DE102013223265A1

DE102013223265A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden

Info

Publication number: DE102013223265A1
Application number: DE102013223265.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-05-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden, wobei wenigstens eine Öffnung (E) des Gebäudes während einer durch das Auftreten wenigstens eines Lärmereignisses gekennzeichneten Lärmphase automatisch vorübergehend geschlossen wird und während einer durch das Ausbleiben von Lärmereignissen gekennzeichneten Ruhephase geöffnet bleibt, umfassend wenigstens die Schritte: Aufnehmen einer zu analysierenden Geräuschkulisse mittels wenigstens eines Mikrofons (A); Verstärken eines vom Mikrofon (A) ausgegebenen Mikrofonsignals; Bilden eines Absolutwertsignals aus dem verstärkten Mikrofonsignal; Bilden eines zeitlich gleitenden Mittelwertsignals (M) mit einem vorgebbaren Mittelungszeitintervall aus dem Absolutwertsignal; Vergleichen des Mittelwertsignals (M) mit einem vorgebbaren Schwellwert (S); Ausgeben eines Schließsignals (Z) zum Schließen der Gebäudeöffnung an eine Antriebsvorrichtung (D) zum Öffnen und Schließen der Gebäudeöffnung (E), wenn das Mittelwertsignal (M) größer ist als der Schwellwert (S), andernfalls Ausgeben eines Öffnungssignals zum Öffnen der Gebäudeöffnung (E) an die Antriebsvorrichtung (D); wobei der Schwellwert (S) automatisch in der Ruhephase an das Mittelwertsignal (M) angepasst wird, wobei der Schwellwert (S) bei steigendem Mittelwertsignal (M) angehoben wird und bei fallendem Mittelwertsignal (M) herabgesetzt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Viele Menschen werden in Gebäuden durch Lärm stark belästigt, der durch den täglichen Schienenverkehr und Luftverkehr hervorgerufen wird und durch Gebäudeöffnungen, wie zum Beispiel Türen, Fenster oder Lüftungsöffnungen usw., in die Gebäude eindringt. Die bisherigen Maßnahmen zur Minderung dieser Lärmbelastung werden nach aktiven Maßnahmen, in der Regel Reduzierung der Lärmemission, und passiven Maßnahmen, zum Beispiel Schallschutzwände, Einbau von Schallschutzfenstern und Dachdämmung, unterschieden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine passive Maßnahme zur Verkehrslärmreduzierung, bei der unverschlossene Öffnungen des Gebäudes, insbesondere zum Beispiel die Fenster, während des Auftretens eines Lärmereignisses automatisch vorübergehend geschlossen werden.
Durch passive Schallschutzmaßnahmen wie die Installation von Schallschutzfenstern und Schalldämmlüftern kann zum Beispiel der Lärmeintrag durch Verkehrslärm in Gebäude, insbesondere beispielsweise in Schlafräume, erheblich verringert werden. Dem natürlichen Bedürfnis der Bewohner nach einer gleichmäßigen kontinuierlichen Belüftung, wie sie üblicherweise durch offen stehende Fenster erreicht wird, kann mit Lärmschutzlüftern und mit geschlossenen Schallschutzfenstern jedoch nicht genüge getan werden. Darüber hinaus leidet bei einer generellen Abschirmung gegenüber Geräuschen von außerhalb der Gebäude die Lebensqualität der Bewohner durch den Entfall natürlicher Geräusche wie Regenrauschen und Vogelgezwitscher. Auch die Beaufsichtigung von spielenden Kindern im Garten wird hierdurch erschwert. So wird durch diese passiven Lärmschutzmaßnahmen mit einem vergleichsweise hohen Aufwand nur eine unzureichende Lösung des Verkehrslärmproblems erreicht.
Aus der EP 0 728 895 A1 ist beispielsweise ein Fenster bekannt, das mittels einer eine Antriebseinrichtung steuernden Steuereinrichtung vorübergehend geschlossen wird, sobald ein über ein Mikrofon aufgenommenes und von einer Geräuscherkennungsvorrichtung analysiertes Geräusch als ein vorher in dieser gespeichertes Geräusch erkannt wird. Solange sich das erkannte Geräusch oberhalb eines vorgegebenen Lautstärkepegels befindet, bleibt das Fenster geschlossen. Ein Nachteil der vorgeschlagenen Lösung ist, dass lediglich diejenigen Geräusche zum Schließen des Fensters führen, die vorher in der Geräuscherkennungsvorrichtung gespeichert wurden. Die Geräusche desselben Zuges können jedoch zum Beispiel abhängig von der Witterung (Schnee, Wind), der Belaubung, der Beladung und Länge des Zuges variieren. Ebenso ist beispielsweise die Erkennung neuer Flugzeuge oder Züge nicht möglich, solange die Geräuscherkennungsvorrichtung nicht um die entsprechenden Geräusche ergänzt wird. Ferner besteht ein relativ großer Aufwand, in der Geräuscherkennungsvorrichtung auch die Geräusche seltener Züge, zum Beispiel Arbeitszüge oder Dampflokomotiven, oder seltener Flugzeuge zu hinterlegen.
Des Weiteren ist aus der DE 36 20 815 A1 ein schnell schließendes Fenster zum Abhalten von Lärm bekannt. Dieses Fenster wird mittels eines akustischen Sensors nach Überschreiten eines vorgegebenen Lärmpegels motorisch geschlossen. Der akustische Sensor umfasst ein Mikrofon, einen Verstärker, Filter, Lärmpegelerzeuger und einen Schwellwertschalter sowie eine Totzeitvorrichtung, die den Sensor vorübergehend blockiert. Um zu verhindern, dass auch kurze Nebengeräusche wie lautes Rufen, spielende Kinder oder hupende Autos zu einem ungewollten Schließen des Fensters führen, wird die Verwendung eines dem Mikrofon nachgeschalteten Frequenzspektrumanalysators vorgeschlagen, der auf ein bestimmtes Lärmspektrum abgestimmt ist und dieses bevorzugt verstärkt.
Ein weiteres Verfahren und System zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden wird in der EP 2 290 185 A1 beschrieben. Hierbei werden allgemein zugängliche Verkehrsinformationen von einer zentralen Stelle ausgewertet, die dann entsprechende Signale an in Einzelhaushalten installierte Empfänger sendet, um die Fenster zu steuern. Eine autarke Steuerung der Fenster der Einzelhaushalte ist somit nicht möglich, sondern setzt die Existenz der Verkehrsinformationssysteme sowie die Verteilung der aus den Verkehrsinformationen gewonnenen Steuersignale voraus.
Ein ähnliches System wird in der DE 10 2004 038 684 A1 vorgeschlagen, bei dem beispielsweise ein Bahnverkehrsbetrieb zentrale Steuerbefehle aussendet, die Empfänger an Häusern entlang der Bahnlinien auswerten, um Fenster zu öffnen und zu schließen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden bereitzustellen, mit denen das Eindringen von Verkehrslärm in Gebäude besonders effektiv verhindert werden kann, ohne dass ein Verlust an Lebensqualität durch permanent geschlossene Öffnungen des Gebäudes eintritt. Ferner soll das Verfahren autark durchführbar sein und somit nicht auf die Bereitstellung externer Informationen angewiesen sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Die vorliegende Erfindung macht sich die Tatsache zu Nutze, dass der Lärmpegel eines herannahenden Zugs oder Flugzeugs (Lärmereignis im Sinne der vorliegenden Erfindung) verhältnismäßig langsam und kontinuierlich ansteigt.
