AT527332B1

AT527332B1 - ROCKFALL AND AVALANCHE EARLY WARNING SYSTEM

Info

Publication number: AT527332B1
Application number: ATA50512/2023A
Authority: AT
Inventors: Weingarth Steve
Original assignee: Weingarth Steve
Priority date: 2023-06-28
Filing date: 2023-06-28
Publication date: 2025-08-15
Also published as: WO2025000002A1; AT527332A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Vibrationen an einer Überwachungsfläche (3), insbesondere eine Steinschlag-, Muren- oder Lawinenbarriere, umfassend ein Gehäuse (1) umfassend eine Sensoreinheit mit zumindest einem Sensor, eine Abstandshalterung (2), eine Sendeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, aufgenommene Messdaten des zumindest einen Sensor an eine Empfangseinheit zu senden und eine Stromversorgungsquelle (6), wobei die Abstandshalterung (2) ein erstes und ein zweites Ende (2‘, 2‘‘) aufweist, wobei das erste Ende (2‘) an der Überwachungsfläche (3) befestigbar ist, wobei am zweiten Ende (2‘‘) das Gehäuse (1) angebracht ist, sodass bei Befestigung der Vorrichtung an der Überwachungsfläche (3) ein Abstand d zwischen Überwachungsfläche (3) und Gehäuse (1) vorliegt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Gateway (7) zum Empfang und zur Übertragung der von der Vorrichtung aufgenommenen Messdaten sowie ein System und ein Verfahren zur Überwachung von Naturereignissen wie Lawinen, Muren oder Bergstürze.The invention relates to a device for detecting vibrations at a monitoring surface (3), in particular a rockfall, mudslide, or avalanche barrier, comprising a housing (1) comprising a sensor unit with at least one sensor, a spacer (2), a transmitting unit configured to transmit recorded measurement data from the at least one sensor to a receiving unit, and a power supply source (6). The spacer (2) has a first and a second end (2', 2"), the first end (2') being attachable to the monitoring surface (3), and the housing (1) being attached to the second end (2"), such that when the device is attached to the monitoring surface (3), a distance d exists between the monitoring surface (3) and the housing (1). The invention also relates to a gateway (7) for receiving and transmitting the measurement data recorded by the device, as well as to a system and a method for monitoring natural events such as avalanches, mudslides, or landslides.

Description

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Description

STEINSCHLAG- UND LAWINENFRÜHWARNSYSTEM ROCKFALL AND AVALANCHE EARLY WARNING SYSTEM

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Vibrationen an einer Überwachungsfläche, insbesondere eine Steinschlag-, Muren- oder Lawinenbarriere, ein Gateway zum Empfang und zur Übertragung der von der Vorrichtung aufgenommenen Messdaten an eine Cloud-Umgebung mit dem entsprechenden Monitoring und ein System und ein Verfahren zur Überwachung von Naturereignissen wie Lawinen, Muren oder Bergstürze. [0001] The invention relates to a device for detecting vibrations on a monitoring surface, in particular a rockfall, mudslide or avalanche barrier, a gateway for receiving and transmitting the measurement data recorded by the device to a cloud environment with the corresponding monitoring and a system and a method for monitoring natural events such as avalanches, mudslides or landslides.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Der Schutz vor Naturgefahren wie Steinschlag, Lawinen oder Muren ist aufgrund der geologischen Beschaffenheit des Untergrundes / Perma Frost, des Reliefs der Landschaft und des Klimas häufig in den alpinen und hochalpinen Gegenden von hoher Relevanz. Da sich solche Ereignisse oft nicht ankündigen, besteht ein großes Risiko für Menschen, die sich in den gefährdeten Bereichen aufhalten oder leben. Immer wieder werden Häuser von stürzenden Felsblöcken durchschlagen oder zerstören Straßen und Autos. [0002] Protection against natural hazards such as rockfalls, avalanches, or mudslides is often highly relevant in alpine and high-alpine regions due to the geological nature of the subsoil/permafrost, the relief of the landscape, and the climate. Since such events often occur without warning, there is a significant risk for people who are present or live in the endangered areas. Falling boulders repeatedly smash through houses, or destroy roads and cars.

[0003] Schutzsysteme gegenüber solchen Naturgefahren, wie Lawinenverbauungen oder Steinschlagnetze, müssen regelmäßig überwacht werden, um eine Erhaltung dieser Systeme zu gewährleisten. Da diese Systeme sehr oft in exponierten Lagen vorkommen, ist es notwendig, eigene autarke Überwachungssysteme hierfür zu verwenden, um somit den Zustand der Systeme aus der Ferne beurteilen zu können. [0003] Protection systems against natural hazards, such as avalanche barriers or rockfall nets, must be regularly monitored to ensure their continued operation. Since these systems are often located in exposed locations, it is necessary to use dedicated, self-sufficient monitoring systems to remotely assess their condition.

[0004] Es gibt jedoch nur wenige spezifische Überwachungssysteme von Steinschlagschutzbarrieren, und die wenigen bekannten Systeme umfassen meist mehrere Sensoren, die zur Überprüfung der Struktur installiert werden, wie z.B. Neigungsmesser, Dehnungsmessstreifen, Kameras und andere Geräte mit hohem Energieverbrauch und zusätzlich existieren Schwierigkeiten bei der Datenübertragung. [0004] However, there are few specific monitoring systems for rockfall protection barriers, and the few known systems usually include several sensors installed to check the structure, such as inclinometers, strain gauges, cameras and other devices with high energy consumption, and in addition, there are difficulties in data transmission.

