EP2269089A1

EP2269089A1 - Positionsüberwachungseinrichtung für personen

Info

Publication number: EP2269089A1
Application number: EP09731743A
Authority: EP
Inventors: Martin Rossmann; Johannes Hertel
Original assignee: Rittal GmbH and Co KG
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2011-01-05
Also published as: US8618931B2; WO2009127411A1; BRPI0910588A2; RU2472226C2; CN102007426A; CA2720374C; RU2010146921A; AU2009237932A1; ZA201007354B; CA2720374A1; AU2009237932B2; DE202008005467U1; US20110260856A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Positionsüberwachungseinrichtung für Personen in Tunnelsystemen (10) mit einer Auswertevorrichtung. Eine zuverlässige Positionsbestimmung von Personen in dem Tunnelsystem wird dadurch erreicht, dass in dem Tunnelsystem (10) in den zu überwachenden Räumen an festen Ankerpunkten (A1, A2,... An), die der Auswertevorrichtung (5, 6) bekannt sind, eine lokal verteilte Anordnung von drahtlosen Sender-Empfänger-Einheiten installiert ist, dass die Personen mit mobilen Sensoren (S1, S2,..., Sn) ausgerüstet sind, dass die Sender-Empfänger-Einheiten drahtlose Datenübertragungsschnittstellen aufweisen, über die sie zum einen mit den mobilen Sensoren (S1, S2,..., Sn) in drahtlose Datenübertragung bringbar sind und zum anderen mit der Auswertevorrichtung (5, 6) in drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung gebracht sind und dass in der Auswertevorrichtung (5, 6) Programme hinterlegt sind, mit denen auf der Basis von Erfassungsdaten der Sender-Empfänger-Einheiten die Position der Personen bestimmbar ist.

Description

Positionsüberwachungseinrichtung für Personen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Positionsüberwachungseinrichtung für Personen in Tunnelsystemen mit einer Auswertevorrichtung.

In der DE 10 2005 055 102 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung, Lokalisierung und Verwaltung von Objekten mit einem Inventar- oder Betriebsmittelverwaltungssystem sowie eine zugehörige Anordnung angegeben. Bei diesem bekannten Verfahren bilden mobile Objektknoten und ortsfeste Ankerknoten mit jeweils einer Verarbeitungseinheit, einer Sende-Empfangs-Einheit, einer Speichereinheit, einer Stromversorgung sowie einer individuellen Kennung und ein oder mehrere mobile oder ortsfeste Zugangsknoten, die zusätzlich eine Eingabe-Ausgabe-Einheit aufweisen, ein sich selbst vernetzendes, drahtlos miteinander kommunizierendes Netzwerk. Die Ankerknoten sind dabei an bekannten Positionen angeordnet und jedem zu überwachenden Objekt wird ein Objektknoten zugeordnet. Ein Datenaustausch zwischen den einzelnen Knoten erfolgt entweder direkt oder im Wege eines Multi-Hop-Verfahrens, und der oder die Zugangsknoten fragen zur Überwachung der Objekte automatisch oder auf Einzelanfrage Daten von den Objektknoten ab und/oder empfangen von den Objektknoten ausgesendete Daten. Das Verfahren ermöglicht eine spontane Übersicht über aktuelle Bestandszahlen und die aktuellen Aufenthaltsorte der jeweiligen Objekte sowie optional über weitere Informationen über das Objekt und seine Umgebung, wie z. B. Temperatur, Druck oder Feuchtigkeit der Umgebungsluft. Auch können erlaubte Bereiche z. B. im Erdgeschoss eines Hauses vorgegeben werden, die in Beziehung zu dem Objekt gebracht werden, wie z. B. innerhalb eines Krankenhauses. Objekte können Messgeräte innerhalb des Krankenhauses sein. Auch kann im Bereich der Personaleinsatzplanung und -Überwachung einer Person ein Objektknoten zugeordnet und über das Netzwerk der Aufenthaltsort der Person abgerufen werden, wobei mit der Person am Objektknoten über einen Zugangsknoten aktiv kommuniziert werden kann. Die Positionsermittlung eines Objektknotens kann z. B. durch Auswertung von Nachbarschaftsbeziehungen der Knoten im Netzwerk oder auf Basis der bekannten Positionen der Ankerknoten sowie durch Auswerten von Empfangssignalen bei anderen Knoten erfolgen. Diese Druckschrift bezieht sich nicht auf eine Personenüberwachung in Tunnelsystemen. In diesen liegen indes besondere Bedingungen vor, die eine zuverlässige Positionsbestimmung von Personen und deren Aufenthaltsbereichen schwierig machen.