Erfindungsgemäß weist ein Verfahren zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden wenigstens die nachfolgenden Schritte auf, wobei wenigstens eine Öffnung des Gebäudes während einer durch das Auftreten wenigstens eines Lärmereignisses gekennzeichneten Lärmphase automatisch vorübergehend geschlossen wird und während einer durch das Ausbleiben von Lärmereignissen gekennzeichneten Ruhephase geöffnet bleibt:

Aufnehmen einer zu analysierenden Geräuschkulisse mittels wenigstens eines Mikrofons;
Verstärken eines vom Mikrofon ausgegebenen Mikrofonsignals;
Bilden eines Absolutwertsignals aus dem verstärkten Mikrofonsignal;
Bilden eines zeitlich gleitenden Mittelwertsignals mit einem vorgebbaren Mittelungszeitintervall aus dem Absolutwertsignal;
Vergleichen des Mittelwertsignals mit einem vorgebbaren Schwellwert;
Ausgeben eines Schließsignals zum Schließen der Gebäudeöffnung an eine Antriebsvorrichtung zum Öffnen und Schließen der Gebäudeöffnung, wenn das Mittelwertsignal größer ist als der Schwellwert, andernfalls Ausgeben eines Öffnungssignals zum Öffnen der Gebäudeöffnung an die Antriebsvorrichtung;
wobei der Schwellwert (S) automatisch an das Mittelwertsignal (M) in der Ruhephase angepasst wird, wobei der Schwellwert (S) bei steigendem Mittelwertsignal (M) angehoben wird und bei fallendem Mittelwertsignal (M) herabgesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die zuverlässige, frühzeitige und selbsttätige Erkennung eines Lärmereignisses aus einer Geräuschkulisse, die neben dem Lärmereignis auch dem Lärmereignis nicht zuzuordnende Neben- bzw. Hintergrundgeräusche aufweist. Als Lärmereignis ist im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere Verkehrslärm zu verstehen, der zum Beispiel von an einem Gebäude vorbeifahrenden Zügen oder vorbeifliegenden Flugzeugen hervorgerufen wird. Als Gebäudeöffnungen kommen im Sinne der vorliegenden Erfindung jegliche verschließbare Öffnungen in einem Gebäude in Frage, insbesondere Fenster, Türen und Lüftungsöffnungen. Da der Schwellwert gemäß der Erfindung automatisch an das Mittelwertsignal in der Ruhephase, die durch das Ausbleiben von Lärmereignissen im Sinne der Erfindung gekennzeichnet ist, angepasst wird, wobei der Schwellwert bei steigendem Mittelwertsignal angehoben wird und bei fallendem Mittelwertsignal herabgesetzt wird, führen die dem Lärmereignis nicht zuzuordnenden Hintergrundgeräusche in der Regel nicht zu einer Fehlschließung der Gebäudeöffnung. Unterstützt wird dieses Verhalten insbesondere auch durch die Bildung des zeitlich gleitenden Mittelwertsignals, in dem kurzzeitige Signalschwankungen von Neben- bzw. Hintergrundgeräuschen, zum Beispiel durch hupende Autos, lautes Rufen, spielende Kinder usw., weitgehend gedämpft und geglättet sind. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren autark durchgeführt werden, es ist nicht auf die Bereitstellung externer Informationen, beispielsweise von einer zentralen Stelle bereitgestellte Verkehrsinformationen, angewiesen.
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch eine geeignete Aufstellung des bzw. der Mikrofone und der akustischen örtlichen Gegebenheiten gewährleistet, dass sich Lärmereignisse während der Lärmphasen mindestens doppelt so laut wie die Hintergrundgeräusche während der Ruhephasen im Mikrofonsignal widerspiegeln. Die durchschnittlichen Ruhephasen im Sinne der vorliegenden Erfindung zeichnen sich hierbei dadurch aus, dass sie wesentlich länger sind als die Lärmereignisse. Zum Beispiel dauert ein Lärmereignis wenigstens 20 Sekunden, während die durchschnittliche Länge einer Ruhephase größer als 2 Minuten ist. Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren außerdem durch die geeignete Aufstellung der Mikrofone und der gegebenen akustischen örtlichen Gegebenheiten gewährleistet, dass der Lautstärkepegel der Lärmereignisse im Mikrofonsignal mindestens 2 Sekunden lang anschwillt bevor er sein Maximum erreicht.
Typische Werte für die Dauer von Lärmereignissen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielhaft im Folgenden angegeben, wobei es sich jeweils um Durchschnittswerte handelt:

Güterzug: 60 s–120 s mit einer Anstiegszeit von etwa 5 s
Personenzug: 40 s–60 s mit einer Anstiegszeit von etwa 4 s
Transportflugzeug (Propeller): 50 s mit einer Anstiegszeit von etwa 4 s
Verkehrsflugzeug (Turbinenantrieb): 40 s mit einer Anstiegszeit von etwa 3 s
Als Anstiegszeit im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jene Zeit zu verstehen, die sich vom Überschreiten des Hintergrundgeräuschpegels bis zum Erreichen des Maximums ergibt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird während einer vorgebbaren Periodendauer aus dem Mittelwertsignal in der Ruhephase das relative Maximum bestimmt und zu diesem ein vorgebbarer Wert addiert und diese Summe als neuer Schwellwert festgelegt. Hierdurch ist während einer Periodendauer eine optimale Anpassung des Schwellwerts an das Mittelwertsignal in der Ruhephase möglich, da in der Ruhephase auftretende (laute) Neben- bzw. Hintergrundgeräusche, die keinem Lärmereignis zuzuordnen sind, ebenfalls bei der Ermittlung des relativen Maximums Berücksichtigung finden. Der auf diese Weise ermittelte Schwellwert wird periodisch mit der vorgebbaren Periodendauer neu bestimmt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während einer vorgebbaren Periodendauer aus dem Mittelwertsignal das absolute Minimum bestimmt wird und dieses mit einem vorgebbaren Faktor multipliziert wird und zu diesem Produkt ein vorgebbarer Wert addiert wird und diese Summe als neuer Schwellwert festlegt wird. Dementsprechend wird der Schwellwert dynamisch basierend auf dem Ruhepegel der augenblicklichen Geräuschkulisse erzeugt, was bereits eine genaue Anpassung der Empfindlichkeit zur Erkennung der Lärmereignisse aus der mit dem Mikrofon aufgenommenen Geräuschkulisse ermöglicht. Der auf diese Weise ermittelte Schwellwert wird periodisch mit der vorgebbaren Periodendauer neu bestimmt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Periodendauer wesentlich länger als das längste zu erwartende Lärmereignis festgelegt. Bevorzugt wird die Periodendauer aus einem Wertebereich von 2 Minuten bis 30 Minuten, insbesondere von 2 Minuten bis 10 Minuten gewählt. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, den Ruhepegel zwischen zwei Lärmereignissen, das heißt während einer Ruhephase, zu bestimmen.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Mittelungszeitintervall des gleitenden Mittelwertsignals aus einem Wertebereich von 0,5 Sekunden bis 10 Sekunden gewählt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass aus dem Mittelwertsignal das Lärmereignis im Sinne der Erfindung zuverlässig erkennbar ist, kurzzeitige, laute Neben- bzw. Hintergrundgeräusche jedoch herausgefiltert werden, die beispielsweise durch lautes Rufen, spielende Kinder, hupende Autos usw. hervorgerufen werden.
Eine weitere Verbesserung der Erkennungsgenauigkeit von Lärmereignissen, die zum Schließen der Gebäudeöffnung führen sollen, lässt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erzielen, indem das Auftreten kurzzeitiger, lauter, dem Lärmereignis nicht zuzuordnender Geräusche mittels einer eigenen Detektorvorrichtung erkannt wird und in diesem Fall das Schließen der Gebäudeöffnung vorübergehend verhindert wird. Die Detektorvorrichtung kann hierbei speziell auf die Eigenschaften der kurzzeitigen Hintergrundgeräusche abgestimmt werden.