[0005] Es ist daher von großem Interesse effizientere Überwachungssysteme bereitzustellen, um anhand dieser Informationen über den Zustand von Steinschlagschutzbarrieren zu erhalten. Sobald eine Barriere beispielsweise von einem Felsbrocken getroffen wurde, ist ihr Zustand beeinträchtigt und die Barriere kann im Folgenden nicht mehr den notwendigen Schutz gewährleisten. [0005] It is therefore of great interest to provide more efficient monitoring systems to obtain information on the condition of rockfall protection barriers. Once a barrier has been hit by a boulder, for example, its condition is compromised, and the barrier can no longer provide the necessary protection.

[0006] Alarmsysteme zur Überwachung hydrologischer Phänomene, bei welchen Sensoren direkt an Felsfangnetzen angebracht werden, werden beispielsweise in WO 2020/026137 A1, CN 212847082 U, CN 112614310 A und CN 112627200 A offenbart. Diese Systeme können einen Einschlag im Felsfangnetz mittels Vibrationssensoren erfassen, wobei die Signalauswertung durch Datenübertragung remote in einem Server oder einer Cloud erfolgt. Zur Detektion eines Ereignisses sind die Sensoren dabei direkt am Felsfangnetz angebracht. Daher ist es mit diesen Systemen auch nicht möglich, den allgemeinen Zustand des Felsfangnetzes, in welchem sich häufig Segmentablagerungen ansammeln welche zu Versandungen führen, zu überwachen. Der Zustand der Systeme kann daher aus der Ferne nicht überwacht werden. [0006] Alarm systems for monitoring hydrological phenomena, in which sensors are attached directly to rock stop nets, are disclosed, for example, in WO 2020/026137 A1, CN 212847082 U, CN 112614310 A, and CN 112627200 A. These systems can detect an impact in the rock stop net using vibration sensors, with the signal being evaluated remotely via data transmission to a server or cloud. To detect an event, the sensors are attached directly to the rock stop net. Therefore, these systems do not allow monitoring the general condition of the rock stop net, in which segmental deposits often accumulate, leading to silting. The condition of the systems therefore cannot be monitored remotely.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungssystem für Steinschlagschutzbarrieren und ein Frühwarnsystem für Naturereignisse wie Lawinen, Steinschläge oder Muren bereitzustellen, welches äußert genau und dennoch ohne großen Energieaufwand Erschütterungen ausgelöst durch die Naturereignisse feststellen kann, eine Datenübertragung auch aus sehr exponierten Lagen ermöglicht und gleichzeitig eine konstante Überwachung des Zustands der Steinschlagschutzbarrieren erlaubt. [0007] The invention is therefore based on the object of providing a monitoring system for rockfall protection barriers and an early warning system for natural events such as avalanches, rockfalls or mudslides, which can detect vibrations triggered by the natural events extremely accurately and yet without great energy expenditure, enables data transmission even from very exposed locations and at the same time allows constant monitoring of the condition of the rockfall protection barriers.

[0008] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Erfassung von Vibrationen an einer Überwachungsfläche, insbesondere eine Steinschlag-, Muren- oder Lawinenbarriere, umfassend ein Gehäuse umfassend eine Sensoreinheit mit zumindest einem Sensor, eine Abstandshalte-[0008] This object is achieved by a device for detecting vibrations on a monitoring surface, in particular a rockfall, mudslide or avalanche barrier, comprising a housing comprising a sensor unit with at least one sensor, a distance-holding

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rung, eine Sendeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, aufgenommene Messdaten des zumindest einen Sensors an eine Empfangseinheit zu senden und eine Stromversorgungsquelle, wobei die Abstandshalterung ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende an der Überwachungsfläche befestigbar ist, wobei am zweiten Ende das Gehäuse angebracht ist, sodass bei Befestigung der Vorrichtung an der Überwachungsfläche ein Abstand d zwischen Überwachungsfläche und Gehäuse vorliegt. tion, a transmitting unit which is configured to transmit recorded measurement data of the at least one sensor to a receiving unit and a power supply source, wherein the spacer has a first and a second end, wherein the first end is attachable to the monitoring surface, wherein the housing is attached to the second end, so that when the device is attached to the monitoring surface there is a distance d between the monitoring surface and the housing.

