DE102007006051A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren der Anwesenheit von Personen, Tieren oder Gegenständen und deren Standortänderungen durch Auswerten von Abweichungen des auf eine Bodenfläche wirkenden Ruhegewichtes - Google Patents

Abstract

Zum Detektieren einer auf eine Bodenfläche wirkenden Gewichtsveränderung, die durch das Gewicht einer Person, eines Tieres oder eines Gegenstandes ausgelöst wird, wird vorgeschlagen, eine auf der Bodenfläche auftretende Abweichung eines zusätzlichen Gewichtes von einem Ruhegewicht über einen Bodenaufbau von einer Last verteilenden Konstruktion und weiter über die Bodenfläche der Last verteilenden Konstruktion von Messzellen aufzunehmen, die von den Messzellen generierten Messimpulse einer Steuereinheit mit Auswertungssoftware zuzuführen und zur Auswertung der Messimpulse die Messwerte der einzelnen unterschiedlich positionierten Messzellen zueinander in Beziehung zu setzen, aufeinander abzustimmen und als Ergebnis akustisch, optisch oder elektronisch anzuzeigen.

Description

• Die Erfindung betrifft das Detektieren von Personen, Tieren oder Gegenständen, die sich auf zu überwachenden Flächen oder im Bereich von zu überwachenden Türen im Eingangsbereich von Gebäuden bewegen oder aufhalten, deren Zugang überwacht werden soll.
• Bekannte Detektionssysteme arbeiten mit Radargeräten oder Bewegungssensoren, die z. B. an Gebäudewänden angebracht sind und die das nahe Umfeld einer Tür oder eines Eingangsbereiches überwachen. Derartige Systeme können bei der Überwachung jedoch Fehlmeldungen durch mechanische Störfaktoren, z. B. durch Laubverwehungen, vorbeilaufende Tiere, Temperaturschwankungen, Nebelschwaden oder dergl. auslösen. Zum Beispiel können Fehlmeldungen auch bei großen Höhen von Türen oder Toren auftreten, da die Sensoren für ein einwandfreies Ansprechen nicht mehr in ausreichendem Abstand zum Boden positioniert werden können. Des weiteren ist ein Einsatz dieser Systeme bei Drehtüren im Schwenkbereich nicht möglich.
• Der Einsatz von Bodenradar bei derartigen Systemen hat ebenfalls den Nachteil der relativ hohen Funktionsbeeinträchtigung, z. B. durch Verschmutzung, Laub oder dergl. auf der zu überwachenden Fläche, einer Fehlfunktion, die durch Tiere ausgelöst werden kann, usw.
• Andere vergleichbare und bekannte Detektoren arbeiten mit Lichtschranken, die anfällig gegen Verschmutzungen oder optische Störungen sind, durch die Fehlfunktionen entstehen.
• Die Anwendung der Erfindung betrifft insbes. automatische Tür- und Torsteuerungen sowie -antriebe beliebiger Art, Freigabe- oder Zutrittssteuerungen, Überwachungs- und Sicherheitseinrichtungen, Alarmanlagen, Wertschutz- und Werkschutzeinrichtungen, und dergl.
• Aufgabe der Erfindung ist, Verfahren und Einrichtungen vorzuschlagen, um Personen, Tiere oder Gegenstände durch Erkennen von Gewichtsabweichungen im Vergleich zum Ruhegewicht unter Berücksichtigung einer veränderlichen Eigengewichtslast festzustellen und diese Feststellungen durch eine softwaregestützte Auswertung dieser Abweichungen zu detektieren sowie über daraus resultierende Schaltimpulse entsprechende Reaktionen auszulösen.
• Gemäß der Erfindung wird dies mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie einem Verfahren nach Anspruch 9 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Gegenstand der Erfindung sind somit vorzugsweise Bodensensorflächen, die in einem Bodenausschnitt mit frei wählbarer Grundfläche in einem ausreichend tragfähigen Untergrund angeordnet sind. Das System besteht aus einem Bodenaufbau in Form einer Deckschicht, die auf einer lastverteilenden Konstruktion aufgebracht wird. Die Konstruktion ist auf einer Gewichtsmesseinrichtung zur Überwachung des sogenannten Ruhegewichtes dieses Bereichs gelagert. Für den Aufbau des Bodens im Bereich der Bodensensorfläche ist eine Unterflur-Wanne auf der lastverteilenden Konstruktion vorgesehen. Der Bodenaufbau ist hierbei frei wählbar. Das System ist durch die Bodeneinbauwanne von dem „Regelaufbau" des umgebenden Bodens getrennt. Diese Bodeneinbauwanne ist mit einem tragfähigen Grundrahmen ausgestattet, und die Messzellen sind in der Bodeneinbauwanne zwängungsfrei ausgerichtet.