So wird in der Detektorvorrichtung bevorzugt aus dem verstärkten Mikrofonsignal ein Absolutwertsignal gebildet, anschließend aus dem Absolutwertsignal ein zeitlich gleitendes Mittelwertsignal mit einem vorgebbaren Detektionsmittelungszeitintervall gebildet und anschließend aus dem Mittelwertsignal ein Signal dessen zeitlicher Ableitung gebildet, das mit einem vorgebbaren Vergleichswert verglichen wird. Das Schließen der Gebäudeöffnung wird vorübergehend verhindert, wenn das Ableitungssignal den Vergleichswert übersteigt. Das Detektionsmittelungszeitintervall wird vorzugsweise kürzer als das vorerwähnte, zur Erkennung der Lärmereignisse verwendete Mittelungszeitintervall für den gleitenden Mittelwert festgelegt, um zu gewährleisten, dass das in der Detektorvorrichtung verwendete Mittelwertsignal empfindlicher auf die kurzzeitigen Stör- bzw. Hintergrundgeräusche reagieren und diesen folgen kann. Bevorzugt wird das Detektionsmittelungszeitintervall aus einem Wertebereich von 0,1 Sekunden bis 3 Sekunden gewählt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden wenigstens zwei vorgebbare Schwellwerte mittels eines zeitgesteuerten Umschalters, zum Beispiel ein von einer programmierbaren Zeitschaltuhr gesteuerter Umschalter, umgeschaltet. Somit ist es möglich, mehrere vorgebbare Schwellwerte in Abhängigkeit von Datum und Uhrzeit zu verwenden. Zum Beispiel kann ein erster höherer Schwelwert tagsüber an Werktagen verwendet werden, wenn mit lauteren Hintergrundgeräuschen in den Ruhephasen zu rechnen ist, und ansonsten ein zweiter niedrigerer Schwellwert. Auf diese Weise ist stets eine optimale Empfindlichkeit zur Erkennung der Lärmereignisse gewährleistet. Die vorgebbaren Schwellwerte werden zweckmäßigerweise im Voraus durch gesonderte Messungen der Geräuschkulisse an dem Ort ermittelt, an dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden soll.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden, mit der wenigstens eine Öffnung des Gebäudes während einer durch das Auftreten wenigstens eines Lärmereignisses gekennzeichneten Lärmphase automatisch vorübergehend schließbar ist und während einer durch das Ausbleiben von Lärmereignissen gekennzeichneten Ruhephase öffenbar ist, weist auf:

wenigstens ein Mikrofon zum Aufnehmen einer zu analysierenden Geräuschkulisse,
einen Verstärker zum Verstärken eines vom Mikrofon ausgegebenen Mikrofonsignals,
eine Absolutwertvorrichtung zum Bilden eines Absolutwertsignals aus dem verstärkten Mikrofonsignal,
eine Mittelungsvorrichtung zum Bilden eines zeitlich gleitenden Mittelwertsignals mit einem vorgebbaren Mittelungszeitintervall aus dem Absolutwertsignal,
eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen des Mittelwertsignals mit einem vorgebbaren Schwellwert,
eine Antriebsvorrichtung zum Öffnen und Schließen der Gebäudeöffnung und
einen Schwellwertgenerator, der eingerichtet ist, den Schwellwert automatisch an das Mittelwertsignal in der Ruhephase anzupassen, wobei der Schwellwert bei steigendem Mittelwertsignal angehoben wird und bei fallendem Mittelwertsignal herabgesetzt wird.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den im Zusammenhang mit der vorstehenden Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteilen und werden daher an dieser Stelle nicht erneut explizit aufgeführt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Antriebsvorrichtung eine Hebelmechanik mit jeweils einer Totpunktstellung in Öffnungs- und Schließstellung der Gebäudeöffnung umfasst. Auf diese Weise ist einerseits ein schneller Öffnungs- und Schließvorgang zwischen der Öffnungs- und Schließstellung der Gebäudeöffnung gewährleistet und gleichzeitig ein sanftes Öffnen bzw. Schließen der Gebäudeöffnung in der Öffnungs- bzw. Schließstellung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
1 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß dem Stand der Technik,
2 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
3 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Schwellwertgenerators der Vorrichtung aus 3,
5 eine Ablaufsteuerung zur Steuerung des Schwellwertgenerators aus 4,
6 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
7 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
8 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
9 eine in den Vorrichtungen der 6, 7 und 8 verwendeten Detektorvorrichtung,
10 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
11 eine in der Vorrichtung aus 10 verwendete Ausgabevorrichtung,
12A–H jeweils einen in der Vorrichtung aus 10 verwendeten Sub-Detektor,
13 eine Mikrofoneinheit einer Vorrichtung zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
14 eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
15 einen Teil einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
16A–B jeweils eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
17 ein Anwendungsszenario einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß der vorliegenden Erfindung,
18 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung des relativen Maximums in einer Ruhephase zwischen zwei Lärmereignissen und
19 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des in 18 dargestellten Verfahrens.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 stellt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß dem Stand der Technik dar. Die Vorrichtung umfasst im Wesentlichen fünf in 1 hintereinander geschaltete Funktionseinheiten A, B, C, D, E. Die Funktionseinheit A stellt hierbei eine akustische Aufnahmevorrichtung für die Geräuschkulisse dar, die Funktionseinheit B eine Detektorvorrichtung zum Erkennen von Lärmereignissen aus der aufgenommenen Geräuschkulisse, die Funktionseinheit C eine Vorrichtung zum Steuern eines als Funktionseinheit D dargestellten Antriebs zum Öffnen und Schließen einer als Funktionseinheit E dargestellten Öffnung eines in 1 nicht dargestellten Gebäudes.
Im Einzelnen wird bei dem in 1 dargestellten Beispiel die zu analysierende Geräuschkulisse zunächst mittels wenigstens eines Mikrofons 1 aufgenommen.
Bevorzugt werden als Mikrofone 1 Richtmikrofone eingesetzt, die in die Richtung der Lärmquellen gerichtet werden. Das von dem Mikrofon 1 erzeugte Mikrofonsignal wird anschließend einem Verstärker 2 zugeführt und von diesem verstärkt, wobei der Verstärker 2 einen nichtlinearen Frequenzgang aufweisen kann. Das derart verstärkte Mikrofonsignal wird weiters in einer Absolutwertvorrichtung 3, zum Beispiel einem Gleichrichter, gleichgerichtet, das heißt es wird aus dem von der Funktionseinheit A ausgegebenen, verstärkten Mikrofonsignal ein Absolutwertsignal gebildet. Das Absolutwertsignal wird dann einer Mittelungsvorrichtung 4, zum Beispiel einem Tiefpass, zur Bildung eines gleitenden Mittelwerts mit einem Mittelungszeitintervall zugeführt. Typischerweise beträgt das Mittelungszeitintervall im Stand der Technik etwa 1 s, wie es zum Beispiel häufig bei Pegelmessgeräten der Fall ist. Am Ausgang der Mittelungsvorrichtung 4 liegt nun der Mittelwert M an, der einer Vergleichvorrichtung 5, zum Beispiel einem Komparator, zugeleitet wird und diesen Mittelwert M mit einem festen Schwellwert S vergleicht, der von einer Schwellwerteinstellvorrichtung 6, zum Beispiel einem Potentiometer, vorgegeben wird. Ist der Mittelwert M größer als der Schwellwert S, wird am Ausgang der Vergleichvorrichtung 5 ein Signal Z ausgegeben, das ein Schließen der Gebäudeöffnung E veranlasst. Ist der Mittelwert M kleiner als der Schwellwert S, wird am Ausgang der Vergleichvorrichtung 5 ein Signal Z ausgegeben, das ein Öffnen der Gebäudeöffnung E veranlasst.
Wie 1 zu entnehmen ist, wird das Signal Z einer Leistungsstufe 7 zugeführt, die geeignete Schaltmittel zum Ansteuern des Antriebs D umfasst, der seinerseits die Gebäudeöffnung E öffnet oder schließt. Optionale Bedien- und Anzeigeelemente 8 erlauben beispielsweise eine manuelle Betätigung der Gebäudeöffnung.
2 stellt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. In 2 sind die Funktionseinheiten A und C nicht im Einzelnen dargestellt, sie entsprechen den mit Bezug auf die 1 gemachten Ausführungen.
Bei dem von der in 2 dargestellten Vorrichtung ausgeführten Verfahren wird das Mittelungszeitintervall zur Bildung des gleitenden Mittelwerts M in der Mittelungsvorrichtung 4 derart gewählt, dass das von der Mittelungsvorrichtung 4 ausgegebene Mittelwertsignal M dem von der Absolutwertvorrichtung 3 zugeführten Absolutwertsignal gerade noch folgen kann, wenn ein Lärmereignis auftritt. Dementsprechend wird am Ausgang der Mittelungsvorrichtung 4 ein sehr träger Mittelwert M ausgegeben, der kurzzeitige Signalschwankungen von Neben- bzw. Hintergrundgeräuschen in der von der Funktionseinheit A erfassten Geräuschkulisse weitgehend dämpft und glättet. Bevorzugt wird das Mittelungszeitintervall aus einem Wertebereich von 0,5 Sekunden bis 10 Sekunden gewählt.
Wie 2 zu entnehmen ist, ist der Schwellwert S des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht fest vorgegeben wie bei dem in 1 dargestellten Stand der Technik, sondern wird automatisch an den Geräuschpegel der in der aufgenommenen Geräuschkulisse enthaltenen Hintergrundgeräusche während der Ruhephasen angepasst. Hierzu verwendet das von der in 2 dargestellten Vorrichtung ausgeübte, erfindungsgemäße Verfahren mehrere Schwellwerte S1 und S2, die über einen zeitgesteuerten Umschalter 12 in Abhängigkeit von Datum und Uhrzeit umgeschaltet werden. Zur Ansteuerung des Umschalters 12 dient bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eine programmierbare Schaltuhr 11. Die Eingänge des Umschalters 12 sind jeweils mit Schwellwerteinstellvorrichtungen 13 und 14, zum Beispiel Potentiometern, verbunden, die die jeweiligen Schwellwerte S1 und S2 erzeugen. So wird bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der höhere Schwellwert S1 zum Beispiel an Werktagen tagsüber verwendet, wenn allgemein ein höherer Geräuschpegel an Hintergrundgeräuschen in der aufgenommenen Geräuschkulisse während der Ruhephasen zu erwarten ist, und anderenfalls der niedrigere Schwellwert S2. Die Schwellwerte S1 und S2 werden bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zweckmäßigerweise im Voraus durch gesonderte Messungen der Geräuschkulisse an dem Ort ermittelt, an dem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden soll. Die in 2 dargestellten Komponenten 11, 12, 13 und 14 stellen einen sogenannten Schwellwertgenerator dar.
