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Die
Erfindung betrifft ein Überwachungssystem
für Schwimmbäder mit
gegen Eindringen von Wasser geschützten Sendeeinrichtungen und
eine Sendesignale der Sendeeinrichtungen empfangenden Empfängerzentrale
für die
Erzeugung eines Alarmsignals, wobei die Empfängerzentrale zur Auswertung
von allen Sendeeinrichtungen eingehender Sendesignale und Erzeugung
des Alarmsignals bei Absinken der Empfangsintensität eines
der Sendesignale unter einen vorbestimmten Pegel vorgesehen ist.
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In
Schwimmbädern
kommt es trotz Aufsicht immer wieder zu Todesfällen durch Ertrinken. Solche Unfälle ereignen
sich mitunter selbst dann, wenn z. B. Schulklassen im Schwimmunterricht über die
allgemeine Badaufsicht hinaus der Überwachung durch den Schwimmlehrer
unterliegen.
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Die
FR 27 25 819 A1 beschreibt
ein Überwachungssystem
der obengenannten Art, mit dem z. B. kleine Kinder oder unter Amnesie
leitende Menschen überwacht
werden können.
Ein Alarmsignal wird ausgelöst,
wenn eine einen Sender tragende Person sich so weit von dem Empfänger entfernt,
dass die Empfangsintensität
unter den vorbestimmten Pegel sinkt oder wenn das Signal bei Eindringen
des Senders in Wasser unterbrochen wird, z. B. wenn ein Kind mit dem
Sender ins Wasser fällt.
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Aus
der
US 5,097,254 A ist
ein Überwachungssystem
bekannt, welches von den Schwimmern zu tragende Schallsignalgeber
verwendet. Die Schallsignalgeber werden zeitverzögert in einer vorbestimmten
Wassertiefe durch Druckeinwirkung aktiv. Das ausgesendete Schallsignal wird
durch einen unter Wasser angeordneten Schallempfänger registriert. Bei Empfang
eines Schallsignals wird ein elektrisches Signal erzeugt, das einer
Alarmgebereinheit zugeleitet wird.
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Die
US 5,091,714 A beschreibt
ein Alarmsystem, das wie das vorangehend erwähnte Alarmsystem ebenfalls
von Schwimmern zu tragende akustische Signalgeber umfasst. Die akustischen
Signalgeber sind mit einer zeitgesteuerten Zählereinrichtung verbunden,
die aktiv wird, wenn der Schwimmer untertaucht. Beim Auftauchen
wird der Zählwert
auf Null zurückgesetzt.
Wird ein vorbestimmter Zählwert erreicht,
so kommt es zur Abgabe eines akkustischen Signals, das von einem
unter Wasser angeordneten Mikrofon empfangen und in ein elektrisches
Signal zur Alarmauslösung
umgewandelt wird. Die Zählung setzt
ein bei Ausbleiben des Empfangs eines VAF-Signals, welches beim
Untertauchen des Signalgebers, der ferner über eine Empfangseinrichtung
für dieses Signal
verfügt,
im Wasser absorbiert wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues, zur Überwachung
von Schwimmern geeignetes Überwachungssystem
zu schaffen.
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Das
diese Aufgabe lösende Überwachungssystem
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignalfrequenz im Mikrowellenbereich
bei einer durch Wassermoleküle
selektiv absorbierten Frequenz liegt und dass der vorbestimmte Pegel
einer bestimmten Eintauchtiefe der Sendeeinrichtungen entspricht.
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Kommt
eine Person, die eine solche Sendeeinrichtung am Körper trägt, im Schwimmbad
in die Situation, dass sie sich nicht mehr an der Wasseroberfläche halten
kann und im Wasser untergeht, wird das Signal durch das Wasser umso
mehr geschwächt,
je tiefer die Person eintaucht. Wenn die bestimmte Eintauchtiefe
erreicht ist, gibt die Empfängerzentrale
das Alarmsignal ab. Mit dem Eintauchen der Sendeeinrichtungen, welche
durch Wassermolekühle
besonders absorbierte Mikrowellen aussenden, ist das die Empfängerzentrale
erreichende Sendesignal signifikant gedämpft, und es kann ein Pegel festgelegt
werden, der ziemlich genau einer bestimmten, für den Schwimmer erst als gefährlich anzusehenden
Eintauchtiefe entspricht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der vorbestimmte Pegel zur Anpassung an unterschiedliche
Dämpfungs-
und Abstandsverhältnisse
zwischen den Sendeeinrichtungen und der Empfängerzentrale einstellbar. Vorteilhaft
kann die Einstellung insbesondere so erfolgen, daß erst von einer
bestimmten Wassertiefe an die Empfangsintensität des Sendesignals unter dem
vorbestimmten Pegel liegt. Eintauchen in nur geringe Wassertiefen führt dann
nicht zu einer ungewollten Alarmauslösung.