Bei einer in der DE 10 2006 034 857 A1 vorgeschlagenen Positionsbestimmungsvorrichtung von Personen geht es um deren Lokalisierung in automatisierungstechnischen Anlagen. Die Personen tragen dabei Funketiketten, die mit Hilfe von in Feldgeräten vorgesehenen Leseeinheiten ausgelesen werden. Hierzu ist es schwierig, variable Daten zu übertragen, die bei sich ändernden Umgebungsbedingungen der Personen oder wechselnden Personen auftreten. In der EP 1 047 244 A1 ist die Ortung eines mobilen Knotens an einem physikalischen Ort in einem Netzwerk angegeben, das unterschiedlich groß sein kann, wie z. B. in einem Büro oder länderübergreifend. Insbesondere soll dabei auch die Identifizierung des mobilen Knotens in einem fremden Netz möglich sein. Der mobile Knoten kann dabei auf unterschiedliche Weise mit dem Netz verbunden sein, z. B. über ein lokales Netz, eine Infrarotverbindung oder ähnliches. Dabei geht es um die Wahl von Übertragungswegen für die Datenpakete (IP-Pakete), jedoch nicht um die Ortung von Personen. Insbesondere ergeben sich besondere Probleme, Personen in einem Tunnelsystem zu orten.

Die WO 2005/076553 A1 zeigt die Bestimmung des physikalischen Ortes in einem Netz von Knoten, wobei die Entfernung zu verschiedenen Knoten zur Ortsbestimmung herangezogen wird. Diese Druckschrift geht ebenfalls nicht näher auf die Lösung von Problemen ein, wie sie in einem Tunneisystem bei der Ortung von Personen vorliegen.

Die EP 0 826 278 B1 zeigt ein Verfahren zur Lenkung von Datenpaketen innerhalb eines drahtlosen Paketsprungnetzes und ein drahtloses Netz und Knoten zur Anwendung des Verfahrens. Hierbei geht es um die Steuerung der Nachrichtenwege für die Paketübertragung, jedoch ebenfalls nicht um die Ortung von Personen in einem Tunnelsystem.

Weitere Vorrichtungen zur Positionsbestimmung oder -Ortung sind in der WO 01/06401 A1 , der US 2002/0104013 A1 , der DE 103 23 209 A1 , der DE 10 2006 034 857 A1 , der DE 10 2005 055 102 A1 , der US 2004/0217864 A1 und der US 2006/0219783 A1 angegeben, die sich meist mit einer Positionsbestimmung in Gebäuden, häufig auf der Basis der RFID-Technik befassen. - A -

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsüberwachungseinrichtung für Personen in Tunnelsystemen bereit zu stellen, mit dem eine zuverlässige Positionsbestimmung in dieser Umgebung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass in dem Tunnelsystem in den zu überwachenden Räumen an festen Ankerpunkten, die der Auswertevorrichtung bekannt sind, eine lokal verteilte Anordnung von drahtlosen Sender-Empfänger-Einheiten mit drahtloser Datenübertragungsvorrichtung installiert ist, dass die Personen mit mobilen Sensoren ausgerüstet sind, dass die Sender-Empfänger-Einheiten Datenübertragungsschnittstellen aufweisen, über die sie zum einen mit den mobilen Sensoren in drahtlose Datenübertragung bringbar sind und zum anderen mit der Auswertevorrichtung in drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung gebracht sind und dass in der Auswertevorrichtung Programme hinterlegt sind, mit denen auf der Basis von Erfassungsdaten der Sender- Empfänger-Einheiten die Position der Personen bestimmbar ist.