[0009] Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich selbst kleinste Vibrationen an der Überwachungsfläche erfassen, welche sich auf das erste Ende der Abstandshalterung übertragen und von diesem Ende über die Abstandshalterung zum zweiten Ende und somit zur Sensoreinheit übertragen werden. Durch den von der Abstandshalterung bewirkten Abstand d zwischen Gehäuse und Überwachungsfläche ergibt sich eine Amplitudenwirkung auf den Sensor. Dadurch können auch kleine Einschläge an der Überwachungsfläche, z.B. einem Steinschlagnetz, detektiert werden und das Steinschlagnetz kann vor Abnutzung und Verschleiß geschützt werden. Zudem lassen sich drohende Steinschläge, Lawinen oder Muren sehr früh anhand der Vorrichtung an der Überwachungsfläche detektieren und durch Übertragung der Messdaten an diverse Leitstellen weiterleiten. Dadurch lassen sich diese Naturereignisse in Echtzeit überwachen. Außerdem lässt sich durch den Abstand d der Sensoreinheit von der Überwachungsfläche auch der Allgemeinzustand der Überwachungsfläche überwachen. Durch den Abstand lassen sich Versandungen der Überwachungsfläche und dergleichen mithilfe der Sensoreinheit feststellen. [0009] Using the device according to the invention, even the smallest vibrations at the monitoring area can be detected, which are transmitted to the first end of the spacer and from this end via the spacer to the second end and thus to the sensor unit. The distance d between the housing and the monitoring area, created by the spacer, results in an amplitude effect on the sensor. This allows even small impacts at the monitoring area, e.g., a rockfall net, to be detected, and the rockfall net can be protected from wear and tear. Furthermore, impending rockfalls, avalanches, or mudslides can be detected very early using the device at the monitoring area and forwarded to various control centers by transmitting the measurement data. This allows these natural events to be monitored in real time. Furthermore, the distance d between the sensor unit and the monitoring area also allows the general condition of the monitoring area to be monitored. This distance allows silting of the monitoring area, etc., to be detected using the sensor unit.

[0010] Besonders bevorzugt beträgt der Abstand zwischen Überwachungsfläche und Gehäuse 0,5 bis 2 m. Der Abstand kann je nach Größe der Überwachungsfläche und abhängig von den örtlichen Begebenheiten auch anders gewählt werden. In einer speziellen Ausführungsvariante beträgt der Abstand besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 1,8 m. [0010] The distance between the monitoring area and the housing is particularly preferably 0.5 to 2 m. This distance can be selected differently depending on the size of the monitoring area and the local conditions. In a special embodiment, the distance is particularly preferably between 1.5 and 1.8 m.

[0011] In einer bevorzugten Ausführungsvariante lässt sich die Länge der Abstandshalterung variieren. Dadurch kann die Übertragung der Erschütterungen und Vibrationen an unterschiedlichen Überwachungsflächen optimiert werden. Beispielsweise lässt sich die Länge der Abstandshalterung an die Neigung der Überwachungsfläche anpassen. In einer beispielhaften Ausführungsvariante lässt sich die Länge der Abstandshalterung zwischen 0,3 und 2,5 m einstellen. [0011] In a preferred embodiment, the length of the spacer bracket can be varied. This allows the transmission of shocks and vibrations to be optimized at different monitoring surfaces. For example, the length of the spacer bracket can be adjusted to the incline of the monitoring surface. In an exemplary embodiment, the length of the spacer bracket can be adjusted between 0.3 and 2.5 m.

[0012] Des Weiteren kann die Abstandshalterung eine Teleskopstange umfassen. Eine Teleskopstange lässt sich auf sehr einfache Weise in der Länge verstellen und auf eine bestimmte Länge einstellen. Beispielsweise kann die Teleskopstange seitliche Montageschrauben umfassen, durch welche sie in der Höhe verstellt werden kann. Durch die einfache Höhenverstellung der Teleskopstange kann die Amplitudenwirkung auf den Sensor manuell in äußerst einfacher Weise erhöht oder minimiert werden. [0012] Furthermore, the spacer can comprise a telescopic rod. A telescopic rod can be very easily adjusted in length and set to a specific length. For example, the telescopic rod can include lateral mounting screws that allow its height to be adjusted. By simply adjusting the height of the telescopic rod, the amplitude effect on the sensor can be manually increased or minimized in an extremely simple manner.

[0013] Besonders bevorzugt ist das Gehäuse Wasser- und Staubdicht nach IP68. Da die Vorrichtung in sehr exponierten Lagen an steilen Berghängen und dergleichen angebracht werden muss, sollte die Vorrichtung den widrigen Bedingungen, welche in diesen Lagen vorherrschen, standhalten. Damit hält die Vorrichtung Temperaturen von - 40 bis + 60 °C stand und kann selbst in Hochgebirge und Polarkreis Regionen problemlos verbaut werden. [0013] Particularly preferably, the housing is water- and dust-tight according to IP68. Since the device must be installed in highly exposed locations on steep mountain slopes and the like, the device should be able to withstand the adverse conditions prevailing in these locations. Thus, the device can withstand temperatures from -40 to +60°C and can be installed without problems even in high mountains and Arctic Circle regions.

[0014] In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Stromversorgungsquelle eine Batterie, welche vorzugsweise über mindestens fünf Jahre wartungsfrei ist, und/oder ein Solarpanel umfasst. Dadurch, dass die Vorrichtung in abgelegenen Lagen verwendet wird, ist es von großem Vorteil, wenn sie über mehrere Jahre wartungsfrei verwendet werden kann. Indem die Vorrichtung eine Batterie und ein Solarpanel umfasst, ist die Stromversorgung zu jeder Zeit gesichert und Ausfälle können vermieden werden. [0014] In a further embodiment, the power source is a battery, which is preferably maintenance-free for at least five years, and/or comprises a solar panel. Because the device is used in remote locations, it is highly advantageous if it can be used maintenance-free for several years. Because the device comprises a battery and a solar panel, the power supply is secure at all times, and outages can be avoided.