3 stellt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. In 3 sind die Funktionseinheiten A und C nicht im Einzelnen dargestellt, sie entsprechen den mit Bezug auf die 1 gemachten Ausführungen.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Schwellwert S dynamisch von einem Schwellwertgenerator 15 in Abhängigkeit von dem Mittelwertsignal M erzeugt. Hierzu liegt am Eingang des Schwellwertgenerators 15 das Mittelwertsignal M an. Allgemein bestimmt der Schwellwertgenerator 15 während einer vorgebbaren Periodendauer aus dem Mittelwertsignal M das absolute Minimum und berechnet daraus den neuen Schwellwert S. Bevorzugt wird die Periodendauer wesentlich länger als das längste zu erwartende Lärmereignis festgelegt, da so der aktuelle Ruhepegel der Geräuschkulisse zwischen zwei Lärmereignissen zuverlässig ermittelt werden kann. Vorzugsweise beträgt die Periodendauer 2 Minuten bis 30 Minuten und noch bevorzugter 2 Minuten bis 10 Minuten.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel des Schwellwertgenerators 15 der in 3 gezeigten Vorrichtung dargestellt. Da allgemein der durch den Schwellwertegenerator 15 zu ermittelnde Schwellwert S nach dem Einschalten des Schwellwertgenerators 15 bzw. der in 3 gezeigten Vorrichtung noch nicht zur Verfügung steht, wird der Ausgang des Schwellwertgenerators zunächst auf einen Schätzwert Y gesetzt, das heißt, der Schwellwert S nimmt zunächst den Wert des Schätzwerts Y an. Anschließend werden bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel periodisch mit der vorgebbaren Periodendauer die nachfolgenden Schritte ausgeführt:

Ermitteln eines absoluten Minimalwerts X aus dem Mittelwertsignal M während einer Periodendauer;
Multiplizieren des Minimalwerts X mit einem vorgebbaren Faktor m und Addieren eines vorgebbaren Werts b zu dem zuvor erzeugten Produkt;
Festlegen der zuvor bestimmten Summe als neuen Schwellwert S und Ausgeben des neuen Schwellwerts S am Ausgang des Schwellwertgenerators 15.

Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren werden die Parameter m und b einmalig derart festgelegt, dass bei einer maximalen Empfindlichkeit in der Erkennung von Lärmereignissen ein Minimum an Fehlschließungen der Gebäudeöffnung auftritt.
Der neu ermittelte Schwellwert S bleibt während einer Periodendauer am Ausgang des Schwellwertgenerators 15 erhalten.
Mit Bezug auf 4 verwendet der Schwellwertgenerator 15 als zentrales Element eine Vergleichsvorrichtung bzw. einen Komparator 18 mit zwei Eingängen und einem Ausgang, an dem stets der kleinere Wert der beiden Eingangswerte ausgegeben wird. Wie in 4 zu erkennen ist, wird dem ersten Eingang der Vergleichsvorrichtung 18 das Mittelwertsignal M zugeführt. Als Vergleichswert liegt am zweiten Eingang der Vergleichsvorrichtung 18 entweder ein Startwert W, wobei W größer oder gleich dem Mittelwert M ist, oder der Ausgangswert V der Vergleichsvorrichtung 18 an. Der Startwert W wird mittels einer Startwerteinstellvorrichtung 16, zum Beispiel einem Potentiometer, erzeugt. Nun werden periodisch mit der zuvor erwähnten Periodendauer folgende Schritte wiederholt:

Vergleichen des Eingangswerts M mit dem Startwert W. Der kleinere Wert wird der neue Ausgangswert V des Vergleichs. Da W größer oder gleich M ist, gilt nach diesem Schritt: V = M.
Vergleichen des Eingangswerts M mit dem zuvor ermittelten Ausgangswert V. Der kleinere Wert wird der neue Ausgangswert V des Vergleichs. Dieser Schritt wird für die Dauer einer Periode wiederholt. Dabei kann der Wert von V entweder unverändert bleiben oder kleiner werden.
Der absolute Minimalwert X wird auf den Ausgangswert V gesetzt und ausgegeben.

Den zeitlichen Ablauf zur Ermittlung des absoluten Minimums X aus dem Mittelwertsignal M innerhalb des Schwellwertgenerators 15 bestimmt eine 2-Phasen-Taktsteuerung 21, die periodisch zwei verschobene Rechtecksignale T1 und T2 generiert. Dieser Vorgang wird in 5 dargestellt. Die einzelnen Arbeitsschritte sind mit römischen Ziffern gekennzeichnet.
Im ersten Arbeitsschritt I (Zeit von t0 bis t1) bewirkt T1 über den steuerbaren Umschalter 17, dass der Startwert W zur Vergleichsvorrichtung 18 und einem von dieser gesteuerten Umschalter 19 gelangt, wobei 18 und 19 eine Einheit bilden können. Am Ausgang des Umschalters 19 liegt der Ausgangswert V des Vergleichs. Nach dem Auftreten von T1 und bis zum Auftreten von T2 läuft der zweite Arbeitsschritt II (Zeit von t1 bis t2) ab. Über den steuerbaren Umschalter 17 wird jetzt der Ausgangswert V zum Vergleichswert für M. Zum Zeitpunkt t2 hat der Ausgangswert V den kleinsten zwischen t1 und t2 vorgekommenen Wert von M angenommen.
Beim Auftreten von T2 (Zeit von t2 bis t3) wird der dritte Arbeitsschritt III ausgeführt. Eine Abtast- und Haltevorrichtung 20 („Sample and Hold“) wird kurz geöffnet und speichert dann den Ausgangswert V als Minimalwert X bis zum nächsten Auftreten von T2.
Die Vergleichsvorrichtung 23, zum Beispiel ein Komparator, vergleicht X mit einem kleinen positiven Mindestwert, der durch eine Mindestwerteinstellvorrichtung 22, zum Beispiel einem Potentiometer, erzeugt wird. Bis zum ersten Erreichen von t2 hat X den Wert 0. Es liegt also noch kein gültiger Minimalwert X vor. Wenn der Mindestwert 22 größer ist als X, ist X undefiniert und der Komparator 23 steuert einen Umschalter 25 so, dass an seinem Ausgang jetzt der Schätzwert Y, der durch eine Schätzwerteinstellvorrichtung 24 erzeugt wird, liegt. Nach dem ersten Durchlauf ist X immer größer als der Mindestwert 22 und gelangt somit zum Ausgang des steuerbaren Umschalters 25. Dieser Wert wird dann in einer Multiplikationsvorrichtung 28 mit dem Faktor m, der durch eine Faktoreinstellvorrichtung 26, zum Beispiel einem Potentiometer, erzeugt wird, multipliziert. Anschließend wird noch die Konstante b, die durch eine Einstellvorrichtung 27 erzeugt wird, in einer Additionsvorrichtung 29 hinzuaddiert. Am Ausgang der Additionsvorrichtung 29 steht jetzt der neue Schwellwert S.
An dieser Stelle ist anzumerken, dass der neue Schwellwert S allgemein mit einer algebraischen Gleichung n-ten Grades aus dem absoluten Minimalwert X bestimmt werden kann, also zum Beispiel: S = a_n·Xⁿ + a_n-1·X^n-1 + ... + a₁·X + a₀
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden jedoch aus Vereinfachungsgründen lediglich die beiden letzten Glieder der algebraischen Gleichung verwendet, wobei m = a₁ und b = a₀.
6 stellt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. In 6 sind die Funktionseinheiten A und C nicht im Einzelnen dargestellt, sie entsprechen den mit Bezug auf die 1 gemachten Ausführungen. Ferner sind die Funktionseinheiten D und E der Übersichtlichkeit halber in 6 nicht dargestellt, sie sind jedoch Bestandteil der in 6 dargestellten Vorrichtung.