Mit den Sender-Empfänger-Einheiten, die zweckmäßig an markanten Orten des Tunnelsystems für eine möglichst lückenlose Ortsbestimmung des Aufenthalts von Personen positioniert sind, und den Datenübertragungsschnittstellen sowie der Auswertevorrichtung wird eine schnelle und sichere Ortsbestimmung für die Personen im Tunnelsystem ermöglicht. Dabei kann die Datenübertragung zwischen den Sender- Empfänger-Einheiten und der Auswertevorrichtung auch mehrere Verbindungen zwischen den Sender-Empfänger-Einheiten selbst nutzen, um z. B. Erfassungsdaten von einem entlegenen Ort im Tunnelsystem zu einem zentralen Ort zu leiten. Für die Personensicherheit ist vorteilhaft vorgesehen, dass mobile und/oder stationäre Sensoren zum Erfassen von Gefährdungszuständen von Personen und/oder Gefahrenbereichen in dem Tunnelsystem vorhanden sind und dass die Auswertevorrichtung zum Erkennen von Gefahrsituationen ausgebildet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zum Erfassen des Aufenthaltsorts einer Person besteht darin, dass die Auswertevorrichtung zur Positionsbestimmung auf der Basis gleichzeitiger Erfassungsdaten mehrerer Sender-Empfänger-Einheiten durch Triangulation ausgebildet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für die Positionserfassung bestehen darin, dass die Auswertevorrichtung zur Positionsbestimmung auf der Basis einer Laufzeitmessung der Signale der mobilen Sensoren und/oder ihrer Signalstärke über die Erfassungsdaten ausgebildet ist.

Eine zuverlässige Auswertung und Ortsbestimmung wird dadurch begünstigt, dass die Datenübertragungsstrecken zwischen den mobilen Sensoren und den Sender- Empfänger-Einheiten und/oder die Datenübertragungsstrecken zwischen der Auswertevorrichtung und den Sender-Empfänger-Einheiten bidirektional ausgestaltet sind.

Ein vorteilhafter Aufbau der Positionsüberwachungseinrichtung besteht darin, dass die Sender-Empfänger-Einheiten in vorhandene Einrichtungen der Elektroinstallation, insbesondere Leuchten und/oder Komponenten einer Meldeeinrichtung, eingebracht sind. Eine für die Personenüberwachung und den Personenschutz vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass das Tunnelsystem in Teilstrecken unterschiedlichen Gefährdungsgrades klassifiziert ist und diesbezügliche Klassifikationsdaten in der Auswertevorrichtung hinterlegt und mit den ermittelten Positionsdaten in Verbindung gebracht oder bringbar sind.

Die Personenüberwachung und der Personenschutz werden dadurch begünstigt, dass in dem Tunnelsystem ein Messsystem mit stationären Sensoren für physikalische Zustände installiert ist, deren Sensordaten der Auswertevorrichtung zugeführt und mit den Erfassungsdaten in Beziehung bringbar sind.

Weiterhin tragen zum Schutz der in dem Tunnelsystem oder einem Gebäude befindlichen Personen die Maßnahmen bei, dass ein Personenwarnsystem vorhanden ist, wobei die Abgabe von Warnsignalen in Abhängigkeit von der Position der Person in der Auswertevorrichtung oder der Sender-Empfänger-Einheiten ausgelöst wird.

Eine für den Personenschutz vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass Personen zusätzliche mobile Sensoren zugeordnet sind, die zur Erfassung von Vitalfunktionen der Personen, insbesondere Blutdruck, Atmung, EKG und/oder Bewegung ausgebildet sind, und dass die Auswertevorrichtung zum Auswerten erfasster Vitalfunktion ausgebildet ist.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen bestehen darin, dass sie zur dreidimensionalen Positionserfassung und -anzeige ausgebildet ist, darin, dass ein Leitsystem für Hilfspersonal zur Rettung einer in Gefahr geratenen Person vorgesehen ist, sowie darin, dass in das Leitsystem für Hilfspersonal die mobilen und die stationären Sensoren eingebunden sind, und ferner darin, dass für die drahtlose Datenübertragung eine Funkübertragung mit Chirp Spread Spectrum Technik verwendet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A und 1 B eine schematische Darstellung eines Tunnelsystems mit mobilen Sensoren im Querschnitt und in Draufsicht,

Fig. 2A und 2B das Tunnelsystem nach Fig. 1A, 1 B ohne mobile Sensoren, jedoch mit Störungen verursachenden Einrichtungen im Querschnitt und in Draufsicht,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Tunnelsystems mit stationären Sensoren für zu überwachende physikalische Zustände in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 einen Ausschnitt eines Tunnelsystems mit an stationären Ankerpunkten angeordneten Sender-Empfänger-Einheiten und einem beweglichen Objekt sowie mit einer Auswerteeinheit einer Auswertevorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Tunnelsystems mit mehreren Ankerpunkten für Sender-Empfänger-Einheiten und mit einer Vielzahl mobiler Teilnehmer sowie mit einer Auswertevorrichtung, Fig. 6 einen Ausschnitt eines Tunnelsystems mit einem Ausführungsbeispiel für eine Datenübertragung in schematischer Ansicht,

