vorsehen, daß der Rechner 9 im Alarmfall die Ventile 16 zum Absaugen des Wassers aus dem Schwimmbad schließt, damit jeder Saugeffekt auf Höhe der Absauggitter für das Wasser, die sich am Boden des Schwimmbades befinden, unterdrückt wird. Außerdem kann automatisch ein Telefax an eine medizinische Notfalleinrichtung versandt werden.
Schließlich kann das verwendete Programm über den Rechner 9 die Speicherung der digitalen Bilder des Zwischenfalls auf der Festplatte 11b veranlassen.
Die hier gegebenen Beispiele sind nicht einschränkend und andere Mittel zur Anzeige des Alarms können verwendet werden.
Außerdem werden Bilder des Bereichs, wo eine verdächtige Bewegung stattfindet, einschließlich der Bewegungslosigkeit eines Körpers am Schwimmbadboden, auf wenigstens einem Kontrollbildschirm E dargestellt, der den für die Überwachung verantwortlichen Personen zur Verfügung steht.
Mit einem solchen System können zwar insbesondere die Fälle von verdächtigen Bewegungen schnell detektiert werden, die zu einem Alarm führen können; es ist jedoch außerdem notwendig, Fehlalarme zu verhindern. Beispielsweise kann es sich bei einer Form, die von einer dunkleren Zone am Boden des Schwimmbades gebildet wird, schlicht um einen Schatten ausreichender Größe handeln, der plötzlich von der Sonne erzeugt wurde. In einem solchen Fall sollte eine Fehlauslösung verhindert werden.
Die Verwendung von einer oder mehreren Sonareinrichtungen, insbesondere eines aktiven Hochfrequenz-Sonars, in den Detektionsmitteln D1, D2, D3 kann einen solchen Zweifel beseitigen und ermöglicht gegebenenfalls eine zweite Verfolgung der Trajectorien der Formen Fi gemäß der gleichen Sequenz, wie sie im Zusammenhang mit den im wesentlichen von Kameras gebildeten Detektionsmitteln dargestellt wurde.
Andere Detektionsmittel als Videokameras können verwendet werden, beispielsweise Thermokameras.
Zweifel bezüglich einer detektierten Form können auch durch andere Mittel als durch ein Sonar beseitigt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Lasers.
Unabhängig von der gewählten Ausführungsvariante ermöglicht das erfindungsgemäße Überwachungssystem eine Verbesserung der Sicherheit von Schwimmbädern.

Claims

1. System zur Überwachung eines Schwimmbades zur Verhütung von Ertrinkungsunfällen, dadurch gekennzeichnet, daß es umfasst:

- Detektionsmittel (D1, D2, D3), die in Form von elektrischen Signalen Bilder von in das Wasser des Schwimmbades eintauchenden Körpern liefern können, wobei die Detektionsmittel an den Wänden des Schwimmbades an Stellen angeordnet sind, die sorgfältig so verteilt sind, daß wenigstens ein Teil des Wasservolumens des Schwimmbades abgedeckt wird;

- Mittel (10) zum Digitalisieren der erhaltenen elektrischen Signale;

- Mittel (11a, 11b) zum temporären und permanenten Speichern von numerischen Bilddaten zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten;

- Mittel (12, 13) zum Vergleichen zwischen digitalen Bildern des selben Körpers zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten;

- Mittel (12, 13) zum Bewerten der Art eines Körpers (menschlicher Körper oder nicht), der Trajectorie und von Haltungsänderungen des Körpers gemäß den aufeinanderfolgenden Bildern; und

- Entscheidungsmittel (12, 13), welche im Fall einer verdächtigen Trajectorie oder Bewegung des beobachteten Körpers Alarmmittel (15) auslösen können.

2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Detektionsmittel (D1, D2, D3) wenigstens eine Videokamera (1, 2) umfasst, die in einer dichten Kammer (21) angeordnet ist.

3. System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dichte Kammer (21) eintauchbar ist und zwei Videokameras aufweist, deren konische Beobachtungsfelder einen Öffnungswinkel von etwa 900 besitzen, und deren Achsen in einer im wesentlichen horizontalen Ebene im wesentlichen senkrecht zueinander stehen.

4. System gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel (10) zum Komprimieren der durch die Digitalisierungsmittel erhältlichen numerischen Daten umfasst, und daß die Mittel zum Digitalisieren der erhaltenen Bilder und zum Komprimieren der numerischen Daten von einer Karte (10) zum Digitalisieren und Komprimieren von Videobildern gebildet werden, die in einem "Multimedia"-Mikrocomputer (9) angeordnet ist.

5. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (D1, D2, D3) die Digitalisierungsmittel (10) über eine Multiplex- Einrichtung (10a) speisen.

6. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (11a, 11b) zum Speichern von numerischen Bilddaten zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, die Mittel zum Vergleichen zwischen digitalisierten Bildern des selben Körpers zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, die Mittel zum Bewerten der Trajectorie und der Haltungsänderungen eines Körpers und die Entscheidungsmittel von den Komponenten eines Mikrocomputers (9), insbesondere von Speicherelementen (11a, 11b) und Zentraleinheit (12, 13) des Mikrocomputers gebildet werden, in welchen ein geeignetes Programm geladen wurde, damit er die angegebenen Operationen ausführen kann.

7. System gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (12, 13) zum Vergleichen von digitalisierten Bildern zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten so ausgelegt sind, daß nur Bilder berücksichtigt werden, deren Abmessungen wenigstens denen eines Kindes entsprechen, damit Fehlalarme vermieden werden, die durch Fremdkörper ausgelöst werden können.

8. System gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel (12, 13) zum Isolieren einer Form und Verfolgen ihrer Trajectorie zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ausgelegt sind.

9. System gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungsmittel (12, 13) aus den Ergebnissen der Vergleichsmittel den langsamen Charakter einer Bewegung und/oder die Unbeweglichkeit eines menschlichen Körpers in dem Schwimmbad bestimmen können.

10. System gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungsmittel (12, 13) einen Alarm auslösen können, wenn der langsame Charakter der Bewegung oder die Quasi-Immobilität des Körpers in dem Schwimmbad länger als einen bestimmten Zeitraum, insbesondere länger als 15 Sekunden andauert.

11. System gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder, die zu zum Auslösen eines Alarms führenden Analysen gedient haben, auf einer Festplatte (11b) des Mikrocomputers (9) so gespeichert werden, daß sie jederzeit abrufbar sind.

12. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kontrollbildschirm (E) für das die Überwachung des Schwimmbades gewährleistende Personal zugänglich ist, wobei auf dem Bildschirm die Bilder eines als verdächtig angesehenen Bereichs dargestellt werden.

13. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmmittel einen akustischen und/oder visuellen Warngeber (15) umfassen, insbesondere mit Angabe des Bereichs des Schwimmbades, in welchem ein verdächtiges Ereignis stattfindet.

14. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schnellabschalt-Vorrichtung (16) für das Pumpen und die Filtration des Schwimmbadwassers im Fall eines festgestellten Unfalles aufweist, wobei die Abschaltvorrichtung entweder manuell oder automatisch durch den Mikrocomputer (9, 14) betätigbar ist.

15. System gemäß einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (D1, D2, D3) jeweils in einer dichten Kammer (21) angeordnet sind, deren eine Wand aus einer Wölbung (3) besteht, die Bereiche (1a, 2a) aufweist, durch die die Informationen, welche die Bilder der in das Schwimmbadwasser eintauchenden Körper liefern, empfangen werden, und deren andere Wand (23) in dichter Weise von Kabeln (8a) durchquert wird, um die von den Detektionsmitteln (D1, D2, D3) gelieferten Informationen nach aussen zu übertragen.

16. System gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (23), die von den Kabeln (8a) durchquert wird, mit einem ersten dichten, abmontierbaren Anschlussstutzen (24) versehen ist, der mit dem ersten Ende einer dichten Ummantelung (8) verbunden ist, deren anderes Ende mit einem zweiten dichten Anschlussstutzen (20) verbunden ist, der am Boden (7a) eines Gehäuses (7) befestigt ist, welches zur dichten Durchquerung der Seitenwand (4) des Schwimmbades dient.

17. System gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Innere des Gehäuses (7) in einer kommunizierenden Verbindung mit dem Wasser des Schwimmbades stehen kann, und daß die dichte Ummantelung (8) so in dem Gehäuse (7) gewickelt ist, daß sie eine Länge besitzt, die wenigstens derjenigen entspricht, welche das Herausnehmen der Kammer (21) aus dem Wasser des Schwimmbades ohne Demontage des am Boden (7a) des Gehäuses (7) befestigten dichten Anschlussstutzens (20) erlaubt.

18. Schwimmbad, versehen mit einem System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel (D1, D2, D3) so angeordnet sind, daß sich ihr Sehfeld teilweise überdeckt, so daß kein toter Bereich entsteht und praktisch das gesamte Schwimmbadvolumen erfaßt wird.