EP0877996A2 - Device for the production of an alarm and for surveillance of an area - Google Patents

Device for the production of an alarm and for surveillance of an area

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Publication number
EP0877996A2
EP0877996A2 EP97903279A EP97903279A EP0877996A2 EP 0877996 A2 EP0877996 A2 EP 0877996A2 EP 97903279 A EP97903279 A EP 97903279A EP 97903279 A EP97903279 A EP 97903279A EP 0877996 A2 EP0877996 A2 EP 0877996A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
alarm
signal
alarm signal
generating
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97903279A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Trompf
Hans J. Matt
Dieter Baums
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel SA
Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel SA, Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite filed Critical Alcatel SA
Publication of EP0877996A2 publication Critical patent/EP0877996A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/005—Fire alarms; Alarms responsive to explosion for forest fires, e.g. detecting fires spread over a large or outdoors area
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G08B17/125—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions by using a video camera to detect fire or smoke

Definitions

  • the invention relates to a device for generating an alarm and a system for monitoring an area, in particular a spatially extended area.
  • Known systems for monitoring an area consist of a multiplicity of towers which are arranged at a certain distance from one another and on which a person is placed to monitor this area. The horizon is searched with the eyes and checked for possible forest fires. In the event of a fire, an alarm center is informed about an existing communication network and other subsequent functions, such as. B. the request for a fire truck are initiated.
  • known systems for monitoring an area are very complex and expensive, since one person must be employed per tower and the towers must not be set up too far apart.
  • systems for monitoring an area that do not relate to forest fire testing, but e.g. B. for flood detection, for cyclone prediction to determine environmental pollution or for earthquake detection, there are currently either no systems for detection or prediction, or very complex systems such as earthquake detection, a seismographic system, but which is not always ready for use .
  • the invention has for its object to provide a device and a system for generating an alarm, which can be implemented inexpensively, with a low probability of false alarm.
  • the device for generating an alarm operates fully automatically and the system for monitoring an area requires a considerably reduced number of people to monitor a large area. It is also advantageous that the likelihood of a false alarm is considerably reduced and, at the same time, a very quick and rapid generation of an alarm is ensured, which then ensure immediate repair of the damage and accordingly ensures damage limitation.
  • the monitoring center can be used to control the at least one sensor on the device for generating an alarm signal. This allows a further review of the Alarm probability can be guaranteed by manually from the monitoring center, for. B. a surveillance camera in the device for generating an alarm can be directed to the position of the likely alarm trigger point and thus the alarm can be verified.
  • Fig. 2 Schematic representation of a system for monitoring an area.
  • a device for generating an alarm consists of at least one sensor C1, C2 for generating at least one input signal (SI, S2).
  • the at least one sensor can be, for example, a video camera for taking pictures. This is used to pick up clouds of smoke or smoke columns. Another option is to use an infrared camera as a sensor. This is used to record heat radiation and thus detects heat sources that indicate a fire.
  • the two aforementioned cameras can be in a one-dimensional or in a multi-dimensional, e.g. B. the two-dimensional embodiment.
  • a one-dimensional camera takes a 360 ° picture of the surroundings when it is pivoted about its own axis.
  • the senor can be a laser plus receiver, which is used for the spectroscopic determination of the combustion products by measuring the backscattering components, e.g. B. particle size of the angle and wavelength is used.
  • spectroscopic determination of the combustion products by measuring the damping component can be carried out by means of such a laser and an assigned receiver.
  • a further embodiment of a sensor which is not described in further detail, is the use of a semiconductor that records physical / chemical determinations of changes in concentration in the air and thus suggests combustion products.
  • Other sensors can be those that detect special polluting substances or those that measure radioactive radiation.
  • An input signal SI, S2 generated by the at least one sensor C1, C2 is sent to at least one neural network NN1, NN2 for detecting an event and for determining at least one first output signal AI, A2 from the at least one generated input signal SI, S2 by means of pattern recognition.
  • the at least one neural network NN1, NN2 is used to prepare the sensor data by classifying them by generating parameters relevant to decision-making. Furthermore, a pattern recognition by comparison with learned knowledge, e.g. B. carried out by means of artificial neural networks.
  • the at least one first output signals AI, A2 determined in this way are sent to a first unit FL1 for generating an alarm.
  • the alarm is formed as an alarm signal B from the at least one first output signal AI, A2 in the first unit FL1.
  • This first unit can be, for example, rule-based fuzzy logic, which leads to a false alarm reduction based on the rules used.
  • this unit FL1 By means of this unit FL1, an overall decision is made and an alarm signal B and, depending on it, a possible measure for the occurrence of the alarm.
  • a multi-sensor system In an embodiment in which a plurality of sensors and correspondingly a plurality of neural networks are attached, such a system is referred to as a multi-sensor system, as is also used below. This is indicated in FIG. 1 in such a way that this multi-sensor system is indicated as a whole by broken lines.
  • a multi-sensor system can be used, for example, for forest fire detection, with a video camera for Smoke detection and an infrared camera for the detection of thermal radiation is attached.
  • a further sensor R a so-called smoke sensor, is attached, which records a signal A3 and also outputs it to the first unit FL1.
  • the multi-sensor system composed in this way merely represents a possible system and can be expanded at any time by a further sensor which corresponds to what has been described above, or one of the sensors mentioned can be replaced by another.
  • the use of some sensors requires a second tower, so that, for example, a transmitter is attached to a first tower and a receiver to a second tower.
