Gerät zur Erfassung der Aktivität von Personen oder des Zustandes von durch Personen beeinflussten Infrastrukturen oder Gegenständen

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Erfassung der Aktivität von Personen oder des Zustandes von durch Personen beeinflussten

Infrastrukturen oder Gegenständen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung der Aktivität von Personen oder des

Zustandes von durch Personen beeinflussten Infrastrukturen oder Gegenständen .

Oftmals ist die Ermittlung der lokalen Anwesenheit von Personen oder Gegenständen (an Orten, in Räumen, an Arbeits- oder Sitzplätzen, usw. ) , sowie des Status der von Personen beeinflussten

Infrastruktur, Geräten, Arbeits- oder Verbrauchsmaterialien usw. gewünscht .

Es gibt bereits verschiedene, insbesondere kabelgebundene, Sensoren, welche Anwesenheit und Aktivitäten von Personen in der Umgebung registrieren können. Beispiele sind Bewegungsmelder-Sensoren, wie sogenannte PIR-Sensoren (PIR = englisch: passive infrared) , mit denen Personen durch Bewegung detektiert werden oder Kameras, welche durch Auswertung bewegter Bilder Informationen über Anzahl der Personen, deren Bewegungsprofil sowie über die beeinflusste

Infrastruktur oder Geräte gewinnen. Andere Beispiele sind Sensoren, welche die Bewegung von Objekten, z.B. durch Erschütterung,

erkennen, z.B. Glasbruchsensoren oder Türkontakte.

Die bisherigen Lösungen der beschriebenen Art haben diverse

Nachteile. Die genannten Geräte oder Sensoren haben üblicherweise eine kabelgebundene Energieversorgung, was ihre Flexibilität einschränkt. PIR-Sensoren können zudem nur bewegte Wärmequellen (Personen) registrieren. Bei unbelebten Objekten funktionieren diese nicht, ebenso bei sich nur wenig bewegenden Personen. Kameras dürfen aus Datenschutzgründen oft nicht zur Aufzeichnung/Verarbeitung der Bilder von Personen benutzt werden. Es ist Aufgabe der Erfindung ein Gerät sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu beschreiben, die flexibel und vielseitig einsetzbar sind und die genannten Nachteile überwinden.

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch ein Gerät nach Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Implementierungen sind in den zugehörigen Unteransprüchen offenbart.

Das Gerät ist zur Erfassung der Aktivität von Personen oder des Zustandes von durch Personen beeinflussten Infrastrukturen oder Gegenständen mittels Beschleunigungsmessung eingerichtet. Das Gerät weist mindestens einen Beschleunigungssensor zur Messung einer Beschleunigung auf. Der Beschleunigungssensor ist eingerichtet, auf einen voreingestellten Schwellwert einer gemessenen Beschleunigung zu reagieren. Der Beschleunigungssensor ist eingerichtet, bei

Überschreitung des Schwellwertes zumindest eine der folgenden

Aktionen auszulösen:

- Datenspeicherung,

- Modifikation eines Zählers oder

- Aussendung eines Datentelegramms per Funk.

Das Gerät weist einen Energiewandler auf zum Wandeln einer

Primärenergie in elektrische Energie zum Betreiben des Geräts oder des Beschleunigungssensors. Der Energiewandler ist eingerichtet, die Primärenergie unabhängig von einer aus einer gemessenen

Beschleunigung resultierenden Energie zu gewinnen.

Ein derartiges Gerät kann energieautark betrieben werden. Die für den Betrieb notwendige elektrische Energie kann über den

Energiewandler aus einer Primärenergie gewonnen werden. Das Gerät ist dabei eingerichtet, die Primärenergie unabhängig von einer aus einer gemessenen Beschleunigung resultierenden Energie zu gewinnen. Auf diese Weise ist das Gerät für dessen Betrieb über elektrische Energie unabhängig von einer Energie, die aus einer gemessenen Beschleunigung resultiert. Selbst wenn keine Beschleunigung erfasst wird, kann das Gerät über eine separate (Umwelt- ) Primärenergie betrieben werden. Das Gerät erfordert insbesondere keine kabelgebundene Energieversorgung .

Über den Beschleunigungssensor, der zur Messung einer Beschleunigung eingerichtet ist, können in einer Vielzahl von Anwendungsfällen Aktivität, Anwesenheit, Betrieb, usw. von Personen, Geräten,

Maschinen, etc. erfasst werden, welche durch Erschütterung,

Vibration, Betätigung, etc. eine Beschleunigungskraft

auslösen/erzeugen, die über den Beschleunigungssensor erfasst werden kann .

Das Gerät ist daher flexibel und vielseitig einsetzbar. Durch das Gerät kann die Ermittlung der lokalen Anwesenheit von Personen und deren Level der Aktivität sowie die Ermittlung des Status der von Personen beeinflussten Infrastruktur und von Geräten auf einfache Weise in vielerlei Anwendungsfällen erfolgen. Zum Beispiel kann die Anwesenheit von Personen an bestimmten Orten, in Räumen, an

Sitzplätzen, Arbeitsplätzen, Liegeplätzen, Betten, in Fahrzeugen, etc. sowie gegebenenfalls deren Aktivität an diesen Orten detektiert werden. Ferner kann die Belegung/Belegungsrate von Sitzplätzen, Aufenthaltsorten, Arbeitsplätzen, Betten, Räumen, Sälen, oder auch Verbrauchszustände von Geräten, Maschinen, Material, Füllstände, Lagerhaltung, etc. erfasst bzw. erkannt werden. Dadurch ergibt sich eine Vielzahl von Anwendungsfällen im sanitären, klinischen, privaten, öffentlichen und industriellen Umfeld. Es ist auch möglich, den Ort einer Person oder eines Gegenstandes festzustellen sowie deren Lokalisierung/Ortung durchzuführen.