Das von der in 6 dargestellten Vorrichtung durchgeführte Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verhindert fehlerhaftes Schließen der Gebäudeöffnung bei kurzzeitigen, lauten Stör- bzw. Hintergrundgeräuschen in dem von der Funktionseinheit A bereitgestellten Signal der durch das Mikrofon aufgenommenen Geräuschkulisse, wie zum Beispiel lautes Rufen, Hupen, Türschlagen etc. Wie in 6 zu erkennen ist, wird eine Detektorvorrichtung 30 integriert, die diese Störungen erkennt, und dann das Schließen des Fensters für kurze Zeit verhindert. In den 7 und 8 sind jeweils die den 2 und 3 entsprechenden Ausführungsformen mit der Detektorvorrichtung 30 dargestellt.
Wie in den 6, 7 und 8 zu erkennen ist, bilden ein Inverter 31, ein ODER-Tor 32 und ein UND-Tor 33 jeweils die Torschaltung zum Unterbrechen des Signals Z. Wenn das Signal zum Schließen der Gebäudeöffnung (logisch „1“) einmal am Ausgang des UND-Tors 33 bzw. am Eingang der Funktionseinheit C ansteht, bleibt die Torschaltung wirkungslos. Da aber die Detektorvorrichtung 30 schneller anspricht als der träge Mittelwert M sich ändern kann, hat sie Vorrang, solange die Gebäudeöffnung offen ist.
9 stellt die in den 6, 7 und 8 verwendete Detektorvorrichtung 30 im Detail dar. Die Detektorvorrichtung 30 arbeitet nach dem folgenden Verfahren. Allgemein wird aus dem von der Funktionseinheit A bereitgestellten, verstärkten Mikrofonsignal ein Absolutwertsignal gebildet. Aus diesem wird ein zeitlich gleitendes Mittelwertsignal mit einem vorgebbaren Detektionsmittelungszeitintervall gebildet. Das Detektionsmittelungszeitintervall ist vorzugsweise wesentlich kürzer als das bei der Beschreibung der 2 erwähnte Mittelungszeitintervall der Mittelungsvorrichtung 4. Aus diesem leicht geglätteten Mittelwert wird die zeitliche Ableitung bzw. der Differenzenquotient Q gebildet. Dieser Wert Q wird dann einer Vergleichsvorrichtung 38 zugeführt. Überschreitet er einen vorgebbaren Vergleichswert 37, dann ist die Anstiegsgeschwindigkeit des Mikrofonsignals zu hoch für ein Lärmereignis. Da nur die steigenden Flanken des Mikrofonsignals ausgewertet werden (Q > 0), steht das Signal am Ausgang der Vergleichsvorrichtung 38 nur sehr kurz zur Verfügung. Daher steuert das Signal eine Vorrichtung 39, zum Beispiel einen monostabilen Multivibrator, die einen Impuls definierter Länge ausgibt.
Das von der Funktionseinheit A bereitgestellte, verstärkte Mikrofonsignal steht am Eingang der Detektorvorrichtung 30 an. Es gelangt zu einer Absolutwertvorrichtung 34, zum Beispiel einem Gleichrichter, die den Absolutwert des Mikrofonsignals bildet. Der Absolutwert wird dann einer Mittelungsvorrichtung 35, zum Beispiel einem Tiefpass, zur Bildung eines gleitenden Mittelwerts zugeführt. Bevorzugt wird das Mittelungszeitintervall der Mittelungsvorrichtung 35 aus einem Wertebereich von 0,1 Sekunden bis 3 Sekunden gewählt. Aus diesem leicht geglätteten Mittelwert wird in der Ableitungsvorrichtung 36 die zeitliche Ableitung bzw. der Differenzenquotient Q gebildet. Im einfachsten Fall wird hier ein Hochpass verwendet. Bevorzugt wird das Zeitintervall für die Ableitungsvorrichtung 36 aus einem Wertebereich von 0,1 Sekunden bis 1 Sekunde gewählt. Q gelangt dann zum Komparator 38, an dessen anderem Eingang der einstellbare Vergleichswert 37 für die maximal erlaubte Anstiegsgeschwindigkeit liegt. Der Ausgang des Komparators 38 triggert den monostabilen Multivibrator 39, der anschließend einen Impuls definierter Länge ausgibt, bevorzugt eine Länge aus einem Wertebereich von 1 Sekunde bis 10 Sekunden.
10 stellt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. In 10 sind die Funktionseinheiten A und C nicht im Einzelnen dargestellt, sie entsprechen den mit Bezug auf die 1 gemachten Ausführungen. Ferner sind die Funktionseinheiten D und E der Übersichtlichkeit halber in 10 nicht dargestellt, sie sind jedoch Bestandteil der in 10 dargestellten Vorrichtung.
Allgemein verwendet die in 10 dargestellte Vorrichtung mehrere parallel angeordnete Sub-Detektoren 40 zur Analyse eines bestimmten Kriteriums, wie zum Beispiel Pegel, Frequenzspektrum, Anstiegsgeschwindigkeit, Datum und Uhrzeit oder ein externes Steuersignal. Alle Eingänge der Sub-Detektoren 40 sind mit der akustischen Aufnahmevorrichtung A verbunden. Die Sub-Detektoren 40 befinden sich in Steckplätzen der Vorrichtung, wobei nicht alle Steckplätze belegt sein müssen. Der Ausgang jedes Sub-Detektors 40 ist jeweils mit einer Ausgabevorrichtung 41 für sein Teilergebnis verbunden. Alle Teilergebnisse werden durch eine Additionsvorrichtung 42 aufsummiert und bilden das Gesamtergebnis. Dieses wird in einer Vergleichsvorrichtung 44, zum Beispiel einem Komparator, mit einem vorgebbaren Schwellwert 43 verglichen. Ist das Gesamtergebnis größer als der Schwellwert 43, wird das Signal zum Schließen der Gebäudeöffnung ausgegeben.
11 zeigt im Detail eine Ausgabevorrichtung 41 für ein Teilergebnis, die in der in 10 dargestellten Vorrichtung verwendet wird. Bei zutreffendem Kriterium gibt der steuerbare Umschalter 47 den einstellbaren Wert 46 aus, anderenfalls den einstellbaren Wert 45. Der Wert 45 ist im Normalfall 0. Der Wert 46 ist positiv in den Ausgabevorrichtungen 41 für Sub-Detektoren 40, die ein Lärmereignis erkennen. Er ist negativ in Ausgabevorrichtungen 41 für Sub-Detektoren 40, die ein kurzzeitiges Störgeräusch erkennen. Je zuverlässiger ein Sub-Detektor 40 arbeitet, desto größer ist der Betrag des betreffenden Wertes 46 zu wählen. Der Umschalter 49 ermöglicht es optional, ein Zeitglied 48, das einen Impuls definierter Lange ausgibt, zum Beispiel einen monostabilen Multivibrator, zur Steuerung des Umschalters 47 zu benutzen. Der Wert 46 gelangt in diesem Fall für die Länge des Impulses an den Ausgang der Ausgabevorrichtung 41. Die Impulsdauer des Zeitglieds 48 wird bevorzugt aus dem Wertebereich von 1 Sekunde bis 60 Sekunden gewählt.
Die 12A bis 12H zeigen jeweils einen in der Vorrichtung aus 10 verwendeten Sub-Detektor 40.
12A entspricht der Funktionseinheit B aus 1.
12B enthält eine programmierbare Zeitschaltuhr 11. Ihr Schaltausgang ist direkt mit dem Ausgang des Sub-Detektors 40 verbunden und steuert in Abhängigkeit von Datum und Uhrzeit, wann der Wert 46 am Ausgang der Ausgabevorrichtung 41 erscheint. Der Eingang ist nicht angeschlossen.
12C entspricht der Funktionseinheit B aus 3.
12D entspricht der Vorrichtung aus 9.
Die in 12E dargestellte Vorrichtung 40 arbeitet analog zu der in 12D dargestellten Vorrichtung 40, verwendet jedoch statt eines Komparators 38 einen Fensterdiskriminator 60. Er hat einen oberen und einen unteren Grenzwert 57 bzw. 58, sowie einen Schalter für die Betriebsart 59. Der Eingangswert liegt entweder innerhalb des Intervalls zwischen den Grenzwerten 57 und 58 oder außerhalb. Mit der Betriebsart 59 wird eingestellt, ob der Ausgang aktiv wird, wenn der Eingangswert innerhalb des Intervalls liegt, oder außerhalb.
Bei dem in 12F gezeigten Sub-Detektor 40 gelangt das Eingangssignal zu einem Equalizer 50 mit anschließender Absolutwertbildungsvorrichtung. Er hat mehrere Frequenzbänder. Pro Frequenzband sind Mittenfrequenz, Bandbreite, Güte und Amplitude einstellbar. Ausgegeben wird der Absolutwert des Signals (Pegel). Sein Ausgang ist mit der Vergleichsvorrichtung 52 verbunden. Der Ausgang wird aktiv, wenn der vorgebbare Schwellwert 51 überschritten wird.