  • the alarm signal B is sent to a second unit FL2 for the further reduction of a false alarm probability of the alarm signal B.
  • the false alarm probability is reduced in such a way that further input signals E1, E2, E3, E4 are given to this unit and a false alarm probability is reduced in this unit by means of a linking rule.
  • the additionally introduced input signals E1 to E4 are subject to different evaluation factors depending on the influence of the input variable. As a possibility are shown here that z. B. the first input signal El indicating the current time, the second input signal E2 indicating the date, the third input signal E3 indicating the current outside temperature and a fourth input signal E4 indicating, for example, air and / or soil moisture. Further or different input signals can be imagined and added at any time.
  • the second unit FL2 for reducing the probability of false alarms is also fuzzy logic, for example. Taking the influencing variables E1 to E4 into account, this forms an overall decision C from the multisensor information. This overall decision C includes either sending an alarm, yes or no.
  • a network connection N is additionally provided on the device, which is used to transmit the false alarm signal C via a communication network.
  • a communication network it should be imagined that, for example, a directional radio link is set up, or that a GSM network or DECT network or a conventional ISDN network or an analog telephone network is used.
  • satellites can be used, via which the communication then takes place.
  • a system for monitoring an area is composed of at least one device for generating an alarm signal I, as was explained in more detail with patent claim 1.
  • a device with its at least one sensor C1, C2 with its at least one neural network NN1, NN2 with its first unit FL1 and with its second unit FL2 are distributed in the area to be monitored.
  • three such devices I are specified, which are located on a tower in a forest. From these devices I, a false alarm signal C is sent to a monitoring center Z by means of a communication network for transmitting the alarm signal. The received false alarm reduced alarm signals C of the individual devices I are reported in the monitoring center Z.
  • the alarm can be checked manually, which are provided, for example, in the monitoring center Z as means RM, which enable control of the at least one sensor C1, C2 in the device for generating an alarm signal.
  • Such means can be used, for example, to move the sensors in the device I to a special point and, by using a zoom, to take a closer look at an avoidable source of fire.
  • the coordinate determination of the reported alarm also takes place in order to then initiate a further catalog of measures.
  • Such a catalog of measures can be, for example, ordering the fire brigade, initiating rescue measures or any other form.
  • a finite number of devices for generating an alarm signal I can be assigned to each monitoring center Z.
  • a monitoring center Z can also operate fully automatically and carry out a further verification and automatically forward an alarm, for example to a further center, such as. B. the fire brigade.
  • further input signals E6 can be used to expand the catalog of measures. For example, a current wind speed can be measured in the vicinity of the monitoring center Z and thus a further component can be assigned to the alarm, namely, for example, the assumed direction of propagation of the fire.
  • Such an input variable E6 can also be used to read in a possible land use plan, which then immediately shows which endangered or protected areas are located in the immediate vicinity of the source of the fire.
  • a first parameter is the duration of the drought
  • a second parameter is the current air humidity
  • a third parameter is the wind speed.
  • a rule for such fuzzy logic may look as follows. If the first parameter is the duration of the drought> than three days and a humidity ⁇ 40% and a wind speed is greater than 30 km / h, then the likelihood of forest fire is high. In an opposite case, when the duration of the drought is ⁇ than one day and the humidity> is 60% and the wind speed is> 30 km / h, the risk of forest fires is low.

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Abstract

Creation of a device and a system for the automatic surveillance of an area and for the production of an alarm with which there is a low probability of false alarm. Use of a device with sensors (C1, C2) and neuronal networks (NN1, NN2) for pattern recognition for preprocessing and with units (fuzzy-logic) (FL1, FL2) for the production of an alarm signal (B, C) and reduction of false alarms. The alarm signal is transmitted to a control centre where it can again be checked and if necessary subsequent functions are initiated.

Description

Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmes und zur Überwachung eines Gebietes Device for generating an alarm and for monitoring an area
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmes und ein System zur Überwachung eines Gebietes, insbesondere eines räumlich ausgedehnten Gebietes.The invention relates to a device for generating an alarm and a system for monitoring an area, in particular a spatially extended area.
Bekannte Systeme zur Überwachung eines Gebietes, insbesondere zur Überwachung eines waldbrandgefährdeten Gebietes, bestehen aus einer Vielzahl von Türmen, die in einem gewissen Abstand voneinander angebracht sind, und auf die eine Person zur Überwachung dieses Gebietes gesetzt wird. Der Horizont wird mit den Augen abgesucht und auf eventuell auftretende Waldbrände hin überprüft. Im Falle eines auftretenden Feuers, wird eine Alarmeinsatzzentrale über ein vorhandenes Kommunikationsnetzes informiert und weitere Folgefunktionen, wie z. B. die Anforderung eines Löschzuges, werden eingeleitet. Solche bekannten Systeme zur Überwachung eines Gebietes sind aber, da pro Turm eine Person eingesetzt werden muß und weiterhin die Türme in keinem zu großen Abstand voneinander aufgestellt sein dürfen, sehr aufwendig und teuer. In Systemen zur Überwachung eines Gebietes, die sich nicht auf die Prüfung eines Waldbrandes beziehen, aber z. B. zur Hochwassererkennung, zur Wirbelsturmvorhersage zur Feststellung einer Umweltbelastung oder aber zur Erdbebenerkennung gedacht sind, gibt es derzeit entweder keine Systeme zur Erkennung oder Vorhersage, oder aber sehr aufwendige Systeme wie zum Beispiel bei der Erdbebenerkennung ein seismographisches System, das aber nicht ständig einsatzbereit ist.Known systems for monitoring an area, in particular for monitoring an area at risk of forest fires, consist of a multiplicity of towers which are arranged at a certain distance from one another and on which a person is placed to monitor this area. The horizon is searched with the eyes and checked for possible forest fires. In the event of a fire, an alarm center is informed about an existing communication network and other subsequent functions, such as. B. the request for a fire truck are initiated. However, such known systems for monitoring an area are very complex and expensive, since one person must be employed per tower and the towers must not be set up too far apart. In systems for monitoring an area that do not relate to forest fire testing, but e.g. B. for flood detection, for cyclone prediction to determine environmental pollution or for earthquake detection, there are currently either no systems for detection or prediction, or very complex systems such as earthquake detection, a seismographic system, but which is not always ready for use .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung und ein System zur Erzeugung eines Alarms zu schaffen, das kostengünstig realisierbar ist, bei gleichzeitg geringer Feh1a1armwahrschein1ichkeit.The invention has for its object to provide a device and a system for generating an alarm, which can be implemented inexpensively, with a low probability of false alarm.