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Der
Auslösung
von Fehlalarm kann durch eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung entgegengewirkt
werden, bei welcher die Empfängerzentrale
zur Erzeugung des Alarmsignals nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne
nach Absinken der Empfangsintensität unter den vorbestimmten Pegel
vorgesehen ist. Diese Zeitspanne kann so gewählt sein, daß kurze
Tauchgänge
ohne Auslösung des
Alarms möglich
sind, und z. B. auf 20 Sekunden festgesetzt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weisen die Sendesignale eine auf die jeweilige Sendeeinrichtung
bezogene Kennung auf, wobei die Empfängerzentrale zur Registrierung
der Kennungen innerhalb eines Beobachtungsintervalls, zur Diskriminierung
des Signals mit der unter den vorbestimmten Pegel abgesunkenen Empfangsintensität und zur
Alarmsignalerzeugung bei Ausbleiben der Registrierung der Kennung
des diskriminierten Sendesignals während des Beobachtungsintervalls
vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform sind
alle Kennungen der verwendeten Sendeeinrichtungen gespeichert und
die Empfängerzentrale
vergleicht während
des Beobachtungsintervalls, ob Sendesignale entsprechend allen gespeicherten
Kennungen auftauchen. Fehlt eine Kennung, weil die Empfangsintensität infolge
Dämpfung
durch Wasser unter dem vorbestimmten Pegel liegt, so wird dies registriert
und, ggf. nach einer vorbestimmten Zeitspanne, ein Alarmsignal erzeugt.
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Bei
den Sendesignalen der Sendeeinrichtungen kann es sich um diskrete
Signale mit stochastisch schwankenden Impulsabständen handeln, wobei vorzugsweise
sich die Fre quenzen der Sendesignale der einzelnen Sendeeinrichtungen
voneinander unterscheiden. Bei einer solchen Ausführungsform bedarf
es keiner individuellen Signalkennung. Über einen angemessenen Beobachtungszeitraum
wird von jeder Sendeeinrichtung störungsfrei ein Signal empfangen.
Wird irgendein Sendesignal festgestellt, dessen Intensität unter
dem vorbestimmten Pegel liegt, so erfolgt die Alarmauslösung.
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In
der vorteilhafteren Ausführungsform
mit eine Kennung aufweisenden Sendesignalen können sich die Signale der einzelnen
Sendeeinrichtungen durch ihre Frequenz, eine Modulation, Impulslängen oder/und
Impulsabstände
voneinander unterscheiden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist die Empfängerzentrale
mehrere Empfangskanäle
mit mehreren an verschiedenen Orten plazierbaren Antennen zur Ortung
einer Sendeeinrichtung anhand unterschiedlicher Laufzeiten ihres Sendesignals über die
Empfangskanäle
auf. Vorteilhaft kann durch diese Ortung eine in Not geratene Person
schneller aufgefunden und so gezielt eine Rettung eingeleitet werden.
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Im
Zusammenhang mit der Einleitung von Rettungsmaßnahmen kann es auch von Vorteil
sein, wenn in die Empfängerzentrale
Informationen in Zuordnung zu der Signalkennung eingebbar und aus dieser
abrufbar sind. Insbesondere kann der Name des Trägers der jeweiligen Sendeeinrichtung
eingegeben werden, so daß in
einer Notsituation die betroffene Person bekannt ist.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden,
sich auf dieses Ausführungsbeispiel
beziehenden Zeichnungen naher erläutert werden. Es zeigen:
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1 ein
Blockschema eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems,
und
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2 ein
Installationsbeispiel des Überwachungssystems
von 1.
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Mit
dem Bezugszeichen 1 sind in der 1 Sendeeinrichtungen
bezeichnet, die möglichst
unverlierbar am Körper
zu tragen sind. Die Sendeeinrichtungen können wasserdicht in Gummi-
oder Kunststoffmaterial eingebettet sein, durch welches z. B. ein Halsring,
Arm- oder Fußreif
gebildet ist. Es ist ferner denkbar, die Sendeeinrichtungen 1 mit
dem Gummimaterial einer Bademütze
zu umhüllen.
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Mit
dem Bezugszeichen 2 ist eine mit Ladekontakten 3 zum
Laden in die Sendeeinrichtungen 1 integrierter Akkus bezeichnet.
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Wie
bei 4 angedeutet ist, senden die Sendeeinrichtungen 1 Signale
aus, die von einer Zentrale 5 empfangen werden.
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Die
Empfängerzentrale 5 weist
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
zwei Empfangskanäle 6, 6' mit jeweils
einer Antenne 7 bzw. 7' und einer PLL-Empfangseinheit 8 bzw. 8' auf. Die Empfangseinheiten 8, 8' sind mit einer
Auswerteinheit 9 verbunden, die in dem betreffenden Ausführungsbeispiel durch
einen Personalcomputer mit einem Videoschirm 10 und einer
Eingabetastatur 11 gebildet ist.
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Mit
dem Bezugszeichen 12 ist eine durch die Auswerteinheit 9 einschaltbare
Alarmsirene bezeichnet.
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Es
wird nun auf 2 Bezug genommen, wo ein Schwimmbadgelände 13 mit
Schwimmbecken 14 und 15 gezeigt ist, von denen
das Schwimmbecken einen abgetrennten Nichtschwimmerbereich 16 aufweist.