[0015] Außerdem kann die Sensoreinheit der Vorrichtung einen Beschleunigungssensor und/oder einen Abstandsmesser umfassen. Mithilfe des Beschleunigungssensors lassen sich Vibrationen und Erschütterungen detektieren. Beispielsweise kann der Beschleunigungssensor Einschläge unterhalb von 5 G Beschleunigungskraft messen. Aufgrund der Amplitudenwirkung, welche aus dem Abstand d der Sensoreinheit von der Überwachungsfläche resultiert, verstärken [0015] Furthermore, the sensor unit of the device can comprise an acceleration sensor and/or a distance sensor. Vibrations and shocks can be detected using the acceleration sensor. For example, the acceleration sensor can measure impacts below 5 G acceleration force. Due to the amplitude effect, which results from the distance d of the sensor unit from the monitoring surface,

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sich selbst kleinste Vibrationen am Beschleunigungssensor, sodass mit diesem mit hoher Genauigkeit auch kleine Erschütterungen gemessen werden können. Der Abstandsmesser misst den Abstand von der Sensoreinheit zur Überwachungsfläche und kann dadurch eine Ansammlung von Steinen, Schnee oder dergleichen an der Überwachungsfläche, z.B. einer Steinschlagschutzbarriere oder einer Lawinenverbauung, welche zu Versandungen führen können, detektieren. Durch die Fernüberwachung einer solchen Ansammlung kann bei Bedarf der Schnee oder die Steine von der Überwachungsfläche entfernt werden und der Druck von einer Steinschlagschutzbarriere wie einem Steinschlagnetz genommen werden. Dadurch kann der Verschleiß der Barriere reduziert werden und deren Lebensdauer erhöht werden. Even the smallest vibrations are detected by the acceleration sensor, allowing it to measure even small shocks with high accuracy. The distance meter measures the distance from the sensor unit to the monitoring area and can thus detect a buildup of stones, snow, or similar materials at the monitoring area, e.g., a rockfall protection barrier or an avalanche barrier, which could lead to silting. By remotely monitoring such a buildup, the snow or stones can be removed from the monitoring area as needed, and the pressure on a rockfall protection barrier, such as a rockfall net, can be relieved. This can reduce wear on the barrier and increase its service life.

[0016] In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst die Sendeeinheit eine Antenne. Dadurch lassen sich die aufgenommenen Messdaten mittels Funk an eine Datenverarbeitungsanlage / Gateway oder dergleichen weiterleiten. Bei der Sendeeinheit handelt es sich somit um eine autarke Sende - und Empfangseinheit die auf Funkübertragung basiert. Diese empfängt Daten von Sensoren beispielsweise über WLAN, LoRa, MQTT, wertet diese aus und gibt diese Daten beispielsweise über GSM / 3G/LTE / 5G weiter an eine Datenverarbeitungsanlage oder eine Cloud im Rechenzentrum. [0016] In another embodiment, the transmitting unit includes an antenna. This allows the recorded measurement data to be wirelessly transmitted to a data processing system/gateway or the like. The transmitting unit is thus a self-contained transmitting and receiving unit based on wireless transmission. It receives data from sensors, for example, via Wi-Fi, LoRa, or MQTT, evaluates it, and forwards it, for example, via GSM/3G/LTE/5G, to a data processing system or a cloud in the data center.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst die Sensoreinheit eine Verarbeitungseinheit, welche eine Vorab-Auswertung der aufgenommenen Daten ermöglicht. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert, aus den vom zumindest einen Sensor aufgenommenen Daten nur jene auszuwählen, welche relevante Messdaten umfassen. Das heißt die Messdaten werden in relevante Messdaten und nicht-relevante Messdaten aufgeteilt. Zusätzlich ist die Sendeeinheit dazu eingerichtet, nur die relevanten Messdaten an die Empfangseinheit zu senden. Bei diesen relevanten Messdaten handelt es sich z.B. um tatsächliche Ereignisse, wie z.B. einen Steinschlag, bzw. auch um die Erkennung einer Versandung der Überwachungsfläche. Dadurch werden von der Sendeeinheit nur die relevanten Messdaten an das Gateway bzw. in die Cloud oder eine Datenverarbeitungsanlage verschickt. Hierdurch lässt sich die Daten-Bandbreite massiv reduzieren. In a preferred embodiment, the sensor unit comprises a processing unit that enables a preliminary evaluation of the recorded data. The processing unit is configured to select only the data recorded by at least one sensor that contains relevant measurement data. This means that the measurement data is divided into relevant measurement data and non-relevant measurement data. In addition, the transmitting unit is configured to send only the relevant measurement data to the receiving unit. This relevant measurement data includes, for example, actual events, such as a rockfall, or the detection of silting in the monitored area. As a result, the transmitting unit only sends the relevant measurement data to the gateway, the cloud, or a data processing system. This allows the data bandwidth to be massively reduced.

Diese Verarbeitungseinheit kann außerdem ein künstliches neuronales Netz und/oder Machine Learning umfassen. In diesem Fall lernt die Verarbeitungseinheit aus ständigen Ereignissen in der Überwachungsfläche, z.B. dem Steinschlagnetz, und gleicht diese Ereignisse mit speziellen Vorgaben ab. Dadurch kann die Kl-Einheit lernen selbstständige Entscheidungen zu treffen um Warnmeldungen basierend auf relevanten Messdaten zu versenden. Dies vermindert Fehlmeldungen wenn z.B. durch Wind oder Wildtiere Fehlinformationen generiert werden. This processing unit can also include an artificial neural network and/or machine learning. In this case, the processing unit learns from constant events in the monitoring area, e.g., the rockfall network, and compares these events with specific parameters. This allows the AI unit to learn to make independent decisions and send alerts based on relevant measurement data. This reduces false alarms when, for example, incorrect information is generated by wind or wildlife.