Dies wird erfindungsgemäß gelöst durch die Lehre des Patentanspruchs 1 und durch die Lehre des Patentanspruchs 6.This is achieved according to the invention by the teaching of patent claim 1 and by the teaching of patent claim 6.
Als vorteilhaft erweist sich hierbei, daß die Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmes vollautomatisch arbeitet und das System zur Übewachung eines Gebietes eine erheblich reduzierte Personenanzahl zur Überwachung eines großen Gebietes benötigt. Ebenfalls vorteilhaft ist, daß die Wahrscheinlichkeit eines Fehlalarmes erheblich reduziert wird und zugleich noch eine sehr schnelle und rasche Erzeugung eines Alarms gewährleistet wird, die dann eine sofortige Schadensbehebung gewährleisten und demgemäß für eine Schadensbegrenzung sorgen.It proves to be advantageous here that the device for generating an alarm operates fully automatically and the system for monitoring an area requires a considerably reduced number of people to monitor a large area. It is also advantageous that the likelihood of a false alarm is considerably reduced and, at the same time, a very quick and rapid generation of an alarm is ensured, which then ensure immediate repair of the damage and accordingly ensures damage limitation.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 und den Ansprüchen 7 bis 11 zu entnehmen.Further advantageous refinements can be found in dependent claims 2 to 5 and claims 7 to 11.
Gemäß Patentanspruch 7 erweist sich als besonders vorteilhaft, daß von der Überwachungszentrale aus eine Steuerung des mindestens einen Sensors an der Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignales vorgenommen werden kann. Damit kann eine weitere Überprüfung der Alarmwahrscheinlichkeit gewährleistet werden, in dem manuell von der Überwachungszentrale aus, z. B. eine Überwachungskamera, in der Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarms auf die Position des wahrscheinlichen Alarmauslösepunktes gerichtet werden kann und somit der Alarm verifiziert werden kann.According to claim 7, it proves to be particularly advantageous that the monitoring center can be used to control the at least one sensor on the device for generating an alarm signal. This allows a further review of the Alarm probability can be guaranteed by manually from the monitoring center, for. B. a surveillance camera in the device for generating an alarm can be directed to the position of the likely alarm trigger point and thus the alarm can be verified.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Folgende Figuren zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to figures and exemplary embodiments. The following figures show:
Fig. 1: Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmes,1: device for generating an alarm,
Fig. 2: Schematische Darstellung eines System zum Überwachen eines Gebietes.Fig. 2: Schematic representation of a system for monitoring an area.
Eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmes besteht aus mindestens einem Sensor Cl, C2, zur Generierung mindestens eines Eingangssignals (SI, S2). Der mindestens eine Sensor kann beispielsweise eine Videokamera zur Aufnahme von Bildern sein. Diese dient zur Aufnahme von Rauchwolken oder von Rauchsäulen. Eine weitere Möglichkeit ist es, eine Infrarotkamera als Sensor einzusetzen. Diese dient zur Erfassung von Wärmestrahlungen und detektiert somit Wärmequellen, die auf ein Feuer schließen lassen. Die beiden vorgenannten Kameras können in einer eindimensionalen oder aber in einer mehrdimensionalen , z. B. der zweidimensionalen Ausführungsform ausgebildet sein. Eine eindimensionale Kamera nimmt ein 360° Bild der Umgebung auf, wenn sie schwnkbar um die eigene Achse gelagert ist. Desweiteren kann der Sensor ein Laser plus Empfänger sein, der zur spektroskopischen Bestimmung der Verbrennungsprodukte durch Messung der Rückstreuungskomponenten, z. B. Teilchengröße des Winkels und der Wellenlänge dient. Ebenso können mittels eines solchen Lasers und eines zugeordneten Empfängers spektroskopische Bestimmung der Verbrennungsprodukte durch Messung der Dämpfungskomponente vorgenommen werden. Eine weiter nicht näher beschriebene Ausführungsform eines Sensors ist die Verwendung eines Halbleiters, der physikalisch/chemische Bestimmungen von Konzentrationsänderungen in der Luft aufnimmt und somit auf Verbrennungsprodukte schließen läßt. Weitere Sensoren können solche sein, die spezielle umweltverschmutzende Stoffe ermitteln, oder solche, die radioaktive Strahlung messen.A device for generating an alarm consists of at least one sensor C1, C2 for generating at least one input signal (SI, S2). The at least one sensor can be, for example, a video camera for taking pictures. This is used to pick up clouds of smoke or smoke columns. Another option is to use an infrared camera as a sensor. This is used to record heat radiation and thus detects heat sources that indicate a fire. The two aforementioned cameras can be in a one-dimensional or in a multi-dimensional, e.g. B. the two-dimensional embodiment. A one-dimensional camera takes a 360 ° picture of the surroundings when it is pivoted about its own axis. Furthermore, the sensor can be a laser plus receiver, which is used for the spectroscopic determination of the combustion products by measuring the backscattering components, e.g. B. particle size of the angle and wavelength is used. Likewise, spectroscopic determination of the combustion products by measuring the damping component can be carried out by means of such a laser and an assigned receiver. A further embodiment of a sensor, which is not described in further detail, is the use of a semiconductor that records physical / chemical determinations of changes in concentration in the air and thus suggests combustion products. Other sensors can be those that detect special polluting substances or those that measure radioactive radiation.