Bei dem in 12G gezeigten Sub-Detektor 40 gelangt das Eingangssignal zu zwei Equalizern 50 mit den vorerwähnten Eigenschaften. Die Ausgänge der Equalizer werden einer Divisionsvorrichtung 53 zugeführt. An deren Ausgang steht das Verhältnis der beiden Equalizerausgänge. Falls der Divisor Null sein sollte, gibt die Divisionsvorrichtung 53 den Maximalwert aus. Das Ergebnis der Division gelangt zu einer Vergleichsvorrichtung 55. Der Ausgang wird aktiv, wenn der vorgebbare Schwellwert 54 überschritten wird.
Bei dem in 12H gezeigten Sub-Detektor 40 ist der Eingang intern nicht mit der Funktionseinheit A verbunden. Dieser Sub-Detektor 40 dient dazu, externe Signale einzubeziehen. Das externe Signal gelangt zu einer Anpassungsvorrichtung (Interface) 56. An ihrem Ausgang steht ein Signal, das geeignet ist, die nachfolgende Ausgabevorrichtung für das Teilergebnis 41 anzusteuern. An den externen Eingang der Anpassungsvorrichtung 56 können beispielsweise angeschlossen werden: Ein potentialfreier Kontakt, eine Spannung, ein Strom, ein Netzwerk, wie Ethernet, Can-Bus, Profibus, etc.
13 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Funktionseinheit A mit zwei Mikrofonen 61 und 62, die in einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Mikrofonverstärker 2 einen nichtlinearen Frequenzgang aufweisen. Er kann ferner einen Filter zur Unterdrückung von Windgeräuschen beinhalten. Die Funktionseinheit A umfasst ein Richtmikrofon RM, das in Lärmrichtung ausgerichtet wird, sowie ein Mikrofon UM zur Aufnahme von Umgebungsgeräuschen. Das Signal des Mikrofons 62 gelangt über den Mikrofonverstärker 2 zu einer Vorrichtung 65, die eine einstellbare Phasenverschiebung Phi bewirkt, zum Beispiel ein Allpass. Danach gelangt es zu einem Amplitudenregler 66, zum Beispiel einem Potentiometer oder einem spannungsgesteuerten Verstärker (VCA). Sein Ausgangssignal gelangt dann zu einer Additionsvorrichtung 67. Das Signal des Richtmikrofones 61 gelangt über seinen Mikrofonverstärker 2 ebenfalls zur Additionsvorrichtung 67. Die Phase bei 65 und die Amplitude bei 66 des Signals des Mikrofons 62 sind bei Abwesenheit von Lärmereignissen so einzustellen, dass die Umgebungsgeräusche am Ausgang von 67 minimal sind.
14 stellt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. In 14 ist in der Funktionseinheit B eine programmierbare Anordnung dargestellt, die geeignet ist, das hierin beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auszuführen bzw. die Funktionsweise aller hierin erläuterten Vorrichtungen zu imitieren. Dazu wird das analoge Signal aus der akustischen Aufnahmevorrichtung A für die Geräuschkulisse durch einen Analog-Digital-Wandler 68 in zeitdiskrete digitale Werte umgewandelt. Diese Werte werden in einer Vorrichtung zur digitalen Signalverarbeitung 69 durch ein Programm bearbeitet, welches eine der hierin beschriebenen Vorrichtungen nachbildet. Das Endresultat der programmierten Funktionseinheit B wird zyklisch in den digitalen Ausgabe-Port 70 geschrieben. Der Ausgang des digitalen Ausgabe-Ports 70 gelangt schließlich zur Vorrichtung zum Steuern des Antriebs (Funktionseinheit C). Die Vorrichtung zur digitalen Signalverarbeitung 69 kann auch gebildet werden durch konfigurierbare Hardware, wie beispielsweise FPGA, CPLD oder integrierte Schaltkreise mit konfigurierbaren Analogzellen.
15 stellt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere stellt 15 eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung zum Steuern des Antriebes (Funktionseinheit C) dar. Das Eingangssignal gelangt zu einer Nachlaufvorrichtung 71. Beim Wechseln vom passiven in den aktiven Zustand (aktiv bedeutet hier „Schließen der Gebäudeöffnung“) erscheint am Ausgang von 71 unverzüglich das aktive Signal. Beim Wechseln vom aktiven in den passiven Zustand bleibt der Ausgang von 71 aber noch für eine einstellbare Zeit im aktiven Zustand, bevor in den passiven Zustand gewechselt wird. Bevorzugt wird diese Zeitdauer aus einem Wertebereich von 1 Sekunde bis 120 Sekunden gewählt. Dieses Signal gelangt dann zur Leistungsstufe 7, die geeignete Schaltmittel zum Ansteuern des Antriebes D umfasst, der seinerseits die Gebäudeöffnung E bewegt. Die Funktionseinheit C enthält ferner Anzeige- und Bedienelemente 8, die auch per Fernbedienung betätigt werden können.
Die 16A und 16B stellen jeweils schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Um die Installation der Vorrichtung zu erleichtern kann ein Sender 72 und ein Empfänger 74 in die Übertragungskette integriert werden. Die Vorrichtung besteht dann aus einem Sendeteil F und einem Empfangsteil G. Bei der in 16A dargestellten Vorrichtung gelangt das Signal der akustischen Aufnahmevorrichtung (Funktionseinheit A) für die Geräuschkulisse zum Sender 72, der es über eine Antenne 73 ausstrahlt. Im Empfangsteil G gelangt das Signal von der Antenne 73 zum Empfänger 74, der es der Funktionseinheit B zuführt. Deren Ausgangssignal ist verbunden mit der Vorrichtung zum Steuern des Antriebs (Funktionseinheit C). Obwohl in 16A nicht explizit dargestellt, sind ebenfalls die Funktionsgruppen D und E wie zuvor erläutert Bestandteil der gezeigten Vorrichtung.
Bei der in 16B dargestellten Vorrichtung gelangt das Signal von der Funktionseinheit A zur Funktionseinheit B und dann zum Sender 72, der es über eine Antenne 73 ausstrahlt. Im Empfangsteil G gelangt das Signal von der Antenne 73 zum Empfänger 74 und dann zur Vorrichtung zum Steuern des Antriebs (Funktionseinheit C). Obwohl in 16B nicht explizit dargestellt, sind ebenfalls die Funktionsgruppen D und E wie zuvor erläutert Bestandteil der gezeigten Vorrichtung.
Die Übertragung kann statt über Funk auch über infrarotes Licht erfolgen. In diesem Fall sind statt der Antennen 73 geeignete Sende- und Empfangsdioden zu verwenden.
Jeder Sender ist durch das Senden einer Kennung oder durch verschiedene Kanäle (Trägerfrequenzen) eindeutig identifizierbar. Die Sender übertragen in regelmäßigen Abständen unabhängig von Lärmereignissen Statusinformationen an den/die Empfänger. Dies sind zum Beispiel der Ladezustand der Batterie, die Betriebstemperatur sowie Fehlermeldungen. Das Ausbleiben dieser regelmäßigen „Lebenszeichen“ wird vom Empfänger erkannt, beispielsweise mit einem Watchdog-Timer und über Anzeigeelemente 8 in der Funktionseinheit C signalisiert. Ein Empfänger kann auf mehrere Sender eingestellt werden und ein Sender kann von mehreren Empfängern empfangen werden. Die Sendeteile F werden bevorzugt von Solarzellen mit Strom versorgt. Zwei Sendeteile F können auch in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden.
17 zeigt ein mögliches Anwendungsszenario einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Linie 75 stellt Bahngleise bzw. die Hauptüberflugsachse eines Gebäudes/mehrerer Gebäude dar. Zwei Sendeteile F nehmen die Geräuschkulisse auf. Sie steuern die vier Empfangsteile G, die jeweils auf beide Sendeteile F eingestellt sind. Die Empfangsteile G können sich auch in verschiedenen Gebäuden befinden.
18 stellt ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Bestimmung des relativen Maximums in einer Ruhephase zwischen zwei Lärmereignissen dar und 19 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des in 18 dargestellten Verfahrens dar.
Die in 18 gezeigte Kurve stellt das zeitlich gleitende Mittelwertsignal M dar. Aus dem Mittelwertsignal M wird für die nachfolgend erläuterten Schritte kontinuierlich die zeitliche Ableitung bzw. der Differenzenquotient Q ermittelt. Die relevanten Grenzwerte (oberer Grenzwert 79, unterer Grenzwert 80), (oberer Grenzwert 83, unterer Grenzwert 84), (oberer Grenzwert 87, unterer Grenzwert 88) von Q sind an den entsprechenden Stellen als Geraden eingezeichnet.