[0017] Die Erfindung betrifft außerdem ein Gateway zum Empfang und zur Weiterübertragung der von der Vorrichtung aufgenommenen Messdaten an eine Cloud-Umgebung. Das Gateway umfasst eine Empfangseinheit, eine Sendeeinheit, ein Mikrophon und eine Kamera. Mithilfe der Empfangseinheit des Gateways lassen sich die von der Sensoreinheit aufgenommen Messdaten, welche beispielsweise mittels Funk übertragen werden, vom Gateway empfangen und anschlieBend anhand der Sendeeinheit des Gateways z.B. an eine Datenverarbeitungsanlage / Cloud weiterleiten. Die Sendeeinheit ermöglich bevorzugt ein Senden der Messdaten mittels Mobilfunks, vorzugsweise LTE. In einer bevorzugten Ausführungsvariante vernetzt sich das Gateway mit weiteren Gateways über ein Mesh WLAN Netzwerk um den Datendurchsatz zu erhöhen. [0017] The invention also relates to a gateway for receiving and forwarding the measurement data recorded by the device to a cloud environment. The gateway comprises a receiving unit, a transmitting unit, a microphone, and a camera. Using the receiving unit of the gateway, the measurement data recorded by the sensor unit, which is transmitted, for example, wirelessly, can be received by the gateway and then forwarded, for example, to a data processing system/cloud using the transmitting unit of the gateway. The transmitting unit preferably enables the measurement data to be transmitted via mobile radio, preferably LTE. In a preferred embodiment, the gateway is networked with other gateways via a mesh WLAN network to increase data throughput.

[0018] Bevorzugt werden die vom Gateway empfangen Daten auf diesem auch ausgewertet. Hierfür umfasst das Gateway eine Verarbeitungseinheit, welche eine Vorabauswertung der Messdaten ermöglicht. Die Verarbeitungseinheit kann außerdem ein künstliches neuronales Netz und/oder Machine Learning umfassen. Hierdurch können die vom Gateway erhaltenen Messdaten priorisiert werden. Gleichzeitig kann das Gateway somit Funkverbindungen überprüfen und entscheiden, welche Meldung mit welchem Funknetz versendet wird. Hierdurch kann garantiert werden, dass Warnmeldungen rechtzeitig und schnellstmöglich in einer Zentrale ankommen. [0018] Preferably, the data received by the gateway is also evaluated there. For this purpose, the gateway comprises a processing unit that enables advance evaluation of the measurement data. The processing unit can also include an artificial neural network and/or machine learning. This allows the measurement data received by the gateway to be prioritized. At the same time, the gateway can thus check radio connections and decide which message is sent via which radio network. This ensures that warning messages arrive at a control center in a timely manner and as quickly as possible.

[0019] Außerdem kann die Verarbeitungseinheit die Vitalfunktionen des Gateways, Niederschlag, Temperatur, Feuchtigkeit, Lifecycle des Gateways oder ähnliches überprüfen. Somit können Warnmeldungen zur manuellen Überprüfung oder Fehlercodes an die Datenverarbeitungsanlage oder Cloud gesendet werden. [0019] In addition, the processing unit can check the gateway's vital signs, precipitation, temperature, humidity, gateway lifecycle, or similar. Thus, warning messages for manual review or error codes can be sent to the data processing system or cloud.

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[0020] Des Weiteren kann die Kamera des Gateways fernsteuerbar und schwenkbeweglich ausgeführt sein. Dadurch lässt sich mithilfe des Gateways die Umgebung inspizieren und bei einem von der Sensoreinheit der Vorrichtung detektieren Naturereignis das Ausmaß des Ereignisses genauer feststellen. Außerdem lässt sich bei Anbringung des Gateways in Sichtnähe zur Vorrichtung auch die Überwachungsfläche wie z.B. eine Steinschlagschutzbarriere mithilfe der Kamera überwachen und inspizieren. Mithilfe des Mikrophons lässt sich zusätzlich ein möglicher Steinschlag, eine Lawine oder eine Mure auch akustisch detektieren. Das Gateway ist bevorzugt in Form eines vertikalen Stabes ausgeführt, an dessen oberen Ende sich die Kamera befindet, sodass mit dieser ein großer Teil der Umgebung beobachtet werden kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Kamera um eine Dome-Kamera. [0020] Furthermore, the gateway's camera can be remotely controlled and pivotable. This allows the gateway to inspect the surroundings and, in the event of a natural event detected by the device's sensor unit, to determine the extent of the event more precisely. Furthermore, if the gateway is mounted within line of sight of the device, the monitoring area, such as a rockfall protection barrier, can also be monitored and inspected using the camera. The microphone can also be used to acoustically detect a possible rockfall, avalanche, or mudslide. The gateway is preferably designed in the form of a vertical rod with the camera located at its upper end, allowing a large part of the surroundings to be observed. The camera is preferably a dome camera.