Wie aus 2 hervorgeht, ist die Antenne 7 der
Empfangszentrale 5 von 1 an einer
Schmalseite und die Antenne 7' an einer Längsseite des Schwimmbadgeländes 13 installiert.
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Bei 17 ist
ein Eingangsgebäude
mit Umkleideräumen,
einem Raum für
den Bademeister und dergleichen angedeutet. In einem Raum des Eingangsgebäudes 17 sind
die Empfängereinheiten 8, 8' und die Auswerteinheit 9 der
in 1 gezeigten Empfangszentrale 5 untergebracht,
wobei die Empfangseinheiten 8, 8' in einer Baueinheit 18 zusammengefaßt sind,
die in Verbindung mit den Antennen 7, 7' steht, wie
durch Strichlinien 19, 20 angedeutet ist. Die
Auswerteinheit 9 umfaßt
einen Monitor 21 und eine Zentraleinheit 22 gebildet,
wobei die Zentraleinheit 22 in Verbindung mit der die Empfangseinheiten 8, 8' enthaltenden
Baueinheit 18 steht. Über
die Zentraleinheit 22 ist die Alarmsirene 12 zum
Ein- und Ausschalten ansteuerbar.
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Im
folgenden soll die Funktionsweise des anhand der 1 und 2 beschriebenen Überwachungssystem
erläutert
werden.
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Kommt
in das Schwimmbad z. B. eine Schulklasse zum Schwimmunterricht,
so legt jeder Schüler beim
Umkleiden eine Sendeeinrichtung 1 an. Die Sendeeinrichtungen
sind mit Nummern versehen. Jeder Schüler gibt die Nummer seiner
Sendeeinrichtung und seinen Namen an, wobei Nummer und Name einander
zugeordnet über
die Tastatur 11 in die Auswerteinrichtung 9 eingegeben
werden.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
geben die Sendeeinrichtungen impulsweise Sendesignale mit einer
Frequenz von ca. 2 GHz ab. Diese Frequenz liegt im Mikrowellenbereich
und wird von Wassermolekülen
besonders stark absorbiert. Die Impulse jeder Sendeeinrichtung weisen
eine durch AM-Modulation gebildete, für die jeweilige Sendeeinrichtung
spezifische Kennung auf. Darüberhinaus
unterscheiden sich die Abstände
zwischen den Impulsen von Sendeeinrichtung zu Sendeeinrichtung,
wodurch zusätzlich
eine Signalkennung für
die einzelnen Sendeeinrichtungen gegeben ist.
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Die
Auswerteinrichtung 9 speichert die eingegebenen Nummern
der Sender in Zuordnung zu der jeweiligen Kennung der betreffenden
Sendeeinrichtung 1.
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Die
Empfangseinheiten 8, 8' tasten in Beobachtungsintervallen
zyklisch die Frequenzen der empfangenen Signale ab. Die Empfangseinheiten könnten stattdessen
oder zusätzlich
auch jeweils nacheinander auf die jeweiligen Impulsweiten oder/und
Impulsabstände
der einzelnen Sendeeinrichtungen abgestimmt werden.
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Die
empfangenen Sendesignale werden digitalisiert und der Auswerteinheit 9 zugeführt, wo
die jeweilige Signalkennung mit den in Zuordnung zu den Nummern
gespeicherten Kennungen verglichen und registriert wird, ob in einem
Beobachtungsintervall Signale entsprechend allen gespeicherten Kennungen mit
ausreichender Intensität
auftauchen. Es wäre auch
denkbar, die Diskriminierung schwacher Signale bereits vor der Digitalisierung
durchzuführen.
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In
dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der genannte Schwellenwert so eingestellt, daß die Intensität des empfangenen
Sendesignals unterhalb des Schwellenwertes liegt, wenn sich die Sendeeinrichtung
in einer Wassertiefe von ca. 1 m befindet.
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Die
Auswerteinheit 9 stellt dann fest, daß die betreffende Kennung während des
Beobachtungsintervalls nicht mit ausreichendem Pegel aufgetaucht ist.
Nach dieser Feststellung läßt die Auswerteinheit 9 noch
eine Zeitspanne von ca. 20 Sekunden vergehen und gibt dann ein Signal
zum Einschalten der Alarmsirene 12 ab, falls die Kennung
zwischenzeitlich nicht wieder mit ausreichendem Pegel registriert wird.
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Bei
dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel
für ein Überwachungssystem
besteht ferner die Möglichkeit,
die Laufzeiten diskriminierter Sendesignale über die Kanäle 6 und 6' zu bestimmen,
die aufgrund unterschiedlicher Abstände der Sendeeinrichtungen 1 zu
den Antennen 7, 7' unterschiedlich
sind (siehe z. B. die Abstände
A1 und A2 in 2). Aus den Laufzeiten berechnet
die Auswerteinheit 9 die Position der Sendeeinrichtung,
deren Sendesignal diskriminiert wurde, und zeigt diese Position
auf dem Bildschirm 10 des Monitors 21 an. Bei
genauer Kenntnis der Position können
gezielt Rettungsmaßnahmen
eingeleitet werden.