Bei allen diesen Einsatzszenarien erfolgt eine Erkennung einer Beschleunigung durch Erschütterung, Bewegung, Betätigung oder sonstige Beeinflussung der Person, die das Gerät trägt, des Gerätes selbst oder eines Apparates oder einer Maschine, die mit dem Gerät gekoppelt ist. Die Erfassung der Beschleunigung ermöglicht dann die sensorische bzw. geräteinterne oder auch externe Weiterverarbeitung dieser Informationen anhand der oben erläuterten ausgelösten

Aktionen. Diese Aktionen können z.B. in einem oder gesteuert durch einen Mikrocontroller oder eine Mikrocontroller-Einheit durchgeführt werden. Hierzu kann das Gerät eine oder mehrere der Komponenten Mikrocontroller/Mikrocontroller-Einheit, (Daten-) Speicher (evtl, implementiert in Mikrocontroller/Mikrocontroller-Einheit ) ,

Zähler/Register (evtl, implementiert in

Mikrocontroller/Mikrocontroller-Einheit ) oder Funk-Sender aufweisen.

Bei dem Gerät der erläuterten Art können Schwellwerte/Grenzwerte einer Beschleunigung erkannt werden. Übersteigt eine gemessene Beschleunigung (oder deren Veränderung) einen oder mehrere

voreingestellte Schwellwerte, werden bestimmte Aktionen der

erläuterten Art oder sonstige Aktionen ausgelöst. Bleibt eine gemessene Beschleunigung (oder deren Veränderung) unter einem oder mehreren voreingestellten Schwellwerten, so wird entweder keine Aktionen unternommen oder andere Aktionen. Insofern ist das Gerät eingerichtet für eine Schwellwertmessung bzw. Schwellwerterfassung. Es muss insbesondere keine spektrale Analyse von

Beschleunigungsverläufen durchgeführt werden, wie dies z.B. bei der Schwingungsanalyse an Maschinen oder Brücken der Fall ist. Das Gerät der erläuterten Art ermittelt lediglich die Überschreitung vorher festgelegter Grenzwerte oder ermittelt und überträgt periodisch aktuelle Beschleunigungswerte. Auf diese Weise ist das Gerät einfach implementierbar .

In diversen Implementierungen des Geräts ist der

Beschleunigungssensor als einachsiger oder mehrachsiger,

(integrierter) Beschleunigungssensor, insbesondere in MEMS-Bauweise, ausgeführt. Zum Beispiel erfolgt ein Anregen einer einachsigen oder mehrachsigen Mikromechanik des Beschleunigungssensors durch

Beaufschlagen des Geräts bzw. des Beschleunigungssensors mit

Kräften, z.B. Schwingungskräften, Vibration, etc. die in einer oder mehreren Raumrichtungen auf ein oder mehrere Masse- oder Schwing- Elemente der Mikromechanik des Beschleunigungssensors wirken und diese anregen.

In diversen Implementierungen des Geräts ist der

Beschleunigungssensor zur Detektion der Beschleunigung gasförmiger Medien, insbesondere als Mikrofon, ausgeführt. Hierdurch ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten zur Detektion von Luftschall oder Körperschall .

In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter eine oder mehrere der folgenden Komponenten auf:

- Mikrofon, insbesondere zur Aufnahme von Luftschall,

- Gassensor, insbesondere zur Messung von C02 und/oder anderen Luftgasen,

- Temperatursensor,

- Feuchtesensor, insbesondere zur Messung der Feuchte der

Umgebungsluft,

- Magnetkontakt, Hall-Sensor, insbesondere zur Erfassung der

Annäherung von Magneten,

- Abstandssensor, insbesondere Ultraschallsensor, Lichtsensor oder induktiv arbeitender Sensor,

- Spannungssensor, insbesondere zur Messung des Energiezustands oder Energielevels der aus der Primärenergie gewandelten elektrischen Energie innerhalb des Gerätes,

- Helligkeitssensor,

- Taster zum manuellen Bedienen des Gerätes .

Durch die zusätzliche Implementierung einer oder mehrerer dieser Komponenten kann die Erkennung der Beschleunigung und Rückschlüsse darauf verbessert werden, wenn mehrere Sensoren/Komponenten

eingesetzt werden, deren Daten kombiniert/fusioniert werden können.

Ferner kann auch der Betrieb des Gerätes an sich durch den Einsatz verschiedener Sensoren/Komponenten verbessert werden, die eine fusionierte Aussage über das zu steuernde Betriebsverhalten

ermöglichen .

Die obige Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt durch ein Gerät nach Patentanspruch 5 gelöst. Weitere Implementierungen sind in den zugehörigen Unteransprüchen offenbart.

Das Gerät ist zur Erfassung der Aktivität von Personen oder des Zustandes von durch Personen beeinflussten Infrastrukturen oder Gegenständen eingerichtet. Das Gerät weist mindestens zwei Sensoren auf. Die Sensoren sind zur Messung unterschiedlicher physikalischer Größen eingerichtet. Einer oder mehrere oder alle der Sensoren sind eingerichtet, auf einen voreingestellten Schwellwert der jeweils gemessenen physikalischen Größe zu reagieren und bei Überschreitung des Schwellwertes der gemessenen physikalischen Größe zumindest eine der folgenden Aktionen auszulösen:

- Datenspeicherung,

- Modifikation eines Zählers oder

- Aussendung eines Datentelegramms per Funk.

Das Gerät weist einen Energiewandler auf zum Wandeln einer

Primärenergie in elektrische Energie zum Betreiben des Geräts oder eines oder mehrerer oder aller der Sensoren. Der Energiewandler ist eingerichtet, die Primärenergie unabhängig von einer aus der jeweils gemessenen physikalischen Größe resultierenden Energie zu gewinnen.

Die mindestens zwei Sensoren können jeweils ein Sensor der folgenden Art sein:

- Beschleunigungssensor, insbesondere der oben erläuterten Art,

- Mikrofon, insbesondere zur Aufnahme von Luftschall,

- Gassensor, insbesondere zur Messung von C02 und/oder anderen Luftgasen,

- Temperatursensor,

- Feuchtesensor, insbesondere zur Messung der Feuchte der

Umgebungsluft,

- Magnetkontakt, Hall-Sensor, insbesondere zur Erfassung der

Annäherung von Magneten,

- Abstandssensor, insbesondere Ultraschallsensor, Lichtsensor oder induktiv arbeitender Sensor,

- Spannungssensor, insbesondere zur Messung des Energiezustands oder Energielevels der aus der Primärenergie gewandelten elektrischen Energie innerhalb des Gerätes,

- Helligkeitssensor.