Fig. 7 ein Beispiel für die Positionserfassung eines mobilen Teilnehmers in einem Abschnitt des Tunnelsystems,

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für eine Positionsbestimmung in dem Tunnelsystem in schematischer Darstellung,

Fig. 9 ein Beispiel für die Vorgehensweise bei einer Positionsbestimmung,

Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Aufteilung eines Tunnelabschnittes in verschiedene Gefahrenbereiche und

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel für die Datenübertragung von einem Tunnelabschnitt zu einer Auswertevorrichtung mit Darstellung auf einem Sichtgerät.

Die Fig. 1A und 1 B zeigen in schematischer Darstellung ein Tunnelsystem, z. B. in einem Bergwerk mit mehreren mobilen Sensoren S1 , S2, ..., S6, die verschiedenen mobilen Teilnehmern, insbesondere Personen, wie z. B. einer Person in einem Gefahrenbereich 11 , einem einen Notruf aussendenden Mitarbeiter, einer Gruppenführung, einer Eisenbahn, einem Aufzug und einem weiteren Mitarbeiter zugeordnet sind und mit entsprechenden Kennungen versehen sein können. In Fig. 1 B ist das Tunnelsystem 10 nach Fig. 1A in Draufsicht dargestellt. Die Fig. 2A und 2B zeigen das Tunnelsystem 10 nach den Fig. 1A, 1 B ohne die mobilen Sensoren S1 , S2, ..., Sn, aber mit der Eisenbahn E und dem Aufzug L, die Signalstörungen für die Sensorsignale der mobilen Sensoren S1 , S2, .... Sn ergeben können.

Wie Fig. 3 zeigt, können innerhalb des Tunnelsystems 10 zudem stationäre Sensoren 40, 41 , ... , 50 angeordnet sein, die z. B. einen Vandalismussensor, einen Spannungsdetektor, einen Funktionssensor für Ventilatoren, einen Sensor eines CO- Messgerätes, einen Temperatursensor, eine Video-Überwachungskamera, einen Zugangssensor, Telefone, Erste-Hilfe-Einrichtungen, und einen Feuerlöscher und dgl. (z. B. Rauchmelder, Feuchtesensor, Staubsensoren, Gassensoren, Sensoren für radioaktive Materialien) auch in einer Mehrzahl derselben betreffen können.

Fig. 4 zeigt eine Zweigstelle innerhalb des Tunnelsystems 10 mit in den abzweigenden Stollen positionierten Ankerpunkten A1 , A2, A3, A4, an denen stationäre Sender- Empfänger-Einheiten (SE1 , ... , SE4, s. Fig. 6) angebracht sind. Mit den Sender- Empfänger-Einheiten (SE1 SE4) kann ein bewegliches Objekt 30, insbesondere eine Person, hinsichtlich seiner Position überwacht werden. Dazu stehen die Sender- Empfänger-Einheiten (SE1 , .... SE4) soweit in Reichweite, über drahtlose Datenverbindungen mit dem mobilen Sensor, der dem beweglichen Objekt 30 zugeordnet ist, in Datenübertragungsverbindung. Die Daten können nun von den Sender- Empfänger-Einheiten (SE1 , ..., SE4) weitergeleitet und an eine Auswerteeinheit 5 z. B. in Form eines Mini-Computers (Taschencomputer) mit Sichtanzeige übertragen werden und/oder von dem beweglichen Objekt 30 über dessen mobilen Sensor weitergeleitet werden, wobei die zu der Auswerteeinheit 5 übertragenen Erfassungsdaten jedenfalls Informationen zur Positionsbestimmung und Auswertung in der Auswerteeinheit 5 beinhalten. Auf der Sichtanzeige kann der Ort des beweglichen Objek- tes 30, insbesondere also einer betreffenden Person, in einem größeren Zusammenhang übersichtlich dargestellt werden. Dazu sind in der Auswerteeinheit 5, soweit schon vorhanden oder bei einem Vortrieb schon neu bestimmbar, auch Daten zu dem Tunnelsystem mit grafischen und/oder alphanumerischen Ortsangaben hinterlegt, beispielsweise zwei- oder dreidimensionale Wegpläne, Gefahrenbereiche, Entfernungsangaben, markante Punkte oder dgl.