Die Schritte werden periodisch mit einer vorgebbaren Periodendauer (Ermittelungsintervall / Ermittelungszeitraum) ausgeführt. Der Beginn einer Periode ist mit t0 gekennzeichnet. Die Dauer der Periode ist so zu wählen, dass sie der durchschnittlichen Länge einer Ruhephase entspricht. Bevorzugte Werte liegen in einem Wertebereich von 2 bis 30 Minuten, insbesondere von 2 bis 10 Minuten. Zu Beginn wird ein Schätzwert ausgegeben, bis der erste Schwellwert ermittelt wurde.
Arbeitsschritt I:
Die zeitliche Ableitung Q des Mittelwertsignals M wird analysiert. Wenn Q für eine vorgebbare Dauer, bevorzugt zwischen 1 s bis 5 s, zwischen den vorgebbaren Grenzwerten für die Ableitung 79 und 80 liegt, wird zu Arbeitsschritt II gewechselt. Ein abklingendes Lärmereignis wurde erkannt. In 18 trifft diese Bedingung zu zwischen t1 und t2.
Arbeitsschritt II:
Die zeitliche Ableitung Q des Mittelwertsignals M wird analysiert. Wenn Q für eine vorgebbare Dauer, bevorzugt zwischen 1 s bis 5 s, zwischen den vorgebbaren Grenzwerten für die Ableitung 83 und 84 liegt, wird zu Arbeitsschritt III gewechselt. Der Beginn der Ruhephase wurde erkannt. In 18 trifft diese Bedingung zu zwischen t3 und t4.
Arbeitsschritt III:
Die zeitliche Ableitung Q des Mittelwertsignals M wird analysiert. Das Mittelwertsignal M wird kontinuierlich mit einer Frequenz zwischen 1 Hz und 48 kHz zwischengespeichert. Sobald Q zwischen den vorgebbaren Grenzwerten für die Ableitung 87 und 88 liegt, wird das Zwischenspeichern von M verhindert. Wenn Q für eine vorgebbare Dauer, bevorzugt zwischen 1 s bis 5 s, zwischen den vorgebbaren Grenzwerten für die Ableitung 87 und 88 liegt, wird zu Arbeitsschritt IV gewechselt. Der Beginn eines Lärmereignisses wurde erkannt. In 18 trifft diese Bedingung zu zwischen t7 und t8. Sollte nach dem vollendeten Arbeitsschritt II nach einer vorgebbaren Zeit kein beginnendes Lärmereignis erkannt worden sein, wird gleichfalls zum Arbeitsschritt IV gewechselt.
Arbeitsschritt IV:
Bestimmung des relativen Maximalwertes M_Max aus den zwischengespeicherten Mittelwertsignalen M. Berechnung des neuen Sollwertes nach der Gleichung S = M_Max + b und Ausgabe des Sollwertes. Der Sollwert behält seine Gültigkeit, bis zum nächsten Erreichen dieses Arbeitsschrittes. Der minimale Offset b sorgt dafür, dass S etwas größer ist als M_Max.
Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass die Stelle von t5 bis t6 in 18 nicht zum Einleiten des Arbeitsschrittes IV führt, obwohl Q bei t5 zwischen den Grenzwerten 87 und 88 liegen mag, da diese Bedingung nicht lange genug erfüllt ist. Gleichwohl werden in diesem Intervall keine Mittelwertsignale M zwischengespeichert. Ab dem Zeitpunkt t6 wird die Speicherung von Mittelwertsignalen M fortgesetzt.
Die in 19 gezeigte Vorrichtung zur Bestimmung des Schwellwerts aus dem relativen Maximum in einer Ruhephase zwischen zwei Lärmereignissen stellt einen Schwellwertgenerator 15 dar.
Gesteuert wird der in 19 dargestellte Schwellwertgenerator 15 durch das Signal Ts und das Signal Tp, die von der Takterzeugungsvorrichtung 95 generiert werden. Bei Tp handelt sich um ein Rechtecksignal mit einer einstellbaren Periodendauer von bevorzugt 2 Minuten bis 30 Minuten, insbesondere 2 Minuten bis 10 Minuten. Ein guter Wert ist die durchschnittliche Dauer einer Ruhephase. Zur Zeit t = t0 ist das Signal für eine kurze Zeit (< 1 ms) positiv (wahr) und bleibt dann negativ bis zum Ende der Periode. Bei Ts handelt sich um ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 1 Hz bis 48 kHz. Es dient zum Steuern der Zählvorrichtungen. Ts ist für eine kurze Zeit (< 1 ms) positiv (wahr) und bleibt dann negativ bis zum Ende seiner Periode.
Die positive Phase von Tp startet die Schwellwertermittlung. Die beiden Flipflops 78 werden vor Tp zurückgesetzt und der Messwertspeicher 92 wird gelöscht und initialisiert. Am Eingang des Schwellwertgenerators 15 liegt das zeitlich gleitende, träge Mittelwertsignal M an. Es wird in der Ableitungsvorrichtung 76 differenziert. Das einstellbare zeitliche Differential t2 – t1 zur Bildung des Differenzenquotienten ist relativ lang, da M sehr träge ist. Es liegt bevorzugt zwischen 0,1 s und 2 s. Die zeitliche Ableitung Q von M liegt an den 3 Fensterdiskriminatoren 60 an. Erst bei einem abklingenden Lärmereignis beginnt die Vorrichtung zu arbeiten.
Liegt Q zwischen dem oberen Grenzwert 79 und dem unteren Grenzwert 80, so dass gilt 79 > Q > 80 wird der Ausgang von 60 (I) positiv. Die Zählvorrichtung 77 beginnt somit mit dem Zählen der positiven Impulse von Ts. Wenn der einstellbare Endstand 81 erreicht ist, wird der Ausgang positiv und setzt das Flipflop 78. An dessen Ausgang steht jetzt dauerhaft ein positives Signal, welches das UND-Tor 33 öffnet. Arbeitsschritt I ist abgeschlossen. Ein abklingendes Lärmereignis wurde erkannt.
Die Betriebsart der Zählvorrichtung wird mit dem Wert 82 (analog dazu 86, 90) eingestellt:

a) Betriebsart Start/Reset Der Zählerstand wird bei negativem Eingangssignal auf Null zurückgesetzt.
b) Betriebsart Up/down Der Zählerstand wird bei negativem Eingangssignal herunter gezählt bis Null erreicht ist. Negative Werte sind nicht möglich.

Durch das geöffnete UND-Tor 33 ist nun die Kombination aus Fensterdiskriminator 60 und Zählvorrichtung 77 für den Arbeitsschritt II freigeschaltet. Liegt der Wert von Q lange genug zwischen den Grenzwerten 83 und 84, wird das Flipflop 78 dieses Arbeitsschrittes gesetzt. Dessen positives Signal öffnet die beiden damit verbundenen UND-Tore 33. Arbeitsschritt II ist abgeschlossen. Das Eintreten der Ruhephase wurde erkannt.
Durch das erste geöffnete UND-Tor 33 ist nun die Kombination aus Fensterdiskriminator 60 und Zählvorrichtung 77 für den Arbeitsschritt III freigeschaltet. Solange der Wert von Q nicht zwischen den Grenzwerten 87 und 88 liegt, werden die Werte von M in den Messwertspeicher 92 geschrieben, da das zweite UND-Tor ebenfalls geöffnet ist. Liegt hingegen Q zwischen den Grenzwerten 87 und 88, wird der Ausgang von 60 positiv und die Zählvorrichtung 77 beginnt zu arbeiten. Der Inverter 31 verhindert das Schreiben der Messwerte in den Speicher. Ist der Zählerendstand 89 erreicht, wird der Ausgang von 77 positiv. Das positive Signal erscheint dann am Ausgang des ODER-Tores 32 und danach am Ausgang des UND-Tores 33. Arbeitsschritt III ist abgeschlossen. Ein beginnendes Lärmereignis wurde erkannt.
Von 33 gelangt das positive Signal zu der Impulserzeugungsvorrichtung 91, die einen kurzen positiven Impuls (< 1 ms) abgibt. Dieser Impuls gelangt dann zum Steuereingang der Abtast- und Haltevorrichtung 20. Am Ausgang des Messwertspeichers 92 steht stets der Maximalwert der gespeicherten Messwerte. Nach dem Impuls steht der Maximalwert am Ausgang von 20. In der Addiervorrichtung 29 wird noch ein Offset 94 zum Maximalwert addiert. Am Ausgang von 29 steht jetzt der neue Schwellwert S an. Arbeitsschritt IV ist abgeschlossen. Der neue Schwellwert steht zur Verfügung.