Die Sensoren können aber auch auf andere Weise eingerichtet, implementiert oder konfiguriert sein. In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät einen Taster zum manuellen Bedienen des Gerätes auf.

Ein derartiges Gerät kann energieautark betrieben werden. Die für den Betrieb notwendige elektrische Energie kann über den

Energiewandler aus einer Primärenergie gewonnen werden. Das Gerät ist dabei eingerichtet, die Primärenergie unabhängig von einer aus der jeweils gemessenen physikalischen Größe resultierenden Energie zu gewinnen. Auf diese Weise ist das Gerät für dessen Betrieb über elektrische Energie unabhängig von einer Energie, die aus einer gemessenen physikalischen Größe resultiert. Selbst wenn kein signifikanter Wert einer gemessenen physikalischen Größe erfasst wird, kann das Gerät über eine separate (Umwelt- ) Primärenergie betrieben werden. Das Gerät erfordert insbesondere keine

kabelgebundene Energieversorgung .

Über die mindestens zwei Sensoren, die zur Messung unterschiedlicher physikalischer Größen eingerichtet sind, können in einer Vielzahl von Anwendungsfällen Aktivität, Anwesenheit, Betrieb, usw. von Personen, Geräten, Maschinen, etc. erfasst werden, welche durch Veränderung der gemessenen physikalischen Größen (z.B.

Beschleunigung, Temperatur, (Luft- ) Feuchtigkeit , Schall, Gas, magnetische Effekte, Distanz, Licht/Beleuchtung) detektierbar sind. Durch Heranziehen von mehreren Sensoren kann die Erkennung auch verbessert werden, weil mehrere Arten der Sensierung

kombiniert/fusioniert werden können.

Ferner kann auch der Betrieb des Gerätes an sich durch den Einsatz verschiedener Sensoren verbessert werden, die eine fusionierte Aussage über das zu steuernde Betriebsverhalten ermöglichen.

Das Gerät ist daher flexibel und vielseitig einsetzbar. Durch das Gerät kann die Ermittlung der lokalen Anwesenheit von Personen und deren Level der Aktivität sowie die Ermittlung des Status der von Personen beeinflussten Infrastruktur und von Geräten auf einfache Weise in vielerlei Anwendungsfällen erfolgen. Zum Beispiel kann die Anwesenheit von Personen an bestimmten Orten, in Räumen, an Sitzplätzen, Arbeitsplätzen, Liegeplätzen, Betten, in Fahrzeugen, etc. sowie gegebenenfalls deren Aktivität an diesen Orten detektiert werden. Ferner kann die Belegung/Belegungsrate von Sitzplätzen, Aufenthaltsorten, Arbeitsplätzen, Betten, Räumen, Sälen, oder auch Verbrauchszustände von Geräten, Maschinen, Material, Füllstände, Lagerhaltung, etc. erfasst bzw. erkannt werden. Dadurch ergibt sich eine Vielzahl von Anwendungsfällen im sanitären, klinischen, privaten, öffentlichen und industriellen Umfeld. Es ist auch möglich, den Ort einer Person oder eines Gegenstandes festzustellen sowie deren Lokalisierung/Ortung durchzuführen.

Bei allen diesen Einsatzszenarien erfolgt eine Erkennung einer Veränderung unterschiedlicher physikalischer Größen durch wenigstens zwei Sensoren oder einer sonstige Beeinflussung der physikalischen Größen durch die Person, die das Gerät trägt, das Gerät selbst oder einen Apparat oder eine Maschine, die mit dem Gerät gekoppelt ist. Die Erfassung der Veränderung der unterschiedlichen physikalischen Größen ermöglicht dann die sensorische bzw. geräteinterne oder auch externe Weiterverarbeitung dieser Informationen anhand der oben erläuterten ausgelösten Aktionen.

Bei dem Gerät der erläuterten Art können jeweilige

Schwellwerte/Grenzwerte der unterschiedlichen physikalischen Größen bzw. deren Veränderung erkannt werden. Übersteigt eine gemessene physikalische Größe bzw. deren Veränderung einen oder mehrere voreingestellte Schwellwerte, werden bestimmte Aktionen der

erläuterten Art oder sonstige Aktionen ausgelöst. Bleibt eine gemessene physikalische Größe bzw. deren Veränderung unter einem oder mehreren voreingestellten Schwellwerten, so wird entweder keine Aktionen unternommen oder andere Aktionen. Insofern ist das Gerät eingerichtet für eine Schwellwertmessung bzw. Schwellwerterfassung. Es muss insbesondere keine spektrale Analyse von physikalischen Größen bzw. deren Veränderung durchgeführt werden. Das Gerät der erläuterten Art ermittelt lediglich die Überschreitung vorher festgelegter Grenzwerte oder ermittelt und überträgt periodisch aktuelle Werte der gemessenen physikalischen Größen bzw. deren Veränderung. Auf diese Weise ist das Gerät einfach implementierbar.

Die nachstehend erläuterten weitergehenden Implementierungen können sowohl bei einem Gerät gemäß dem obigen ersten Aspekt als auch bei einem Gerät gemäß dem obigen zweiten Aspekt realisiert werden.

In diversen Implementierungen des Geräts umfasst der Energiewandler eine Solarzelle, wobei die Primärenergie Lichtenergie ist. Dies stellt eine einfache Art dar, elektrische Energie aus

Umgebungsenergie, nämlich Lichtenergie, zu gewinnen.

In diversen Implementierungen des Geräts umfasst der Energiewandler einen elektromechanischen Wandler, einen thermischen Wandler oder einen magnetischen Wandler oder eine Kombination davon. Optional kann der Energiewandler auch in diesen Implementierungen eine

Solarzelle aufweisen. Dies stellt weitere Möglichkeiten dar, aus verschiedenen Umwelt- bzw. Umgebungsenergien elektrische Energie zu gewinnen .