[0021] Bevorzugt umfasst das Gateway zur Stromversorgung eine Batterie / Wasserstoffbatterie welche vorzugsweise über mindestens fünf Jahre wartungsfrei ist, und/oder ein Solarpanel mit Windrad umfasst. Dadurch lässt sich auch in exponierten Lagen eine durchgehende Stromversorgung garantieren und das Gateway ist besonders wartungsarm. [0021] The gateway preferably comprises a battery/hydrogen battery for power supply, which is preferably maintenance-free for at least five years, and/or a solar panel with a wind turbine. This ensures a continuous power supply even in exposed locations, and the gateway is particularly low-maintenance.

[0022] Außerdem betrifft die Erfindung auch ein System zur Überwachung von Naturereignissen wie Lawinen, Muren oder Bergstürze, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Vorrichtung und eine Datenverarbeitungsanlage und/oder Cloud-Umgebung. Mithilfe des Systems lassen sich Naturereignisse überwachen, indem die von der Sensoreinheit der Vorrichtung aufgenommenen Messdaten an die Datenverarbeitungsanlage bzw. Cloud-Umgebung gesendet werden und dort analysiert werden. Die Naturereignisse lassen sich in Echtzeit detektieren und potentielle Gefahren sehr schnell erkennen. Außerdem kann die Lebensdauer von Steinschlagschutzbarrieren oder Lawinenverbauungen erhöht werden, indem Ansammlungen von Steinen oder Schnee an diesen erkannt werden. Da diese Barrieren in sehr exponierten Lagen verbaut werden, ist es von großem Vorteil, diese aus der Ferne kontrollieren zu können. [0022] Furthermore, the invention also relates to a system for monitoring natural events such as avalanches, mudslides, or landslides, comprising at least one device according to the invention and a data processing system and/or cloud environment. Using the system, natural events can be monitored by sending the measurement data recorded by the sensor unit of the device to the data processing system or cloud environment, where it is analyzed. The natural events can be detected in real time, and potential hazards can be identified very quickly. Furthermore, the service life of rockfall protection barriers or avalanche barriers can be increased by detecting accumulations of rocks or snow on them. Since these barriers are installed in highly exposed locations, it is a great advantage to be able to monitor them remotely.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsvariante umfasst das System zusätzlich zumindest ein erfindungsgemäßes Gateway, wobei das Gateway die Übertragung der von der zumindest einen Vorrichtung aufgenommenen Messdaten zu einer Cloud-Umgebung und/oder der Datenverarbeitungsanlage ermöglicht. Durch die potentielle Exponiertheit der Überwachungsflächen wir in vielen Fällen ein Gateway benötigt, um die Übertragung der Messdaten möglich zu machen. [0023] In a preferred embodiment, the system additionally comprises at least one gateway according to the invention, wherein the gateway enables the transmission of the measurement data recorded by the at least one device to a cloud environment and/or the data processing system. Due to the potentially exposed nature of the monitored areas, a gateway is often required to enable the transmission of the measurement data.

[0024] Des Weiteren kann die Datenverarbeitungsanlage und/oder Cloud-Umgebung eine Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der aufgenommenen Messdaten umfassen, wobei die Verarbeitungseinheit ein künstliches neuronales Netz und/oder Machine Learning umfasst, wobei das künstliche neuronale Netz und/oder Machine Learning konfiguriert ist, basierend auf einer Vielzahl von Trainingsdaten ein Naturereignis zu identifizieren. Dadurch können auch Langzeitstudien und Datalogging durchgeführt werden und die bearbeiteten Messdaten können in eine zentrale Datenbank eingespeist werden, woraus sich verschiedenste Berechnungen ergeben. Durch die Verwendung von Machine Learning lassen sich die Naturereignisse genauer qualifizieren. [0024] Furthermore, the data processing system and/or cloud environment can comprise a processing unit for processing the recorded measurement data, wherein the processing unit comprises an artificial neural network and/or machine learning, wherein the artificial neural network and/or machine learning is configured to identify a natural event based on a large number of training data. This also allows for long-term studies and data logging to be conducted, and the processed measurement data can be fed into a central database, resulting in a wide variety of calculations. The use of machine learning allows for more precise classification of natural events.

[0025] Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Überwachung von Naturereignissen wie Lawinen, Muren oder Bergstürze, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem erfindungsgemäßen Gateway oder einem erfindungsgemäßen, umfassend die Schritte Kontinuierliches Erfassen von Messdaten im Bereich der Überwachungsfläche mithilfe der Sensoreinheit, Senden von Messdaten an zumindest einen Gateway, Übertragen der gesendeten Messdaten vom Gateway an die Cloud-Umgebung und/oder Datenverarbeitungsanlage, Auswerten der gesendeten Messdaten. Wie zuvor beschrieben können die von der Sensoreinheit aufgenommenen Messdaten auch vorab in der Sensoreinheit und/oder im Gateway ausgewertet und/oder in relevante und nicht-relevante Messdaten aufgeteilt werden. [0025] The invention further relates to a method for monitoring natural events such as avalanches, mudslides, or landslides, using a device according to the invention and a gateway according to the invention or a gateway according to the invention, comprising the steps of continuously recording measurement data in the area of the monitoring area using the sensor unit, sending measurement data to at least one gateway, transmitting the sent measurement data from the gateway to the cloud environment and/or data processing system, and evaluating the sent measurement data. As previously described, the measurement data recorded by the sensor unit can also be evaluated in advance in the sensor unit and/or in the gateway and/or divided into relevant and non-relevant measurement data.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0026] Weitere Vorteile und Details der Erfindung werden nachfolgend anhand der folgenden Figuren und Figurenbeschreibungen erläutert. [0026] Further advantages and details of the invention are explained below with reference to the following figures and figure descriptions.