• Die Detektion einer Person, eines Tieres oder eines Gegenstandes wird durch die Messzellen vorgenommen, die das Eigengewicht der Person oder dergl. über die Feststellung einer zeitabhängigen Summenänderung des Ruhegewichts des Aufbaus detektieren. Derartige Messzellen sind beispielsweise in Form von Dehnungsmessstreifen ausgebildet, die eine Impulsgröße als Messwert durch gewichtsabhängige eindeutige Verformung eines Materials ableiten. Eine softwaregestützte Auswertung erfolgt durch Differenzvergleich der einzelnen Messwerte der in Ruhelage ausgerichteten Messzellen des Systems, wobei die Belastung der Fläche zu positiven und negativen relativen Belastungen in den einzelnen Messzellen führen kann. Dabei wird eine anforderungsspezifische Auswertung von spontanen Gewichtsänderungen und ein Abgleich mit einer frei bestimmbaren und beliebig einstellbaren signifikanten Größe, nämlich der Auslösegröße in Abhängigkeit von einem einstellbaren Zeitintervall vorgenommen und ein Ausgabeimpuls erzeugt, der entsprechende Reaktionen auslösen kann, die anwendungsspezifisch der Art der Überwachung angepasst werden können.
• Es wird eine automatische, softwaregestützte Anpassung des aktuellen Ruhegewichtswertes (Nullstellung) auch bei sich stetig und nicht linear sowie langsam veränderndem Eigengewicht der Bodenfläche vorgenommen, wie dies z. B. durch Wasseraufnahme oder durch Wasserverdunstung infolge Niederschlages (wie Regen oder Schnee) der Fall ist. Hierfür ist ein bestimmter Veränderungswert pro Zeitintervall einstellbar, der nicht addiert wird, sondern der durch die Anpassung der Referenz-Nulllage ohne Auswirkung bleibt, damit in Summe keine Auslösung vorgenommen wird. Die Sensibilität bzw. Feinheit des Auslöseverhaltens kann nachträglich eingestellt und durch Definition der signifikanten Größe bzw. durch Anpassung der Null-Nachführung nachträglich und jederzeit angepasst werden. Die Maximalbelastung wird durch die Bauhöhe der lastverteilenden Konstruktionen bestimmt. Das erfindungsgemäße System hat keine Begrenzung in Bezug auf die Maximalbelastung in Hinblick auf die Messtechnik, und die Messeinrichtung wird durch Ableitung des Übergewichts über Festanschläge geschützt. Ändert sich der Bodenaufbau bzw. das Ruhegewicht, ist eine manuelle Nullstellung nachträglich justierbar.
• Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, dass
  Personen, Tiere und Gegenstände detektiert werden können, ohne dass diese Personen oder Tiere die entsprechende Überwachungs-Hardware wahrnehmen können,
  das Überwachungssystem unterflur verdeckt liegend und schwellenlos in die zu überwachende Bodenfläche eingebaut ist,
  der Einbau als Komplettsystem mit vorgefertigter Bodeneinbauwanne auf einem Grundrahmen in Bodenvertiefungen möglich ist, die komplette Einheit und insbesondere die Sensorelemente verdeckt und geschützt gegen unbefugten Zugriff verlegt sind,
  die vollständige Einheit sicher gegen Vandalismus ist,
  keine optisch wahrnehmbaren Oberflächenunterschiede im Bodenbelag zu erkennen sind,
  kein wahrnehmbarer Unterschied in der Steifigkeit des Bodens feststellbar ist,
  die Funktion des Systems witterungsunabhängig ist,
  das System einbruchssicher ist und eine Funktionsunterbrechung der Sensorelemente möglich ist,
  die Sensibilität des Auslöseverhaltens nachträglich einstellbar und jederzeit anpassbar ist,
  die gemessenen Daten für weitere Zwecke ausgewertet werden können,
  die Messeinrichtung unter einem Bodenbereich mit beliebiger Fläche eingebaut werden kann, wobei maximale Abmessungen (Spannweiten) von der Bauhöhe des Elementes abhängig sind,
  der Bodenaufbau in frei bestimmbarer Stärke und Qualität sowie ohne Beschränkung des Eigengewichtes ausgelegt werden kann und
  die Entfernung bzw. Lage der Sensorelemente zum Impulsabnehmer nicht beschränkt ist.
• Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:
• 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung im eingebauten Zustand und in Schnittansicht,
• 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Aufsicht, und
• 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt mit Steuerung in Prinzipdarstellung.
• Das Gesamtsystem der Detektionsvorrichtung, in den Boden eingebaut, ist in 1 mit 1 bezeichnet. Im Boden bzw. Untergrund 2 ist ein Grundrahmen 3 angeordnet, auf dem eine Bodeneinbauwanne 4 ruht. Die Bodeneinbauwanne 4 ist in eine Bodenvertiefung 5 eingelassen. In der Bodeneinbauwanne 4 sind in der Wanne Messzellen 6 vorgesehen, die vorzugsweise an den Eckpunkten des Wannenbodens in einer zwängungsfreien Lagesicherung 7 angeordnet sind. Die Anordnung der Messzellen 6 an den Eckpunkten des Wannenbodens ergibt eine optimale Erfassung der beim Betreten der zu überwachenden Fläche erzielten Gewichtsabweichung. Auf dem Wannenboden liegt die lastverteilende Konstruktion 8 auf, an die nach oben eine Unterflur-Wanne 9 zur Aufnahme des Bodenaufbaus 10 bzw. des Bodenbelages anschließt. Der Bodenaufbau 10 weist z. B. eine dauerelastische Versiegelung 11 auf.
• Mit der lastverteilenden Konstruktion 8 ist eine Steuereinheit 12 mit Auswertungs-Software verbunden. Auf dem Übertragungsweg 13 werden dabei die von den Messzellen festgestellten Gewichtsänderungen, die auf den Bodenaufbau 10 einwirken, registriert. Der Steuereinheit 12 ist eine Programmiereinheit 14 zugeordnet, mit 15 ist die Stromversorgung für die Steuereinheit 12 dargestellt. Nach Auswertung der Messergebnisse durch die Messzellen liefert die Steuereinheit Signale bzw. Schaltimpulse 16, die die Auswertung der Gewichtsänderungen auf der Bodenfläche an Überwachungs- und Sicherheitseinrichtungen liefern.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Detektieren des Eigengewichtes einer Person, eines Tieres oder eines Gegenstandes durch Auswerten der Abweichungen vom Rohegewicht einer Bodenfläche, gekennzeichnet durch a) eine lastverteilende Konstruktion, b) Messzellen, die verteilt über die Grundfläche der lastverteilenden Konstruktion auf einem Untergrund angeordnet sind, und c) einen die lastverteilende Konstruktion aufnehmenden, aufbereiteten Untergrund.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System aus lastverteilender Konstruktion und Messzellen in einer in eine Bodenvertiefung eingesetzten Bodeneinbauwanne angeordnet ist, die auf dem Untergrund aufsitzt, und dass der Untergrund einen Grundrahmen aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lastverteilende Konstruktion einen Bodenaufbau in Form einer Unterflur-Wanne aufnimmt, und dass die Unterflur-Wanne mit der Oberfläche der lastverteilenden Konstruktion in kontinuierlichem Kontakt steht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzellen eine zwängungsfreie Lagesicherung aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzellen lagegeschützt angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die lastverteilende Konstruktion mit einer programmierbaren Steuereinheit gekoppelt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzellen an Eckpunkten der lastverteilenden Konstruktion angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzellen Dehnungsmessstreifen, z. B. Folien-Dehnungsmessstreifen sind.
9. Verfahren zum Detektieren einer auf eine Bodenfläche wirkenden Gewichtsveränderung, die durch das Gewicht einer Person, eines Tieres oder eines Gegenstandes ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine auf einer Bodenfläche auftretende Abweichung eines zusätzlichen Gewichtes durch eine Person, ein Tier oder einen Gegenstand von einem Ruhegewicht über einen Bodenaufbau von einer lastverteilenden Konstruktion und weiter über die Bodenfläche der lastverteilenden Konstruktion von Messzellen aufgenommen wird, b) die von den Messzellen generierten Messimpulse einer Steuereinheit mit Auswertungssoftware zugeführt werden, und c) zur Auswertung der Messimpulse die Messwerte der einzelnen unterschiedlich positionierten Messzellen zueinander in Beziehung gesetzt, aufeinander abgestimmt und als Ergebnis akustisch, optisch oder elektronisch angezeigt werden.