Zur Darstellung auf der Sichtanzeige, die auf einem tragbaren Mini-Computer einer gefährdeten Person oder von Rettungspersonal vorgesehen ist, kann eine dreidimensionale Ortsdarstellung der Umgebung der Person mit ihrer Positionsdarstellung und evtl. der Position einer zu rettenden Person erfolgen, wobei wichtige Zusatzinformationen, z. B. Gefahrengrad, in die Anzeige eingeblendet sein können, wie etwa durch rote oder gelbe Hinterlegung der Gefahrenbereiche oder entsprechend farbige oder blinkende Darstellung der Personen selbst. Dabei kann eine interaktive Ansicht sämtlicher Orte der jeweiligen Tunnelbereiche bzw. Betriebsumgebung gegeben sein, wobei ein Drehen, Vergrößern und Verkleinern der Betriebsumgebung ermöglicht ist. Dabei werden durch die ständige Anpassung der Ortsdaten auf dem mitgeführten und dadurch mobilen handgehaltenen Computer des Rettungspersonals und/oder der in Not befindlichen Person die betreffenden Informationen positionsgetreu in der jeweiligen Betriebsumgebung dargestellt, wobei neben der eigenen Position also auch die Positionen anderer Personen bzw. mobiler Knoten angezeigt werden können.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Abschnitt des Tunnelsystems 10 mit einer Vielzahl von Ankerpunkten A1 , A2, ... , A11 sowie einer Vielzahl von in dem Tunnelsystem 10 befindlicher mobiler Teilnehmer M 1 , M2, ..., Mn. Die mobilen Teilnehmer M1 , M2, ..., Mn sind jeweils mit mobilen Sensoren S1 , S2, .... Sn ausgerüstet, die jeweilige Übertragungsschnittstellen für eine drahtlose Signalübertragung, insbesondere über Funk, besitzen, die vorteilhaft zur bidirektionalen Übertragung ausgelegt sind. Auch können die mobilen Sensoren S1 , S2, ..., Sn mit jeweiligen Kennungen ausgestattet sein. Die Kennungen sind auch in einer Auswertevorrichtung 6 hinterlegt, die über eine Schnittstelle 8 drahtgebunden oder drahtlos mit den Sender-Empfänger-Einheiten in Datenübertragungsverbindung gebracht ist und auch mit einem Sichtanzeigegerät 7 in Verbindung steht, auf der das Tunnelsystem zumindest abschnittsweise mit den betreffenden mobilen Teilnehmern M1 , M2, ... , Mn an ihrer jeweiligen Position darstellbar ist. Die Erfassungsdaten können von den Sender-Empfänger-Einheiten, die an den Ankerpunkten A1 , A2, ..., An angeordnet sind, jeweils über daran angebrachte Schnittstellen unmittelbar zu der Auswertevorrichtung 6 über deren Schnittstelle 8 z. B. drahtgebunden oder drahtlos geliefert werden oder von Sender-Empfänger- Einheit zu Sender-Empfänger-Einheit weitergegeben und dann von einer geeigneten Sender-Empfänger-Einheit zu der Auswertevorrichtung 6 übertragen werden. Die Schnittstellen der Sender-Empfänger-Einheiten und der Auswertevorrichtung 6 sind vorteilhaft für eine bidirektionale Übertragung ausgelegt.

Fig. 6 zeigt die Übertragung von Sensorsignalen eines mobilen Teilnehmers M1 zu der Sender-Empfänger-Einheit SE2 an einem Ankerpunkt A2 (Knoten) zu weiteren Ankerpunkten An bzw. deren Sender-Empfänger-Einheiten SEn.

Fig. 7 zeigt das Prinzip einer Positionsbestimmung eines mobilen Teilnehmers M1 über Distanzmessungen von Ankerpunkten A1 , A2 aus. Zur Positionsbestimmung können z. B. ein Triangulationsverfahren, eine Laufzeitmessung und/oder eine Messung über die Signalstärke angewandt werden, wobei die mittels der Sender- Empfänger-Einheiten erhaltenen Erfassungsdaten insbesondere in der Auswertevorrichtung 5, 6 mit darin hinterlegten Programmen verrechnet und ausgewertet werden.