Ein von dem mindestens einen Sensor Cl, C2 generiertes Eingangssignal SI, S2 wird auf mindestens ein neuronales Netz NNl, NN2 zur Detektion eines Ereignisses und zur Ermittlung mindestens eines ersten Ausgangsignals AI, A2 aus dem mindestens einen generierten Eingangssignal SI, S2 mittels Mustererkennung gesendet. Mittels des mindestens einen neuronalen Netzes NNl, NN2 wird eine Aufbereitung der Sensordaten vorgenommen, in dem eine Klassifikation durch Generierung entscheidungsrelevanter Parameter durchgeführt wird. Desweiteren wird eine Mustererkennung durch Vergleich mit gelerntem Wisssen, z. B. mittels künstlicher neuronaler Netze durchgeführt. Die so ermittelten mindestens einen ersten Ausgangssignale AI, A2, werden auf eine erste Einheit FLl, zur Erzeugung eines Alarms gegeben. Der Alarm wird als Alarmsignal B aus dem mindestens einen ersten Ausgangsignal AI, A2 in der ersten Einheit FLl, gebildet. Diese erste Einheit kann beispielsweise eine auf Regeln basierende Fuzzy-Logik sein, die auf Grundlage der verwendeten Regeln zu einer Fehlalarmreduzierung führt. Mittels dieser Einheit FLl, wird eine Gesamtentscheidung getroffen und ein Alarmsignal B, und in Abhängigkeit davon, ein Möglichkeitsmaß für den Eintritt des Alarms angeben.An input signal SI, S2 generated by the at least one sensor C1, C2 is sent to at least one neural network NN1, NN2 for detecting an event and for determining at least one first output signal AI, A2 from the at least one generated input signal SI, S2 by means of pattern recognition. The at least one neural network NN1, NN2 is used to prepare the sensor data by classifying them by generating parameters relevant to decision-making. Furthermore, a pattern recognition by comparison with learned knowledge, e.g. B. carried out by means of artificial neural networks. The at least one first output signals AI, A2 determined in this way are sent to a first unit FL1 for generating an alarm. The alarm is formed as an alarm signal B from the at least one first output signal AI, A2 in the first unit FL1. This first unit can be, for example, rule-based fuzzy logic, which leads to a false alarm reduction based on the rules used. By means of this unit FL1, an overall decision is made and an alarm signal B and, depending on it, a possible measure for the occurrence of the alarm.
In einer Ausführungsform, bei der mehrere Sensoren und entsprechend mehrere neuronale Netze angebracht sind, wird ein solches System als Multisensorsystem bezeichnet, wie dies im folgenden auch verwendet wird. In der Fig. 1 ist dieses dergestalt angegeben, daß dieses Multisensorsystem als Ganzes durch unterbrochene Linien angezeigt ist. Ein solches Multisensorsystem kann beispielsweise zu einer Waldbranddetektion dienen, wobei eine Videokamera zur Rauchdetektion und eine Infrarotkamera zur Detektion von Wärmestrahlung angebracht ist. Zur Waldbranddetektion werden solche Sensoren auf einem erhöht stehenden Turm angebracht. Zur Sicherheit, daß aber sich nicht direkt unterhalb des Turmes ein Feuer ausbreitet, wird zusätzlich ein weiterer Sensor R, ein sogenannter Rauchsensor angebracht, der ein Signal aufzeichnet A3 und ebenfalls auf die erste Einheit FLl gibt. Die so zusammengesetzte Multisensorik stellt aber lediglich ein mögliches System dar und kann jederzeit um einen weiteren Sensor der dem Zuvorbeschriebenen entspricht, erweitert werden oder aber einer der genannten Sensoren kann durch einen anderen ersetzt werden. Der Einsatz mancher Sensoren benötigt einen zweiten Turm, so daß beispielsweise auf einem ersten Turm ein Sender angebracht ist und auf einem zweiten Turm ein Empfänger.In an embodiment in which a plurality of sensors and correspondingly a plurality of neural networks are attached, such a system is referred to as a multi-sensor system, as is also used below. This is indicated in FIG. 1 in such a way that this multi-sensor system is indicated as a whole by broken lines. Such a multi-sensor system can be used, for example, for forest fire detection, with a video camera for Smoke detection and an infrared camera for the detection of thermal radiation is attached. For forest fire detection, such sensors are attached to an elevated tower. To ensure that a fire does not spread directly below the tower, a further sensor R, a so-called smoke sensor, is attached, which records a signal A3 and also outputs it to the first unit FL1. However, the multi-sensor system composed in this way merely represents a possible system and can be expanded at any time by a further sensor which corresponds to what has been described above, or one of the sensors mentioned can be replaced by another. The use of some sensors requires a second tower, so that, for example, a transmitter is attached to a first tower and a receiver to a second tower.