In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter eine Energiespeicher-Einrichtung auf. Die Energiespeicher-Einrichtung ist eingerichtet, die über den Energiewandler aus der Primärenergie gewandelte elektrische Energie zu speichern. Auf diese Weise ist das Gerät auch betreibbar, wenn (kurz- oder mittelfristig) keine

Primärenergiequelle zur Verfügung steht, z.B. bei Lichtenergie nachts .

In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter eine Lademanagement-Einrichtung zum Lademanagement der Energiespeicher- Einrichtung auf. Die Lademanagement-Einrichtung ist eingerichtet, eine Begrenzung der Ladespannung auf einen Maximalwert zu steuern und unterhalb einer vorgegebenen Mindestspannung der

Energiespeicher-Einrichtung einen Energieverbrauch des Gerätes zu steuern, einzuschränken oder abzustellen. Dies hat den Vorteil, dass das Gerät, insbesondere die Energiespeicher-Einrichtung, vor

Überspannung und/oder Tiefentladung geschützt ist. In diversen Implementierungen des Geräts umfasst die

Energiespeicher-Einrichtung einen ersten Energiespeicher und einen zweiten Energiespeicher. Der erste Energiespeicher hat eine höhere Speicherkapazität als der zweite Energiespeicher. Der zweite

Energiespeicher hat einen niedrigeren Innenwiderstand als der erste Energiespeicher. Der erste Energiespeicher und der zweite

Energiespeicher sind eingerichtet, die über den Energiewandler aus der Primärenergie gewandelte elektrische Energie zu speichern. Durch eine derartige Kombination zweier Energiespeicher ist es möglich, konträre Anforderungen an lange Laufzeiten ohne (periodische)

Umgebungsenergie/Primärenergie (z.B. mehrere Tage ohne Licht in Gebäuden) und an eine sofortige Betriebsbereitschaft, sobald

Umgebungsenergie/Primärenergie zur Verfügung steht, zu erfüllen.

In diversen Implementierungen des Geräts sind der erste

Energiespeicher und der zweite Energiespeicher derart über eine oder mehrere Dioden verschaltet, dass elektrische Energie vom ersten Energiespeicher in den zweiten Energiespeicher übertragen werden kann, jedoch nicht vom zweiten Energiespeicher in den ersten

Energiespeicher. Dadurch wird verhindert, dass der zweite

Energiespeicher (mit kleinerer Speicherkapazität) seine Energie in Richtung des ersten (großen) Energiespeichers entlädt. Der zweite Energiespeicher kann jedoch relativ schnell aus der Primärenergie mit elektrischer Energie geladen werden und realisiert daher eine sehr schnelle bzw. sofortige Betriebsbereitschaft. Wird der zweite Energiespeicher aufgrund des Betriebes des Gerätes entladen, kann er jedoch aus dem ersten Energiespeicher (vorausgesetzt, dieser hat einen ausreichenden Energielevel erreicht) (nach- ) geladen werden.

Der erste Energiespeicher realisiert daher eine lange Laufzeit ohne (periodische ) Umgebungsenergie/Primärenergie .

In diversen Implementierungen des Geräts ist der zweite

Energiespeicher derart verschaltet, dass elektrische Energie zum Betreiben des Geräts oder von einzelnen Komponenten des Gerätes aus dem zweiten Energiespeicher entnehmbar ist und der zweite

Energiespeicher durch elektrische Energie aus dem ersten Energiespeicher nachladbar ist. In diesen Implementierungen ist der zweite Energiespeicher der primäre Energiespeicher aus dem

elektrische Energie für den Betrieb des Gerätes oder einzelner Komponenten bezogen wird. Der zweite Energiespeicher kann über den ersten Energiespeicher nachgeladen werden.

In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter eine Energiespeicher-Hilfseinrichtung auf. Die Energiespeicher- Hilfseinrichtung ist separat zur Energiespeicher-Einrichtung eingerichtet zum Bereitstellen einer elektrischen Hilfsenergie zum Betreiben des Gerätes oder einzelner Komponenten des Gerätes . Die Energiespeicher-Hilfseinrichtung ermöglicht einen Betrieb des

Gerätes oder einzelner Komponenten des Gerätes, wenn (mittel- oder langfristig) keine Primärenergie zur Verfügung steht und der erste Energiespeicher oder der zweite Energiespeicher keine ausreichende elektrische Energie mehr bereitstellen können. Die Energiespeicher- Hilfseinrichtung kann z.B. eine Batterie (z.B. alkalische Batterie oder Lithium-Batterie) sein.

In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter einen Mikrokontroller auf. In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter einen Daten-Speicher auf. Der Daten-Speicher kann innerhalb des Mikrocontrollers eingerichtet sein. In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter ein Software- Programm zum Steuern des Mikrocontrollers auf. Das Software-Programm kann innerhalb des Daten-Speichers gespeichert sein. In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter einen Funk- Transmitter (Sender) auf.

Der Mikrokontroller und/oder das Software-Programm können derart implementiert sein, dass eine Steuerung von Abläufen innerhalb des Gerätes auf ein Trigger-Signal hin erfolgt. Alternativ oder

ergänzend können der Mikrokontroller und/oder das Software-Programm derart implementiert sein, dass eine Steuerung periodischer Abläufe erfolgt, die wiederholt nach voreingestellten oder zufällig

gewählten Zeitspannen gestartet werden können. In diversen Implementierungen des Geräts weist das Gerät weiter eine Drahtlos-Schnittstelle, insbesondere eine Nahteld-Kommunikations- Schnittstelle, zur drahtlosen Kommunikation und/oder Datenaustausch und/oder Energieübertragung mit anderen Geräten auf.

Die obige Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt durch ein

Verfahren nach Patentanspruch 16 gelöst.