[0027] Dabei zeigt: [0027] This shows:

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[0028] Fig. 1 einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. [0028] Fig. 1 of an embodiment of the device according to the invention.

[0029] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer an einem Felsfangnetz montierten Vorrichtung. [0029] Fig. 2 is a schematic representation of a device mounted on a rock net.

[0030] Wie in Fig. 1 dargestellt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Vibrationen an einer Überwachungsfläche 3 ein Gehäuse 1 umfassend eine Sensoreinheit mit zumindest einem Sensor und eine Abstandshalterung 2. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Sendeeinheit mit welcher aufgenommene Messdaten des zumindest einen Sensors an eine Empfangseinheit gesendet werden können und eine Stromversorgungsquelle 6. Die Abstandshalterung 2 umfasst ein erstes und ein zweites Ende 2‘, 2“. Das erste Ende 2‘ kann an der Überwachungsfläche 3 wie z.B. in Fig. 2 gezeigt befestigt werden. Beispielsweise ist das erste Ende 2‘ mit einer Verbindungsfläche 4 verbunden, welche mithilfe von Verbindungsmitteln 5 wie z.B. Schrauben an der Überwachungsfläche 3 fixiert wird. Am zweiten Ende 2“ ist das Gehäuse 1 angebracht, sodass bei Befestigung der Vorrichtung an der Überwachungsfläche 3 ein Abstand d zwischen Überwachungsfläche 3 und Gehäuse 1 vorliegt. [0030] As shown in Fig. 1, the device according to the invention for detecting vibrations on a monitoring surface 3 comprises a housing 1 comprising a sensor unit with at least one sensor and a spacer 2. In addition, the device comprises a transmitting unit with which recorded measurement data of the at least one sensor can be sent to a receiving unit and a power supply source 6. The spacer 2 comprises a first and a second end 2', 2". The first end 2' can be attached to the monitoring surface 3 as shown, for example, in Fig. 2. For example, the first end 2' is connected to a connecting surface 4, which is fixed to the monitoring surface 3 by means of connecting means 5 such as screws. The housing 1 is attached to the second end 2", so that when the device is attached to the monitoring surface 3, a distance d exists between the monitoring surface 3 and the housing 1.

[0031] Besonders bevorzugt ist die Länge der Abstandshalterung 2 variierbar, indem die Abstandshalterung 2 z.B. eine Teleskopstange umfasst. Um einen Abstand d zwischen Verbindungsfläche 4 und Gehäuse 1 zu ermöglichen, weist die Abstandshalterung 2 bevorzugt eine gewisse Mindestlänge auf. Beispielsweise kann die Abstandshalterung 2 mindestens 0,5 m lang sein. [0031] Particularly preferably, the length of the spacer 2 is variable, for example, by the spacer 2 comprising a telescopic rod. To allow a distance d between the connecting surface 4 and the housing 1, the spacer 2 preferably has a certain minimum length. For example, the spacer 2 can be at least 0.5 m long.

[0032] Die Stromversorgungsquelle 6 kann eine Batterie, welche vorzugsweise über mindestens fünf Jahre wartungsfrei ist, und/oder ein Solarpanel umfassen. Wie in Fig. 2 dargestellt kann die Stromversorgungsquelle 6 auch extern an der Überwachungsfläche 3 montiert sein. Dadurch können mehrere Vorrichtungen und/oder Gateways 7 mit nur einer Stromversorgungsquelle 6 versorgt werden. Bei der in der Ausführungsvariante in Fig. 2 gezeigten Stromversorgungsquelle 6 handelt es sich um ein Solarpanel. [0032] The power supply source 6 can comprise a battery, which is preferably maintenance-free for at least five years, and/or a solar panel. As shown in Fig. 2, the power supply source 6 can also be mounted externally on the monitoring surface 3. This allows multiple devices and/or gateways 7 to be supplied with a single power supply source 6. The power supply source 6 shown in the embodiment variant in Fig. 2 is a solar panel.

[0033] In Fig. 2 ist außerdem ein erfindungsgemäßes Gateway 7 zum Empfang und zur Übertragung der von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommenen Messdaten an eine CloudUmgebung und/oder eine Datenverarbeitungsanlage dargestellt. Das Gateway 7 in Fig. 2 befindet sich ebenfalls an der Überwachungsfläche 3, kann jedoch unabhängig von dieser auch weiter entfernt platziert werden. Außerdem können auch noch zusätzliche Gateways 7 im Nahbereich der Überwachungsfläche 3 vorgesehen sein. Das Gateway 7 umfasst eine Empfangseinheit, eine Sendeeinheit, ein Mikrophon und eine Kamera 8. [0033] Fig. 2 also shows a gateway 7 according to the invention for receiving and transmitting the measurement data recorded by a device according to the invention to a cloud environment and/or a data processing system. The gateway 7 in Fig. 2 is also located at the monitoring area 3, but can also be placed further away independently. Furthermore, additional gateways 7 can also be provided in the vicinity of the monitoring area 3. The gateway 7 comprises a receiving unit, a transmitting unit, a microphone, and a camera 8.