Das Alarmsignal B, wird auf eine zweite Einheit FL2 zur weiteren Reduzierung einer Fehlalarmwahrscheinlichkeit des Alarmsignals B gegeben. Die Reduzierung der Fehlalarmwahrscheinlichkeit erfolgt dergestalt, daß weitere Eingangssignale El, E2, E3, E4, auf diese Einheit gegeben werden und in dieser mittels Verknüpfungsregel eine Fehlalarmwahrscheinlichkeit reduziert wird. Die zusätzlich eingeführten Eingangssignale El bis E4 unterliegen unterschiedlichen Bewertungsfaktoren je nach Einfluß der Eingangsgröße. Als Möglichkeit sind hier dargestellt, daß z. B. das erste Eingangssignal El, die aktuelle Uhrzeit angibt, das zweite Eingangssignal E2 das Datum angibt, daß das dritte Eingangssignal E3 die aktuell vorliegende Außentemperatur angibt und ein viertes Eingangssignal E4 beispielsweise eine Luft- und/oder Bodenfeuchtigkeit angibt. Weitere oder andere Eingangssignale sind jederzeit hierbei vorstellbar und hinzufügbar.The alarm signal B is sent to a second unit FL2 for the further reduction of a false alarm probability of the alarm signal B. The false alarm probability is reduced in such a way that further input signals E1, E2, E3, E4 are given to this unit and a false alarm probability is reduced in this unit by means of a linking rule. The additionally introduced input signals E1 to E4 are subject to different evaluation factors depending on the influence of the input variable. As a possibility are shown here that z. B. the first input signal El indicating the current time, the second input signal E2 indicating the date, the third input signal E3 indicating the current outside temperature and a fourth input signal E4 indicating, for example, air and / or soil moisture. Further or different input signals can be imagined and added at any time.
Unter Unterdrückung eines Fehlalarmes ist hierbei unter anderem zu verstehen, daß Reflexionen, die ausgehend von einem bestimmten Sonnenstand, schnell zu einem Fehlalarm führen einen solchen aber keineswegs begründen sollten. So weiß ein solches System unter Angabe der aktuellen Uhrzeit und des Datums beispielsweise um 17.00 Uhr im September, nachmittags also, daß eine Reflexion durch den Sonnenstand wahrscheinlich sein kann. Diese Eingangsgrößen El bis E4, geben in einer Verknüpfung untereinander Aufschluß über die Wahrscheinlichkeit des Eintretens eines möglichen Waldbrandes, aber auch eines möglichen Fehlalarmes. So ist es um 12.00 Uhr mittags an einem Hochsommertag bei Temperaturen um die 30° und einer sehr geringen Luftfeuchtigkeit wahrscheinlicher das ein Feuer ausbricht, als um 24.00 Uhr nachts während eines Wintertages bei 0° C und einer gemäßigten Boden- und Luftfeuchtigkeit. Dennoch soll ein solches System die Sensibilität für solche Feuer nicht ganz verlieren, nur sollte die Wahrscheinlichkeit, daß ein Fehlalarm gesendet wird durch solche Verknüpfungen mit unterschiedlichen Einflußgrößen erhöht werden. Die zweite Einheit FL2 zur Reduzierung einer Fehlalarmwahrscheinlichkeit ist beispielsweise ebenfalls eine Fuzzy-Logik. Diese bildet aus der Multisensorinformation unter Rücksichtnahme auf die Einflußgrößen El bis E4 eine Gesamtentscheidung C. Diese Gesamtentscheidung C beinhaltet entweder Alarm aussenden, ja oder nein.Suppression of a false alarm is to be understood here, inter alia, that reflections that start from a certain position of the sun quickly lead to a false alarm should in no way justify. Such a system, for example, indicating the current time and date at 5:00 p.m. in September, in the afternoon, knows that reflection from the position of the sun may be likely. When linked together, these input variables E1 to E4 provide information about the probability of a possible forest fire, but also of a possible false alarm. For example, at midday on a midsummer day with temperatures around 30 ° and very low humidity, it is more likely that a fire will break out than at midnight during a winter day at 0 ° C and moderate soil and air humidity. However, such a system should not completely lose sensitivity to such fires, but the likelihood that a false alarm will be sent should be increased by such links with different influencing factors. The second unit FL2 for reducing the probability of false alarms is also fuzzy logic, for example. Taking the influencing variables E1 to E4 into account, this forms an overall decision C from the multisensor information. This overall decision C includes either sending an alarm, yes or no.