Das Verfahren ist zur Erfassung der Aktivität von Personen oder des Zustandes von durch Personen beeinflussten Infrastrukturen oder Gegenständen mittels Beschleunigungsmessung implementiert. Es erfolgt ein Messen einer Beschleunigung durch einen

Beschleunigungssensor. Es erfolgt ein Reagieren des

Beschleunigungssensors auf einen voreingestellten Schwellwert der gemessenen Beschleunigung. Es erfolgt ein Auslösen zumindest einer der folgenden Aktionen durch den Beschleunigungssensor bei

Überschreitung des Schwellwertes:

- Datenspeicherung,

- Modifikation eines Zählers oder

- Aussendung eines Datentelegramms per Funk.

Bei dem Verfahren wird der Beschleunigungssensor über eine aus einer Primärenergie gewonnene elektrische Energie betrieben. Die

Primärenergie wird unabhängig von einer aus der gemessenen

Beschleunigung resultierenden Energie gewonnen.

Dieses Verfahren ermöglicht ebenso die Vorteile, wie sie im

Zusammenhang mit einem Gerät gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oben erläutert worden sind.

Die obige Aufgabe wird gemäß einem vierten Aspekt durch ein

Verfahren nach Patentanspruch 17 gelöst.

Das Verfahren ist zur Erfassung der Aktivität von Personen oder des Zustandes von durch Personen beeinflussten Infrastrukturen oder Gegenständen mittels Auswertung von mindestens zwei

unterschiedlichen physikalischen Größen implementiert. Es erfolgt ein Messen von wenigstens zwei unterschiedlichen physikalischen Größen durch mindestens zwei verschiedene Sensoren. Es erfolgt ein Reagieren eines oder mehrerer oder aller der mindestens zwei

Sensoren auf einen voreingestellten Schwellwert der jeweils

gemessenen physikalischen Größe. Es erfolgt ein Auslösen zumindest einer der folgenden Aktionen durch mindestens einen reagierenden Sensor bei Überschreitung des Schwellwertes:

- Datenspeicherung,

- Modifikation eines Zählers oder

- Aussendung eines Datentelegramms per Funk.

Bei dem Verfahren werden einer oder mehrere oder alle der mindestens zwei Sensoren über eine aus einer Primärenergie gewonnene

elektrische Energie betrieben. Die Primärenergie wird unabhängig von einer aus den jeweils gemessenen physikalischen Größen

resultierenden Energie gewonnen.

Dieses Verfahren ermöglicht ebenso die Vorteile, wie sie im

Zusammenhang mit einem Gerät gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt oben erläutert worden sind.

Nachfolgend werden weitere Aspekte erläutert, die bei einem Gerät und/oder einem Verfahren der oben erläuterten Art Anwendung finden können oder implementiert sein können. Alternativ können diese Aspekte auch bei einem einzelnen Sensor Anwendung finden oder implementiert sein.

Aspekt 1: Gerät/Sensor zur Messung der Aktivität von Personen und des Zustandes der von Personen beeinflussten Infrastrukturen oder Gegenständen mittels Beschleunigungsmessung, gekennzeichnet durch:

Den Einsatz mindestens eines Beschleunigungssensors, der auf voreingestellte Schwellwerte reagiert, indem bei Überschreitung dieses Schwellwertes zumindest eine der Aktionen Datenspeicherung, Modifikation eines Zählers, Aussendung eines Datentelegramms per Funk erfolgt, und wobei das Gerät/der Sensor energieautark mittels eines Energiewandlers betrieben wird. Aspekt 2: Gerät/Sensor nach Aspekt 1, wobei zwei Energiespeicher zum Einsatz kommen, von denen einer eine vergleichsweise hohe

Speicherkapazität besitzt, während der zweite einen niedrigen

Innenwiderstand aufweist.

Aspekt 3: Gerät/Sensor nach Aspekt 1 oder 2, wobei eine Einrichtung zum Lademanagement eines Energiespeichers oder der zwei

Energiespeicher eingesetzt wird, welche sowohl eine Begrenzung der Ladespannung auf einen Maximalwert realisiert, als auch den oder die Energiespeicher vor Tiefentladung schützt, indem unterhalb einer kritischen Spannung alle oder alle wesentlichen Verbraucher

abgeschaltet werden.

Aspekt 4: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 1 bis 3, mit einem weiteren ( Energie- ) Speicher, der bei energetisch kritischen

Situationen die Energieversorgung sicherstellt.

Aspekt 5: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 1 bis 4, betrieben mit Umgebungsenergie, wobei der Energiewandler eine Solarzelle ist.

Aspekt 6: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 1 bis 5, betrieben mit Umgebungsenergie, wobei der Energiewandler ein elektromechanischer Wandler, ein Thermischer Wandler oder ein magnetischer Wandler ist.

Aspekt 7: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 1 bis 6, das/der neben einer Funk-Schnittstelle eine weitere, drahtlose Schnittstelle aufweist, mit der Daten und Energie übertragen werden können.

Aspekt 8: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 1 bis 7, bei dem ein Beschleunigungssensor eingesetzt wird, der ein in MEMS-Technologie ausgeführter, mehrachsiger Beschleunigungssensor ist, der

Beschleunigung messen kann.

Aspekt 9: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 1 bis 8, das/der mindestens einen weiteren der folgenden Meßfühler verwendet:

Mikrofone zur Aufnahme von Luftschall

Gassensoren (C02 und andere Luftgase) Temperatursensoren

Feuchtesensoren (Feuchte der Umgebungsluft)

Magnetkontakte, Hall-Sensoren (Annäherung von Magneten)

Abstandssensoren (Ultraschall, Licht oder induktiv)

Spannungssensoren (eigener Energiezustand der Speicher)

Helligkeitssensor

Taster zum manuellen bedienen.

Aspekt 10: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 1 bis 9, das/der einen Mikrokontoller aufweist, ausgebildet zur Steuerung der Abläufe auf ein Triggersignal hin und periodischer Abläufe, die wiederholt nach voreingestellten oder zufällig gewählten Zeitspannen gestartet werden können.

Aspekt 11: Gerät/Sensor zur Messung der Aktivität von Personen und des Zustandes der von Personen beeinflussten Infrastrukturen oder Gegenständen mittels Auswertung von mindestens zwei Messfühlern für unterschiedliche physikalische Größen, gekennzeichnet dadurch, dass bei Überschreitung einer voreingestellten Schwelle von mindestens einem der Messfühler zumindest eine der Aktionen: Datenspeicherung, Modifikation eines Zählers, Aussendung eines Datentelegramms per Funk erfolgt, und wobei das Gerät/der Sensor energieautark mittels einer Solarzelle betrieben wird.