Fig. 8 zeigt z. B. die Positionsbestimmung eines mobilen Teilnehmers M1 über eine Entfernungsmessung mittels dreier Sender-Empfänger-Einheiten an Ankerpunkten A1 , A2 und A3, die jeweilige Entfernungen R1 , R2, R3 bis zu dem mobilen Teilnehmer M1 bestimmen. Im Schnittpunkt der drei Kreise mit dem Radius der jeweiligen Entfernung Ankerpunkt zu mobilem Teilnehmer liegt die Position des mobilen Teilnehmers M1. Die Erfassungsdaten werden von Knoten zu Knoten über die Ankerpunkte A3, A4, A5 zu der Auswertevorrichtung 6 mit der Sichteinheit 7 weitergeleitet und dem Ort innerhalb des Tunnelsystems 10 zugeordnet und mit diesem topolo- gisch bzw. topographisch angezeigt.

Fig. 9 zeigt z. B. die Vorgehensweise zur Distanzbestimmung eines mobilen Teilnehmers über Ankerpunkte (Knoten) A1 , A2 mit jeweiligen Laufzeiten und Verzögerungszeiten. Hierbei wird eine Art doppelter Laufzeitmessung benutzt wodurch eine erhöhte Präzision der Positionsbestimmung unter Beseitigung von Ungenauigkeiten von Zeitgebern erreicht wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Positionsüberwachungseinrichtung zeigen die Fig. 10 und 11. Hierbei ist das Tunnelsystem in verschiedene Gefahrenbereiche in Teilstrecken 10.1 , 10.2, 10.3, 10.4 ... eingeteilt. In der Teilstrecke 10.1 , die z. B. ein Portal darstellt, werden alle Personen (Besucher und Mitarbeiter) erfasst. In der Teilstrecke 10.2, die z. B. eine fertige Teilstrecke darstellt, ist der Zutritt für Besucher und Mitarbeiter M1 , M2, M3, M4 erlaubt. In der Teilstrecke 10.3, die sich noch in Bearbeitung befindet, ist der Zutritt nur für geschulte Facharbeiter erlaubt, wobei für Besucher Alarmmeldungen abgesetzt werden können. In der Teilstrecke 10.4 liegt ein Gefahrenbereich, z. B. bei Sprengarbeiten. Hierbei ist ein Warnsystem für dort befindliche mobile Teilnehmer vorgesehen.

Das Alarmsystem bzw. Warnsystem für die mobilen Teilnehmer M1 , M2, ..., Mn ist z. B. so ausgelegt, dass diesen über eine Meldeeinrichtung optische und/oder akustische Signale übermittelt werden, wobei das Übermittlungssystem ein selbstständiges System mit eigenen Datenübertragungsstrecken sein kann oder von den Datenübertragungsstrecken der Positionsüberwachungseinrichtung Gebrauch macht. Beispielsweise können die zu überwachenden Personen etwa im Zusammenhang mit den mobilen Sensoren S1 , S2, .... Sn selbst mit Warnanzeigen ausgerüstet sein oder in den Teilstrecken 10.1 , 10.2, 10.3, 10.4 sind Alarm- oder Warnkomponenten (Lampen, andere visuelle Anzeigen, akustische Melder oder z. B. Piezo-Vibrationsalarm) installiert. Darüber hinaus kann das Meldesystem für Alarme und Warnmeldungen zur Personenüberwachung, beispielsweise zum Erfassen biometrischer Daten bei Ausrüstung der Personen als den mobilen Teilnehmern M1 , M2, ... , Mn mit entsprechenden mobilen Messkomponenten oder mit stationären Sensoren für physikalische Zustandsgrößen (Temperatur, Gas, Radioaktivität oder dgl.) ausgerüstet sein. Alle erfassten Daten werden in der Auswertevorrichtung 6 erfasst und verrechnet und z. B. dazu genutzt, eine sich in einem Gefahrenbereich befindliche Person mit einer geeigneten Warnmeldung über die Gefahrensituation in Kenntnis zu setzen, etwa bei hohem CO-Gehalt, Methangas oder hohem Staubgehalt. Zudem können Kontrollpersonen oder ein anderer Mitarbeitertrupp alarmiert werden, wenn eine Person in eine Gefahrensituation gerät und sich z. B. nicht mehr selbst aus dieser befreien kann. Dies kann über eine Sprachaufnahme mit der betreffenden Person festgestellt werden oder durch Auswertung physiologischer Parameter, etwa Blutdruck, Atmung, Bewegung (EKG) und dgl., die über Vitalsensoren erfasst werden. Vor Erreichen von kritischen Werten wird die betreffende gefährdete Person über einen optischen, a- kustischen oder taktilen Alarmgeber, wie z. B. Piezo-Vibrator, gewarnt. In einer Leitwarte mit Auswertevorrichtung, der die Erfassungsdaten oder zumindest wesentliche Informationsdaten, wie z. B. ausgelöste Warnhinweise, ebenfalls zugeführt werden, werden bei kritischem bzw. die Gesundheit gefährdenden Werten ein Notruf für die gefährdete Person oder erforderlichenfalls für Hilfspersonal ausgelöst und/oder Rettungsszenarien vorgeschlagen.