Für den Fall, daß eine solche Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarms beispielsweise zur Überwachung eines Gebietes, dienen soll sind davon auszugehen, daß eine Vielzahl solcher Vorrichtungen vorhanden ist oder zumindest aber, daß sich eine solche Vorrichtung weit von einer weiteren Einsatzzentrale entfernt befindet. Dazu ist zusätzlich an der Vorrichtung ein Netzwerkanschluß N vorgesehen, der zur Übertragung des fehlalarmreduzierten Alarmsignals C über ein Kommunikationsnetz dient. Als Kommunikationsnetz soll sich hierbei vorgestellt werden, daß beispielsweise eine Richtfunkstrecke aufgerichtet ist oder aber, daß ein GSM-Netz oder Dect-Netz oder ein herkömmliches ISDN-Netz oder ein analoges Telefonnetz verwendet wird. Als weitere Möglichkeit können Satelliten verwendet werden, über die dann die Kommunikation abläuft. Im folgenden wird anhand von Fig. 2 ein Gesamtsystem am Beispiel der Verwendung für eine Waldbranddetektion eingehend erläutert. Ein System zur Überwachung eines Gebietes setzt sich aus mindesten einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Alarmsignals I, wie dieses mit Patentanspruch 1 näher erläutert wurde, zusammen. Eine solche Vorrichtung mit ihrem mindestens einen Sensor Cl, C2 mit ihrem mindestens einen neuronalen Netz NNl, NN2 mit ihrer ersten Einheit FLl und mit ihrer zweiten Einheit FL2 befinden sich verteilt in dem zu überwachenden Gebiet. In dem hier dargestellten Beispiel sind drei solche Vorrichtungen I angegeben, die sich auf einem Turm erhöht in einem Wald befinden. Von diesen Vorrichtungen I aus, wird ein fehlalarmreduziertes Alarmsignal C mittels eines Kommuninkationsnetzes zum Übertragen des Alarmsignals an eine Überwachungszentrale Z gesendet. In der Überwachungszentrale Z werden die empfangenen fehlalarmreduzierten Alarmsignale C der einzelnen Vorrichtungen I gemeldet. Von dort aus kann man manuell eine Prüfung des Alarmes erfolgen, die beispielsweise in der Überwachungszentrale Z als Mittel RM vorgesehen sind, die eine Steuerung des mindestens einen Sensors Cl, C2 in der Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals ermöglichen. Über solche Mittel können beispielsweise die Sensoren in der Vorrichtung I auf einen speziellen Punkt hinbewegt werden und dort durch Einsatzes eines Zooms einen vermeindliehen Brandherd näher einsehen. In der Überwachungszentrale Z erfolgt ebenfalls die Koordinatenbestimmung des gemeldeten Alarms um dann einen weiteren Maßnahmenkatalog einzuleiten. Ein solcher Maßnahmenkatalog kann beispielsweise die Bestellung der Feuerwehr, die Einleitung von Rettungsmaßnahmen oder jedwede andere Form sein. Vor der Weitergabe des Alarms wird demgemäß eine Verifikation des gemeldeten Alarms vorgenommen, woraus folgt, daß die Fehlalarmwahrscheinlichkeit weiter reduziert wird. Einer jeden Überwachungszentrale Z kann eine endliche Anzahl von Vorrichtungen zur Erzeugung eines Alarmsignals I zugeordnet werden. Als weitere Ausgestaltung kann eine solche Überwachungszentrale Z aber auch vollautomatisch arbeiten und eine weitere Verifikation durchführen und einen Alarm automatisch, beispielsweise an eine weitere Zentrale, weiterleiten, wie z. B. die Feuerwehr. Von der Überwachungzentrale Z aus können weitere Eingangssignale E6, zur Erweiterung des Maßnahmenkatalogs herangezogen werden. So kann beispielsweise eine aktuelle Windgeschwindigkeit in der Nähe der Überwachungszentrale Z gemessen werden und somit eine weitere Komponente dem Alarm zugeordnet werden, nämlich beispielsweise die vermutete Ausbreitungsrichtung des Feuers. Ebenso kann eine solche Eingangsgröße E6 sein, einen möglichen Flächenutzungsplan einzulesen, der dann sogleich anzeigt, welche gefährdete oder zu schützenden Gebiete sich unmittelbar in der Nähe des Brandherdes befinden.In the event that such a device is used to generate an alarm, for example to monitor an area, it can be assumed that a large number of such devices are present, or at least that such a device is located far from a further operations center. For this purpose, a network connection N is additionally provided on the device, which is used to transmit the false alarm signal C via a communication network. As a communication network, it should be imagined that, for example, a directional radio link is set up, or that a GSM network or DECT network or a conventional ISDN network or an analog telephone network is used. As a further option, satellites can be used, via which the communication then takes place. An overall system is explained in detail below with reference to FIG. 2 using the example of use for forest fire detection. A system for monitoring an area is composed of at least one device for generating an alarm signal I, as was explained in more detail with patent claim 1. Such a device with its at least one sensor C1, C2 with its at least one neural network NN1, NN2 with its first unit FL1 and with its second unit FL2 are distributed in the area to be monitored. In the example shown here three such devices I are specified, which are located on a tower in a forest. From these devices I, a false alarm signal C is sent to a monitoring center Z by means of a communication network for transmitting the alarm signal. The received false alarm reduced alarm signals C of the individual devices I are reported in the monitoring center Z. From there, the alarm can be checked manually, which are provided, for example, in the monitoring center Z as means RM, which enable control of the at least one sensor C1, C2 in the device for generating an alarm signal. Such means can be used, for example, to move the sensors in the device I to a special point and, by using a zoom, to take a closer look at an avoidable source of fire. In the monitoring center Z, the coordinate determination of the reported alarm also takes place in order to then initiate a further catalog of measures. Such a catalog of measures can be, for example, ordering the fire brigade, initiating rescue measures or any other form. Before the alarm is passed on, a verification of the reported alarm is accordingly carried out, from which it follows that the probability of false alarms is further reduced. A finite number of devices for generating an alarm signal I can be assigned to each monitoring center Z. As a further embodiment, such a monitoring center Z can also operate fully automatically and carry out a further verification and automatically forward an alarm, for example to a further center, such as. B. the fire brigade. From the monitoring center Z, further input signals E6 can be used to expand the catalog of measures. For example, a current wind speed can be measured in the vicinity of the monitoring center Z and thus a further component can be assigned to the alarm, namely, for example, the assumed direction of propagation of the fire. Such an input variable E6 can also be used to read in a possible land use plan, which then immediately shows which endangered or protected areas are located in the immediate vicinity of the source of the fire.