Aspekt 12: Gerät/Sensor nach Aspekt 11, wobei zwei Energiespeicher zum Einsatz kommen, von denen einer eine vergleichsweise hohe

Speicherkapazität besitzt, während der zweite einen niedrigen

Innenwiderstand aufweist.

Aspekt 13: Gerät/Sensor nach Aspekt 11 oder 12, wobei eine

Einrichtung zum Lademanagement eines Energiespeichers oder der zwei Energiespeicher eingesetzt wird, welche sowohl eine Begrenzung der Ladespannung auf einen Maximalwert realisiert, als auch den/die Energiespeicher vor Tiefentladung schützt, indem unterhalb einer kritischen Spannung alle oder alle wesentlichen Verbraucher

abgeschaltet werden. Aspekt 14: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 11 bis 13, mit einem weiteren ( Energie- ) Speicher, der bei energetisch kritischen

Situationen die Energieversorgung sicherstellt.

Aspekt 15: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 11 bis 14, betrieben mit Umgebungsenergie, wobei der Energiewandler eine Solarzelle ist.

Aspekt 16: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 11 bis 15, betrieben mit Umgebungsenergie, wobei der Energiewandler ein

elektromechanischer Wandler, ein Thermischer Wandler oder ein magnetischer Wandler ist.

Aspekt 17: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 11 bis 16, das/der neben einer Funk-Schnittstelle eine weitere, drahtlose Schnittstelle aufweist, mit der Daten und Energie übertragen werden können.

Aspekt 18: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 11 bis 17, bei dem ein Beschleunigungssensor eingesetzt wird, der ein in MEMS- Technologie ausgeführter, mehrachsiger Beschleunigungssensor ist, der Beschleunigung messen kann.

Aspekt 19: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 11 bis 18, das/der mindestens einen weiteren der folgenden Messfühler verwendet:

Mikrofone zur Aufnahme von Luftschall

Gassensoren (C02 und andere Luftgase)

Temperatursensoren

Feuchtesensoren (Feuchte der Umgebungsluft)

Magnetkontakte, Hall-Sensoren (Annäherung von Magneten)

Abstandssensoren (Ultraschall, Licht oder induktiv)

Spannungssensoren (eigener Energiezustand der Speicher)

Helligkeitssensor

Taster zum manuellen bedienen.

Aspekt 20: Gerät/Sensor nach einem der Aspekte 11 bis 19, das/der einen Mikrokontoller aufweist, ausgebildet zur Steuerung der Abläufe auf ein Triggersignal hin und periodischer Abläufe, die wiederholt nach voreingestellten oder zufällig gewählten Zeitspannen gestartet werden können.

Sämtliche strukturellen Merkmale, Implementierungen und Aspekte der oben erläuterten Geräte/Sensoren können Berücksichtigung, Anwendung oder Niederschlag in Schritten, Abläufen, Maßnahmen und

Implementierungen der oben erläuterten Verfahren finden und

umgekehrt .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform unter Zuhilfenahme einer Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 zeigt in einem Blockschaltbild schematisiert eine

Ausführungsform eines Gerätes zur Erfassung der Aktivität von

Personen oder des Zustandes von durch Personen beeinflussten

Infrastrukturen oder Gegenständen.

Ein zentrales Element ist ein Beschleunigungssensor (Sensor 1.3.1). Der Beschleunigungssensor 1.3.1 ist vorzugsweise ein mehrachsiger, integrierter Beschleunigungssensor in MEMS-Bauweise . Andere

Beschleunigungssensoren, die auf die Beschleunigung von Festkörpern reagieren, können ebenfalls zum Einsatz kommen, wie mechanische Beschleunigungs-Schwellwertschalter oder piezoelektrische

Beschleunigungssensoren .

Weitere Sensoren 1.3.2 bis 1.3.x können ebenfalls optional

implementiert sein. Die Sensoren (Sensorgruppe) 1.3 sind allgemein eingerichtet (unterschiedliche) physikalische Größen zu detektieren. Näheres wird weiter unten erläutert.

Weitere Komponenten in der Ausführungsform gemäß Figur 1 sind eine Mikrokontroller-Einheit 1.4. Diese umfasst einen Mikrokontroller 1.4.2 mit Speichermöglichkeit/Speicher 1.4.3 (für Daten,

Informationen, Code, usw. ) sowie ein Software-Programm 1.4.1 des Mikrocontrollers (zu dessen Steuerung) . Ferner ist ein Radio- Transmitter (Funk-Sender/Funk-Transmitter) 1.6 mit Antenne 1.6.1 sowie eine Energieversorgungseinheit 1.2 sowie eine Energiequelle bzw. Energiewandler 1.1 für eine Primärenergie eingerichtet.

Die Energiequelle bzw. der Energiewandler 1.1 umfasst in der

Ausführungsform gemäß Figur 1 z.B. eine Solarzelle, welche

Umgebungslicht (als Primärenergie) in eine elektrische Spannung (elektrische Energie) umwandelt. Weiterhin umfasst die

Energieversorgungseinheit 1.2 eine Energie-Managementschaltung (Lademanagement-Einrichtung) 1.2.1, welche die Aufladung eines oder mehrerer elektrischer Energiespeicher 1.2.2.1 und 1.2.2.2 einer Energiespeicher-Einrichtung 1.2.2 steuert. Die Energie- Managementschaltung 1.2.1 stellt wenigstens die Funktionen eines Überspannungsschutzes und/oder eines Tiefentladungsschutzes der Energiespeicher-Einrichtung 1.2.2 bereit.

Die Speicherung der elektrischen Energie aus der Energiequelle bzw. dem Energiewandler 1.1 findet in den zwei getrennten

Energiespeichern 1.2.2.1 und 1.2.2.2 statt. Dies ermöglicht einen Ausgleich von Vor- und Nachteilen von verlustarmen Energiespeichern und einen energieautarken Betrieb des Gerätes .