Zur Unterstützung von Rettungspersonal oder einer Leitperson in einer Leitwarte ist die Auswertevorrichtung mit einer Betriebsüberwachungssoftware ausgestattet, die in einer Notsituation den betroffenen Personen bzw. einer zu rettenden Person oder Rettungspersonal bzw. Hilfspersonal Unterstützung bei der Bewältigung der Krisenbedingung bietet. Die Betriebsüberwachungssoftware erfasst die mobilen Knoten in betroffenen Bereichen des Tunneisystems und errechnet sichere und kurze Flucht- routen. Den Rettungskräften wird ein möglichst effektiver Weg für ihren Einsatz vorgeschlagen und visuell und/oder akustisch, insbesondere auch durch Sprachinformation dargeboten.

Ferner lassen sich mittels eines einem jeweiligen mobilen Knoten zugeordneten Beschleunigungssensors dreidimensional die x-, y-, z-Koordinaten der Position des Trägers ermitteln. So lässt sich eine Totmannschaltung realisieren, indem entweder die Lage (horizontale Lage über einen definierten Zeitraum) oder die Bewegung (Stillstand über einen definierten Zeitraum) der betreffenden Person ausgewertet wird. Bei Auslösen der Totmannschaltung wird z. B. ein Notruf einschließlich der Positionsdaten über das Sensornetzwerk mit den mobilen und/oder stationären Sensoren S1 , S2, ..., Sn; 40, 41 , ... 50 abgesetzt. In der Leitwarte werden geeignete Rettungsszenarien vorgeschlagen, wobei die Sensordaten zugrunde gelegt werden. Mittels der den mobilen Knoten zugeordneten Sensoren werden Umgebungseinflüsse, wie z. B. CO-Konzentration, Staubbelastung, Radioaktivität, Brandgefahr oder dgl., gemessen und die Sensorwerte werden mit der Position verknüpft und über das Sensornetzwerk verschickt. Die Auswertevorrichtung bzw. Überwachungssoftware in der Leitwarte sammelt und wertet sämtliche Sensordaten aus. Daraus wird eine Karte mit schädlichen Umgebungseinflüssen erzeugt und visuell dargestellt. Bei Übertretung von vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwerten wird ein Alarm ausgelöst und ein Rettungsszenario vorgeschlagen. Auch wird der Verlauf der Einflüsse protokolliert und gespeichert und mittels hinterlegter Algorithmen ausgewertet. Falls beispielsweise Gaswolken zusammenströmen, kann das System Gefahrensituationen bereits vor ihrem Entstehen erkennen und eine gefährdete Person oder Rettungspersonal darüber informieren bzw. warnen.

Für die drahtlose Datenübertragung über Funk wird ein sogenanntes Chirp Spread Spectrum verwendet, durch das im Tunnel vorhandene Störeffekte vorteilhaft von den Nutzsignalen getrennt werden können. Das Übertragungsverfahren und Auswerteverfahren bietet dabei durch die unterschiedlichen Frequenzen einen verbesserten Empfang der Nutzsignale als bei sonst üblicher Funkübertragungstechnik. Beispielsweise ist in einer bestimmten Tunnelumgebung ein Frequenzbereich um 2,4 GHz von Vorteil.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergeben insbesondere in einem Tunnelsystem 10 für die Positionsbestimmung und Überwachung von Personen wesentliche Vorteile.