Das vorgenannte Beispiel wurde nun ausschließlich auf Waldbranderkennung hin beschrieben, so soll aber dies nicht darauf beschränkt bleiben, beispielsweise ergeben sich große Anwendungsfelder auch bei der Hochwassererkennung. Aktuelle Meßfühler und auch Kameras zur Überwachung können bei Hochwasserfrühbekämpfung und -vorhersage ebenfalls eingesetzt werden und können ebenfalls zu einer Erhöhung des Alarms führen. Ein weiters Anwendungsfeld ist eine Wirbelsturmvorhersage und ebenfalls eine Erdbebenerkennung. In diesen beiden vorangenannten Fällen wird auch mindestens ein Sensor an einem Punkt angebracht. Es findet eine Vorverarbeitung mittels neuronaler Netze statt und eine weiter auf Regeln basierte Entscheidung wird ebenfalls gefällt. Ein weiteres Anwendungsfeld stellt die Vorhersage oder die Warnung vor Umweltbelastungen oder Umweltverschmutzung dar. Hierbei sei nur beispielhaft aufgeführt, Smog frühzeitig vorherzusagen oder aber über eine radioaktive Verseuchung frühzeitig zu alarmieren. Jedwede andere Umweltverschmutzung soll aber hier auch mit erfaßt werden. Im folgenden wird näher auf die erste Einheit FLl und auf die zweite FL2 (ohne Zeichnung) eingegangen. Diese zwei Einheiten sind vorzugsweise eine auf Regel basierende Fuzzy-Logik. Darunter ist sich vorzustellen, daß geeignete Parameter ausgesucht werden. Hier beispielsweise wieder auf eine Waldbranderkennung ausgerichtet, ist ein erster Parameter die Dauer der Trockenheit, ein zweiter Parameter die aktuelle Luftfeuchtigkeit, ein dritter Parameter die Windgeschwindigkeit. So wird beispielsweise eine solche Regel für eine solche Fuzzy-Logik folgendermaßen aussehen können. Wenn der erste Parameter die Dauer der Trockenheit > als drei Tage ist und eine Luftfeuchtigkeit < als 40% ist und eine Windgeschwindigkeit größer als 30 Km/h ist, dann ist die Wahrscheinlichkeit der Waldbrandgefahr groß. In einem entgegengesetzt gelagerten Fall, wenn die Dauer der Trockenheit < als ein Tag ist und die Luftfeuchtigkeit > als 60% ist und die Windgeschwindigkeit > als 30 Km/h groß ist, ist die Waldbrandgefahr gering. Als weiters Beispiel für eine solche Regel für die zweite Einheit FL2 läßt sich folgendes angeben. Wenn die Uhrzeit 12.00 Uhr mittags beträgt, das Datum den 18. August anzeigt, die Temperatur > 30° ist, die Luft- und Bodenfeuchtigkeit sehr gering ist, dann ist die Waldbrandgefahr sehr groß. Ist die Uhrzeit 12.00 Uhr mittags, das Datum der 18. Dezember, die Temperatur 0° C und die Luft- und Bodenfeuchtigkeit > 40%, so ist die Waldbrandgefahr gering. Die somit aufgestellte Regel wird bei gleichlautenden Multisensorsignal zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Bei einem von dem Multisensorsignal ausgegebene Alarmsignal, wird bei Vorausgabe der zuerst genannten Regel sicherlich sofort ein Alarm weitergeleitet werden, bei der zweite aufgestellten Regel wird voraussichtlich eine Überprüfung des Signals erfolgen müssen. Da nun aber auch im Winter die Möglichkeit eines Waldbrandes existiert, insbesondere bei Waldbrand durch Fremdeinwirkung, darf ein solches Alarmsignal nicht nur wegen solcher Einflußgrößen unterdrückt werden. Demnach muß die Bewertung der zusätzlichen Einflußgrößen bei einem Alarmsignal geringer sein als das Alarmsignal selber, um dann einer Überwachungszentrale eine Verifikation eines solchen Alarmsignals zu überlassen. The above-mentioned example has now been described solely for forest fire detection, but this should not be restricted to this, for example there are large fields of application for flood detection. Current sensors and cameras for monitoring can also be used for early flood control and prediction and can also increase the alarm. Another area of application is cyclone prediction and earthquake detection. In both of the aforementioned cases, at least one sensor is also attached to a point. Preprocessing takes place using neural networks and a further decision based on rules is also made. Another field of application is the prediction or warning of environmental pollution or pollution. Here, it is only an example to predict smog in good time or to alert early about radioactive contamination. Any other pollution should also be included here. The first unit FL1 and the second FL2 (without drawing) are discussed in more detail below. These two units are preferably rule-based fuzzy logic. Below this it can be imagined that suitable parameters are selected. Here, for example, again geared towards forest fire detection, a first parameter is the duration of the drought, a second parameter is the current air humidity, and a third parameter is the wind speed. For example, such a rule for such fuzzy logic may look as follows. If the first parameter is the duration of the drought> than three days and a humidity <40% and a wind speed is greater than 30 km / h, then the likelihood of forest fire is high. In an opposite case, when the duration of the drought is <than one day and the humidity> is 60% and the wind speed is> 30 km / h, the risk of forest fires is low. The following can be given as a further example of such a rule for the second unit FL2. If the time is 12 noon, the date shows August 18, the temperature is> 30 °, the air and soil moisture is very low, then the risk of forest fires is very high. If the time is 12:00 