Der Energiespeicher 1.2.2.1 hat ein hohes Speichervolumen (hohe Speicherkapazität), jedoch auch einen hohen Innenwiderstand von typisch > 10 Ohm. Dieser Energiespeicher 1.2.2.1 kann die benötigte Energie für einen z.B. mehrwöchigen Betrieb speichern. Allerdings ist er wegen seines Prinzip-bedingt hohen elektrischen

Innenwiderstandes eher ungeeignet für hohe Stromspitzen, wie sie z.B. beim Sendebetrieb des Funksenders 1.6 auftreten. Typische Vertreter dieser Energiespeicher 1.2.2.1 sind sogenannte

Doppelschicht-Kondensatoren, Superkondensatoren ( PAS-Kondensatoren) mit Kapazitäten zwischen 0,05 Farad und 100 Farad, oder auch wiederaufladbare elektrochemische Speicher mit Speicher-Kapazitäten zwischen 1 mAh und 5000 mAh.

Der Energiespeicher 1.2.2.2 hat ein wesentlich kleineres

Speichervolumen (kleine Speicherkapazität) und kann Energie nur für z.B. wenige Aktionen oder gar nur eine Aktion, z.B. „Beschleunigung messen + Funktelegramm aussenden", speichern. Allerdings kann der Energiespeicher 1.2.2.2 kurzzeitig hohe elektrische Ströme liefern, da er Prinzip-bedingt einen niedrigen Innenwiderstand von typisch <

1 Ohm aufweist. Typische Vertreter dieser Energiespeicher 1.2.2.2 sind z.B. Elektrolytkondensatoren oder Tantal-Kondensatoren mit Kapazitätswerten zwischen 50pF und 5000pF.

Die beiden Energiespeicher 1.2.2.1 und 1.2.2.2 werden über Dioden (nicht dargestellt) so verschaltet, dass zunächst immer der

niederohmige Energiespeicher 1.2.2.2 geladen wird. Erst, wenn seine Maximalspannung erreicht wurde, wird Energiespeicher 1.2.2.1 weiter aufgeladen, bis auch dieser seine Maximalspannung erreicht. Die Entscheidung, wann die Aufladung der Energiespeicher 1.2.2.2 und 1.2.2.1 umgeschaltet wird, trifft ein elektronisch realisierter Schwellwertschalter. Erst dann wird die Aufladung unterbrochen. In der Ausführungsform gemäß Figur 1 greifen alle

Funktionen/Komponenten des Gerätes auf den Energiespeicher 1.2.2.2 zu. Da Aktionen mit hohem Strombedarf sehr kurz sind (typisch zwischen 0,3 und 50 Millisekunden) und relativ selten stattfinden (typisch 1 Mal pro Tag bis 1 Mal alle 10 Sekunden) , kann der

Energiespeicher 1.2.2.2 in den Pausen zwischen hohen Stromabrufen gut/ausreichend durch den Energiespeicher 1.2.2.1 nachgeladen werden .

Durch die derartige Kombination dieser beiden Energiespeicher

1.2.2.1 und 1.2.2.2 wird es möglich, die konträren Anforderungen nach langen Laufzeiten ohne periodische Umgebungsenergie (z.B.

Langes Wochenende ohne Licht in Gebäuden) und nach sofortiger

Betriebsbereitschaft, sobald Licht auf die Solarzelle 1.1 fällt (der Energiespeicher 1.2.2.2 ist sehr schnell aufgeladen) beide zu erfüllen .

Optional kann in der Ausführungsform gemäß Figur 1 ein weiterer Energiespeicher (Energiespeicher-Hilfseinrichtung) 1.2.3 eingesetzt werden, welcher z.B. als Batterie ausgeführt ist. Dieser

Energiespeicher 1.2.3 tritt nur dann in Funktion, wenn zum Beispiel in seltenen langen Zeiten ohne Licht, die Energiespeicher 1.2.2.1 und auch 1.2.2.2 unter einen bestimmten Energiegehalt fallen. Der Energiespeicher 1.2.3 kann dann zur Nachladung der Energiespeicher 1.2.2.1 und 1.2.2.2 verwendet werden. Alternativ kann dem

Energiespeicher 1.2.3 unmittelbar (d.h. ohne Umweg eines Nachladens der Energiespeicher 1.2.2.1 und 1.2.2.2) elektrische Energie zum weiteren Betrieb des Gerätes oder einzelner Komponenten entnommen werden .

Typische Vertreter des Energiespeichers 1.2.3 sind alkalische

Batterien oder Lithium-Batterien, die in der Regel nicht

wiederaufladbar sind, jedoch ihre Ladung über viele Jahre - typisch 10 Jahre und mehr - speichern können.

Der Beschleunigungssensor 1.3.1 (oder auch andere Sensoren aus der Gruppe der Sensoren 1.3) wird in der Ausführungsform gemäß Figur 1 von der Mikrokontroller-Einheit 1.4 gesteuert. Es sind verschiedene alternative oder ergänzende Betriebsmodi möglich.

Beispiele : a) Betriebsmodus. Der Beschleunigungssensor 1.3.1 ist aktiv und wartet in einem „low power"-Modus darauf, dass zumindest eine vorher festgelegte Beschleunigungsschwelle (Schwellwert der Beschleunigung) überschritten wird. In diesem Zustand sind alle oder einige der Schaltungsblöcke/Funktionsblöcke/Komponenten, die gerade nicht benötigt werden, abgeschaltet. Sobald die Beschleunigung den festgesetzten Schwellwert erreicht oder überschreitet, werden weitere Schaltungsblöcke/Funktionsblöcke/Komponenten aktiviert - zumindest jedoch der Mikrokontroller 1.4, der je nach hinterlegtem Software-Programm 1.4.1 Aktionen steuert, bevor das System wieder in den Ausgangsmodus zurückkehrt. Diese Aktionen können alle oder Teile der folgenden Elemente beinhalten: das Speichern des