Claims

A n s p r ü c h e

1. Positionsüberwachungseinrichtung für Personen in Tunnelsystemen (10) mit einer Auswertevorrichtung (5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tunnelsystem (10) in den zu überwachenden Räumen an festen Ankerpunkten (A1 , A2, ... An), die der Auswertevorrichtung (5, 6) bekannt sind, eine lokal verteilte Anordnung von Sender-Empfänger-Einheiten (SE1 , ..., SE4) mit drahtloser Datenübertragungsvorrichtung installiert ist, dass die Personen mit mobilen Sensoren (S1 , S2, .... Sn) ausgerüstet sind, dass die Sender-Empfänger-Einheiten Datenübertragungsschnittstellen aufweisen, über die sie zum einen mit den mobilen Sensoren (S1 , S2 Sn) in drahtlose Datenübertragung bringbar sind und zum anderen mit der Auswertevorrichtung (5, 6) in drahtgebundene oder drahtlose Datenübertragung gebracht sind und dass in der Auswertevorrichtung (5, 6) Programme hinterlegt sind, mit denen auf der Basis von Erfassungsdaten der Sender-Empfänger-Einheiten die Position der Personen bestimmbar ist.

2. Positionsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mobile und/oder stationäre Sensoren (S1 , ...Sn; 40, .... 50) zum Erfassen von Gefährdungszuständen von Personen und/oder Gefahrenbereichen in dem Tunnelsystem vorhanden sind und dass die Auswertevorrichtung (5, 6) zum Erkennen von Gefahrsituationen ausgebildet ist.

3. Positionsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (5, 6) zur Positionsbestimmung auf der Basis gleichzeitiger Erfassungsdaten mehrerer Sender-Empfänger-Einheiten durch Triangulation ausgebildet ist.

4. Positionsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertevorrichtung (5, 6) zur Positionsbestimmung auf der Basis einer Laufzeitmessung der Signale der mobilen Sensoren (S1 , S2, .... Sn) und/oder ihrer Signalstärke über die Erfassungsdaten ausgebildet ist.

5. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungsstrecken zwischen den mobilen Sensoren (S1 , S2, ..., Sn) und den Sender-Empfänger-Einheiten und/oder die Datenübertragungsstrecken zwischen der Auswertevorrichtung (5, 6) und den Sender- Empfänger-Einheiten bidirektional ausgestaltet sind.

6. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender-Empfänger-Einheiten in vorhandene Einrichtungen der Elek- troinstallation, insbesondere Leuchten und/oder Komponenten einer Meldeeinrichtung, eingebracht sind.

7. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tunnelsystem (10) in Teilstrecken (10.1 , 10.2, 10.3, 10.4) unterschiedlichen Gefährdungsgrades klassifiziert ist und diesbezügliche Klassifikationsdaten in der Auswertevorrichtung (5, 6) hinterlegt und mit den ermittelten Positionsdaten in Verbindung gebracht oder bringbar sind.

8. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tunnelsystem (10) ein Messsystem mit den stationären Sensoren (40, 41 , .., 50) für physikalische Zustände installiert ist, deren Sensordaten der Auswertevorrichtung (5, 6) zugeführt und mit den Erfassungsdaten in Beziehung bringbar sind.

9. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Personenwarnsystem vorhanden ist, wobei die Abgabe von Warnsignale in Abhängigkeit von der Position der Person von der Auswertevorrichtung (5, 6) oder der Sender-Empfänger-Einheiten ausgelöst wird.

10. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Personen zusätzliche mobile Sensoren zugeordnet sind, die zur Erfassung von Vitalfunktionen der Personen, insbesondere Blutdruck, Atmung, EKG und/oder Bewegung ausgebildet sind, und dass die Auswertevorrichtung (5, 6) zum Auswerten erfasster Vitalfunktion ausgebildet ist.

11. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur dreidimensionalen Positionserfassung und -anzeige ausgebildet ist.

12. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitsystem für Hilfspersonal zur Rettung einer in Gefahr geratenen Person vorgesehen ist.

13. Positionsüberwachungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in das Leitsystem für Hilfspersonal die mobilen und die stationären Sensoren (S1 , .... Sn; 40, ..., 50) eingebunden sind.

14. Positionsüberwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die drahtlose Datenübertragung eine Funkübertragung mit Chirp Spread Spectrum Technik verwendet ist.