noon, the date is December 18, the temperature is 0 ° C and the air and soil humidity is> 40%, the risk of forest fires is low. The rule thus established will lead to different results if the multisensor signal has the same name. In the case of an alarm signal output by the multi-sensor signal, an alarm will surely be forwarded immediately if the first rule mentioned is specified; in the second rule, the signal will probably have to be checked. However, since there is now also the possibility of a forest fire in winter, especially in the event of forest fire due to external influences, such an alarm signal must not be suppressed only because of such influencing variables. Accordingly, the evaluation of the additional influencing variables in the case of an alarm signal must be less than the alarm signal itself in order to then leave a monitoring center to verify such an alarm signal.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals,1. device for generating an alarm signal,
- mit mindestens einem Sensor (Cl, C2) zur Generierung eines Eingangssignals (SI, S2),with at least one sensor (Cl, C2) for generating an input signal (SI, S2),
- mit mindestens einem neuronalen Netz (NNl, NN2) zur Detektion eines Ereignisses und zur Ermittlung eines mindestens einen ersten Ausgangssignals (AI, A2) aus dem mindestens einen generierten Eingangssignal (SI, S2) mittels Mustererkennung und- With at least one neural network (NNl, NN2) for detecting an event and for determining an at least one first output signal (AI, A2) from the at least one generated input signal (SI, S2) by means of pattern recognition and
- mit einer ersten Einheit (FLl) zur Erzeugung eines Alarmsignals (B) aus dem mindestens einen ersten Ausgangssignal (AI, A2).- With a first unit (FLl) for generating an alarm signal (B) from the at least one first output signal (AI, A2).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer zweiten Einheit (FL2) zur Reduzierung einer Fehlalarmwahrscheinlichkeit des Alarmsignals (B) unter Berücksichtigung mindesten eines weiteren Eingangssignals (El, E2, E3, E4) und zur Ausgabe eines fehlalarmreduzierten Alarmsignals (C).2. Device according to claim 1, with a second unit (FL2) for reducing a false alarm probability of the alarm signal (B) taking into account at least one further input signal (El, E2, E3, E4) and for outputting a false alarm reduced alarm signal (C).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der mindestens eine Sensor (Cl, C2) eine Videokamera ist oder eine Infrarotkamera ist oder ein Rauchdetektor ist oder ein Laser mit Empfänger ist. 3. Device according to claim 1 or 2, wherein the at least one sensor (Cl, C2) is a video camera or is an infrared camera or is a smoke detector or is a laser with a receiver.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die erste Einheit (FLl) und die zweite Einheit (FL2) eine auf Regeln basierende Fuzzy-Logik ist.4. Apparatus according to claim 2 or 3, wherein the first unit (FLl) and the second unit (FL2) is a rule-based fuzzy logic.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der ein Netzwerkanschluß (N) vorgesehen ist, zur Übertragung des fehalarmreduzierten Alarmsignals (C) über ein Kommunikationsnetz.5. Device according to one of claims 1 to 4, in which a network connection (N) is provided for the transmission of the false alarm signal (C) via a communication network.
6. System zur Überwachung eines Gebietes mit mindestens einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Erzeugung eines fehlalarmreduzierten Alarmsignals, mit einem Kommunikationsnetz zum Übertragen des Alarms an eine Überwachungszentrale (Z) mit der Überwachungszentrale (Z) zur Überprüfung des Alarmsignals und zum Auslösen von Folgefunktionen.6. System for monitoring an area with at least one device according to claim 1 or 2 for generating a false alarm reduced alarm signal, with a communication network for transmitting the alarm to a monitoring center (Z) with the monitoring center (Z) for checking the alarm signal and for triggering subsequent functions .
7. System nach Anspruch 6, mit Mitteln (RM) in der Überwachungszentrale (Z) zur Steuerung des mindestens einen Sensors (Cl, C2) in der Vorrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals.7. System according to claim 6, with means (RM) in the monitoring center (Z) for controlling the at least one sensor (Cl, C2) in the device for generating an alarm signal.
8. Verwendung der Vorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 3 zur Waldbranderkennung.8. Use of the device according to one of claims 1 to 3 for forest fire detection.
9. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Hochwasservorhersage oder Hochwassererkennung.9. Use of the device according to claim 1 or 2 for flood prediction or flood detection.
10. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Wirbelsturmvorhersage oder zur Erdbebenerkennung.10. Use of the device according to claim 1 or 2 for cyclone prediction or for earthquake detection.
11. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zur Erkennung von Umweltverschmutzungen oder Umweltbelastungen. 11. Use of the device according to claim 1 or 2 for the detection of environmental pollution or pollution.
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