Beschleunigungs-Ereignisses, das Hochsetzen eines Zählers, das Aussenden des Ereignisses und/oder des Zählerstandes per Funk (z.B. über den Funk-Sender 1.6). b) Weiterhin kann das Aussenden von Ergebnissen oder Lebenszeichen periodisch nach einen vereinbarten Schema erfolgen, unabhängig oder abhängig von den gemessenen Beschleunigungswerten. c) Es wird keine spektrale Analyse von Beschleunigungsverläufen durchgeführt, wie dies z.B. bei der Schwingungsanalyse an Maschinen oder Brücken der Fall ist. Das Verfahren ermittelt lediglich die Überschreitung vorher festgelegter Grenzwerte/Schwellwerte oder ermittelt und überträgt periodisch aktuelle Beschleunigungswerte. d) Flugmodus. Da das Gerät sich aus Umgebungsenergie speist und in der Regel keinen separaten Ausschalter besitzt, muss beim Transport sichergestellt werden, dass keine Funktelegramme abgesendet werden. Hierzu weist der Sensor in der Ausführungsform gemäß Figur 1 einen Taster oder eine andere Eingabe-Schnittstelle (nicht dargestellt) auf, mit dem verschiedene Betriebsmodi durch eine vordefinierte Tastenfolge umschaltbar sind. Dazu zählt insbesondere auch ein Flugmodus, in dem keine Funktelegramme versendet werden.

Optional werden neben dem Beschleunigungssensor 1.3.1 weitere

Sensoren, in Figur 1 durch 1.3.2 bis 1.3.x angedeutet, verwendet, um möglichst sinnvoll viele Informationen aus dem Umfeld des Gerätes zu bekommen .

Beispiele für sinnvolle weitere Sensoren sind:

- Mikrofone zur Aufnahme von Luftschall

- Gassensoren (C02 und andere Luftgase)

- Temperatursensoren

- Feuchtesensoren (Feuchte der Umgebungsluft)

- Magnetkontakte , Hall-Sensoren (Annäherung von Magneten)

- Abstandssensoren (Ultraschall, Licht oder induktiv)

- Spannungssensoren (eigener Energiezustand der Speicher)

- Helligkeitssensor

- Taster zum manuellen Bedienen.

Alle genannten Sensoren (Liste nicht vollständig) können die

Information der Beschleunigung sinnvoll ergänzen und so ein vollständigeres Bild über Aktivitäten im Sensorumfeld geben.

Weiterhin kann durch die Auswertung mehrerer Sensoren zum jeweiligen Zeitpunkt eine wirksame Verbesserung der Fehlalarmrate erfolgen.

Eine andere Anwendung zusätzlicher Sensorinformation ist die

Reduzierung des eigenen Energiebedarfs.

Beispiele :

a) Ein Lichtsensor (z.B. Sensor 1.3.2) unterscheidet zwischen Tag und Nacht. Nachts sind ggf. keine periodischen Funktelegramme erforderlich - die Energie kann gespart werden, indem nur ab einer voreingestellten Mindesthelligkeit gesendet wird. b) Der Energiezustand der Energiespeicher 1.2.2 und/oder 1.2.3 wird periodisch gemessen (über einen oder mehrere Spannungssensoren in der Sensorgruppe 1.3) . Sollte der Energiezustand aufgrund schlechter Verfügbarkeit von Umgebungsenergie unter eine

vordefinierte Schwelle fallen, könnte das Gerät in einen

stromsparenden Betriebsmodus wechseln, in dem z.B. die periodischen Arbeitszyklen seltener ausgeführt werden (jedoch auf Kosten der Echtzeit-Fähigkeit). Auf diese Weise kann die Funktion jedoch aufrechterhalten werden, bis wieder mehr Energie zur Verfügung steht . c) Vibrationen, z.B. auf einem Tisch, können als Maß für

(menschliche) Aktivität in der Umgebung dienen. Durch Einbeziehen von Luftschall-Messungen (z.B. über ein Mikrofon in der Sensorgruppe 1.3) oder Gasmessungen (z.B. C02-Gehalt der Luft, gemessen über einen Gassensor in der Sensorgruppe 1.3) lässt sich die

Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Aussagen jedoch wesentlich steigern. Fehlerquellen z.B. durch vorbeifahrende Lastwagen oder Züge oder am Tisch vorbeilaufende Menschen, können potentiell eliminiert werden.

Optional weist das Gerät neben dem Funk-Sender 1.6 eine weitere drahtlose Schnittstelle 1.5 auf, die sich insbesondere der

sogenannten „NFC"-Technologie (Near Field Communication) bedienen kann. Kennzeichen dieser Technologie ist, dass sowohl Daten als auch Betriebsenergie über kurze Entfernungen (einige cm) übertragen werden können. Die Übertragung von Energie ist, insbesondere bei Geräten, die mit Umgebungsenergie betrieben werden können, wichtig. Denn der Energiespeicher 1.2.2 oder 1.2.3 kann leer sein. Dennoch möchte man gerne

kommunizieren,

Daten auslesen,

die Software updaten.

Dies soll, vollständig oder teilweise, durch die optionale

Schnittstelle 1.5 realisiert werden. Die Schnittstelle weist hierzu eine Antenne 1.5.1 auf.

Die dargestellte Ausführungsform ist lediglich beispielhaft gewählt.

Bezugszeichenliste

1.1 Energiewandler/Energiequelle

1.2 Energieversorgungseinheit

1.2.1 Energie-ManagementSchaltung/Lademanagement- Einrichtung

1.2.2 Energiespeieher-Einrichtung

1.2.2.1 Energiespeieher

1.2.2.2 Energiespeieher

1.2.3 Energiespeicher/Energiespeicher- Hilfseinrichtung

1.3 Sensorgruppe

1.3.1 Beschleunigungssensor

1.3.2 weiterer Sensor

1.3.x weiterer Sensor

1.4 Mikrokontroller-Einheit

1.4.1 Software-Programm

1.4.2 Mikrokontroller

1.4.3 (Daten-) Speicher

1.5 drahtlose Schnittstelle

1.5.1 Antenne

1.6 Funk-Sender/Funk-Transmitter

1.6.1 Antenne