[0034] Besonders bevorzugt ist die Kamera 8 fernsteuerbar und schwenkbeweglich ausgeführt. Dadurch lässt sich einerseits die Überwachungsfläche 3 mithilfe der Kamera 8 beobachten und eventuelle Beschädigungen an der Überwachungsfläche 3 feststellen und andererseits lässt sich die Umgebung der Überwachungsfläche 3 mithilfe der Kamera 8 beobachten, um so Naturereignisse wie Lawinen und Steinschläge auch vorab zu erkennen bzw. verifizieren zu können. [0034] Particularly preferably, the camera 8 is designed to be remotely controllable and pivotable. This allows, on the one hand, the monitoring area 3 to be observed using the camera 8 and any damage to the monitoring area 3 to be detected, and, on the other hand, the surroundings of the monitoring area 3 to be observed using the camera 8 in order to detect or verify natural events such as avalanches and rockfalls in advance.

[0035] Des Weiteren umfasst das Gateway 7 zur Stromversorgung eine Batterie, welche vorzugsweise über mindestens fünf Jahre wartungsfrei ist, und/oder ein Solarpanel umfasst. In Fig. 2 ist ein Solarpanel 6 abgebildet, welches die Stromversorgung des Gateways 7 ermöglicht. Das Solarpanel kann auch ein zusätzliches Windrad umfassen. [0035] Furthermore, the gateway 7 comprises a battery for power supply, which is preferably maintenance-free for at least five years, and/or a solar panel. Figure 2 shows a solar panel 6, which enables the power supply of the gateway 7. The solar panel can also comprise an additional wind turbine.

[0036] Mithilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich somit ein System zur Überwachung von Naturereignissen wie Lawinen, Muren oder Bergstürze bilden, welches zusätzlich eine Datenverarbeitungsanlage und/oder Cloud-Umgebung umfasst. [0036] With the aid of the device according to the invention, a system for monitoring natural events such as avalanches, mudslides or landslides can be formed, which additionally comprises a data processing system and/or cloud environment.

Außerdem kann das System durch zumindest ein erfindungsgemäßes Gateway 7 ergänzt werden. In addition, the system can be supplemented by at least one gateway 7 according to the invention.

Claims

A 'hes AT 527 332 B1 2025-08-15 Ss N patent claims

1. Device for detecting vibrations on a monitoring surface (3), in particular

a rockfall, mudslide or avalanche barrier, comprising

* a housing (1) comprising a sensor unit with at least one sensor,

* a spacer bracket (2),

* a transmitting unit which is set up to transmit recorded measurement data of the

to send at least one sensor to a receiving unit and

* a power supply source (6), wherein the spacer (2) has a first and a second end (2', 2"), wherein the first end (2') can be fastened to the monitoring surface (3), wherein the housing (1) is attached to the second end (2'), so that when the device is fastened to the monitoring surface (3) there is a distance d between the monitoring surface (3) and the housing (1).

2. Device according to claim 1, wherein the length of the spacer (2) is variable.

3. Device according to claim 2, wherein the spacer (2) comprises a telescopic rod.

4. Device according to one of claims 1 to 3, wherein the housing (1) is water and dustproof according to IP68.

5. Device according to one of claims 1 to 4, wherein the power supply source (6) comprises a battery, which is preferably designed to be maintenance-free for at least five years, and/or a solar panel.

6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the sensor unit comprises an acceleration sensor and/or a distance sensor and/or a temperature sensor.

7. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the transmitting unit comprises an antenna.

8. Device according to one of claims 1 to 7, wherein the sensor unit comprises a processing unit, wherein the processing unit is configured to divide the measurement data recorded by the at least one sensor into relevant and non-relevant measurement data, wherein the transmitting unit is configured to send only the relevant measurement data to the receiving unit.

9. Gateway (7) for receiving and transmitting the measurement data recorded by a device according to one of claims 1 to 8 to a cloud environment and/or a data processing system comprising

* a receiving unit, * a transmitting unit,

* a microphone and

* a camera (8).

10. Gateway (7) according to claim 9, wherein the camera (8) is remotely controllable and pivotable.

11. Gateway (7) according to one of claims 9 or 10, wherein the gateway (7) comprises a battery for power supply, which is preferably designed to be maintenance-free for at least five years, and/or a solar panel with preferably a wind turbine.

12. System for monitoring natural events such as avalanches, mudslides or landslides, comprising at least one device according to one of claims 1 to 8 and a data processing system and/or cloud environment,

13. System according to claim 12, comprising at least one gateway (7) according to one of claims 9 to 11, wherein the gateway (7) enables the transmission of the measurement data recorded by the at least one device to a cloud environment and/or the data processing system.

A 'hes AT 527 332 B1 2025-08-15

Ss N

14. System according to one of claims 12 or 13, wherein the data processing system and/or cloud environment comprises a processing unit for processing the recorded measurement data, wherein the processing unit comprises an artificial neural network and/or machine learning, wherein the artificial neural network and/or machine learning is configured to identify a natural event based on a plurality of training data.

15. A method for monitoring natural events such as avalanches, mudslides or landslides, with a device according to one of claims 1 to 8 and a gateway (7) according to one of claims 9 to 11 or a system according to one of claims 13 or 14, comprising the steps

* Continuous recording of measurement data in the area of the monitoring area (3) using the sensor unit,

* Sending measurement data to at least one gateway (7),

* Transferring the sent measurement data from the gateway (7) to the cloud environment and/or data processing system,

* Evaluate the sent measurement data.

1 sheet of drawings