Wurde nach dem vollendeten Arbeitsschritt II kein beginnendes Lärmereignis erkannt, sorgt der nächste kurze positive Impuls von Tp am ODER-Tor 32 dafür, dass ein neuer Schwellwert berechnet und ausgegeben wird. Die Verzögerungs-Vorrichtung 93 sorgt dafür, dass das Flipflop 78 des Arbeitsschrittes II zu diesem Zeitpunkt noch gesetzt bleibt.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in 19 die Vorrichtung zur Ausgabe eines Schätzwertes, falls noch kein Schwellwert ermittelt wurde, weggelassen. Sie kann jedoch beispielsweise aus den in 4 gezeigten Komponenten 22–25 aufgebaut sein.
Der Messwertspeicher mit Maximum-Ermittlung 92 kann realisiert werden durch:

a) A/D-Wandler, Mikroprozessor, Speicher und Arbeitsprogramm, als auch durch
b) eine Vorrichtung ähnlich den Komponenten 16–21 in 4, wobei die Eingänge des Komparators 18 vertauscht werden, so dass am Ausgang des steuerbaren Umschalters 19 immer der Maximalwert liegt. Der Startwert 16 wird auf Null gesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung wurden anhand mehrerer in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Das Verfahren sowie die Vorrichtung sind jedoch nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden verwendet, wobei wenigstens eine Öffnung des Gebäudes bei einem auftretenden Lärmereignis automatisch vorübergehend geschlossen wird und bei dem Lärmereignis nicht zuzuordnenden Hintergrundgeräuschen geöffnet bleibt.
Bezugszeichenliste

1: Mikrofon
2: Verstärker
3: Absolutwertvorrichtung, Gleichrichter
4: Mittelungsvorrichtung, Tiefpass
5: Vergleichsvorrichtung, Komparator
6: Schwellwerteinstellvorrichtung, Potentiometer
7: Leistungsstufe
8: Bedien- und Anzeigeelemente
11: Programmierbare Zeitschaltuhr
12: Zeitgesteuerter Umschalter
13: Schwellwerteinstellvorrichtung
14: Schwellwerteinstellvorrichtung
15: Schwellwertgenerator
16: Startwerteinstellvorrichtung
17: Steuerbarer Umschalter
18: Vergleichsvorrichtung, Komparator
19: Steuerbarer Umschalter
20: Abtast- und Haltevorrichtung
21: 2-Phasen-Taktsteuerung
22: Mindestwerteinstellvorrichtung
23: Vergleichsvorrichtung, Komparator
24: Schätzwerteinstellvorrichtung
25: Steuerbarer Umschalter
26: Faktoreinstellvorrichtung
27: Werteinstellvorrichtung
28: Multiplikationsvorrichtung
29: Additionsvorrichtung
30: Detektorvorrichtung
31: Inverter
32: ODER-Tor
33: UND-Tor
34: Absolutwertvorrichtung
35: Mittelungsvorrichtung
36: Ableitungsvorrichtung
37: Vergleichswerteinstellvorrichtung
38: Vergleichsvorrichtung
39: Impulserzeugungsvorrichtung
40: Sub-Detektor
41: Ausgabevorrichtung
42: Additionsvorrichtung
43: Schwellwerteinstellvorrichtung
44: Vergleichsvorrichtung
45: Werteinstellvorrichtung
46: Werteinstellvorrichtung
47: Steuerbarer Umschalter
48: Zeitglied
49: Umschalter
50: Equalizer
51: Schwellwerteinstellvorrichtung
52: Vergleichsvorrichtung
53: Divisionsvorrichtung
54: Schwellwerteinstellvorrichtung
55: Vergleichsvorrichtung
56: Anpassungsvorrichtung
57: Oberer Grenzwert
58: Unterer Grenzwert
59: Betriebsart
60: Fensterdiskriminator
61: Richtmikrofon
62: Mikrofon
65: Phasenverschiebungsvorrichtung, Allpass
66: Amplitudenregler
67: Additionsvorrichtung
68: Analog-Digital-Wandler
69: Vorrichtung zur digitalen Signalverarbeitung
70: Digitaler Ausgabe-Port
71: Nachlaufvorrichtung
72: Sender
73: Antenne
74: Empfänger
75: Bahngleise oder Hauptüberflugsachse
76: Ableitungsvorrichtung
77: Zählvorrichtung
78: RS-Flipflop
79: Oberer Grenzwert für abklingendes Lärmereignis
80: Unterer Grenzwert für abklingendes Lärmereignis
81: Zählerendstand für abklingendes Lärmereignis
82: Betriebsmodus von 77
83: Oberer Grenzwert für Ruhephase
84: Unterer Grenzwert für Ruhephase
85: Zählerendstand für Ruhephase
86: Betriebsmodus von 77
87: Oberer Grenzwert für beginnendes Lärmereignis
88: Unterer Grenzwert für beginnendes Lärmereignis
89: Zählerendstand für beginnendes Lärmereignis
90: Betriebsmodus von 77
91: Impulserzeugungsvorrichtung
92: Messwertspeicher zum Speichern des Maximalwertes bzw. Messwertspeicher inklusive Vorrichtung zum Ermitteln des Maximalwertes
93: Verzögerungsvorrichtung
94: Summand
95: Takterzeugungsvorrichtung
I: Erster Arbeitsschritt
II: Zweiter Arbeitsschritt
III: Dritter Arbeitsschritt
IV: Vierter Arbeitsschritt
A: Akustische Aufnahmevorrichtung
B: Detektorvorrichtung zum Erkennen von Lärmereignissen
C: Vorrichtung zum Steuern eines Antriebs
D: Antrieb
E: Gebäudeöffnung
F: Sendeteil
G: Empfangsteil
M: Mittelwertsignal
M_Max: Relatives Maximum von M in der Ruhephase
Q: Zeitliche Ableitung, Differenzenquotient
T1: Rechtecksignal
T2: Rechtecksignal
S: Schwellwert
S1: Erster Schwellwert
S2: Zweiter Schwellwert
Ts: Rechtecksignal zur Datenerfassung / Sampling Rate
Tp: Rechtecksignal zum Starten der Schwellwertermittlung
V: Ausgangswert
W: Startwert
X: Absoluter Minimalwert
Y: Schätzwert
m: Faktor
b: Summand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0728895 A1 [0005]
DE 3620815 A1 [0006]
EP 2290185 A1 [0007]
DE 102004038684 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden, wobei wenigstens eine Öffnung (E) des Gebäudes während einer durch das Auftreten wenigstens eines Lärmereignisses gekennzeichneten Lärmphase automatisch vorübergehend geschlossen wird und während einer durch das Ausbleiben von Lärmereignissen gekennzeichneten Ruhephase geöffnet bleibt, umfassend wenigstens die Schritte: Aufnehmen einer zu analysierenden Geräuschkulisse mittels wenigstens eines Mikrofons (A); Verstärken eines vom Mikrofon (A) ausgegebenen Mikrofonsignals; Bilden eines Absolutwertsignals aus dem verstärkten Mikrofonsignal; Bilden eines zeitlich gleitenden Mittelwertsignals (M) mit einem vorgebbaren Mittelungszeitintervall aus dem Absolutwertsignal; Vergleichen des Mittelwertsignals (M) mit einem vorgebbaren Schwellwert (S); Ausgeben eines Schließsignals (Z) zum Schließen der Gebäudeöffnung an eine Antriebsvorrichtung (D) zum Öffnen und Schließen der Gebäudeöffnung (E), wenn das Mittelwertsignal (M) größer ist als der Schwellwert (S), andernfalls Ausgeben eines Öffnungssignals zum Öffnen der Gebäudeöffnung (E) an die Antriebsvorrichtung (D); dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (S) automatisch an das Mittelwertsignal (M) in der Ruhephase angepasst wird, wobei der Schwellwert (S) bei steigendem Mittelwertsignal (M) angehoben wird und bei fallendem Mittelwertsignal (M) herabgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während einer vorgebbaren Periodendauer aus dem Mittelwertsignal (M) in der Ruhephase das relative Maximum (M_Max) bestimmt wird und zu diesem ein vorgebbarer Wert (b) addiert wird und diese Summe als neuer Schwellwert festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während einer vorgebbaren Periodendauer aus dem Mittelwertsignal (M) das absolute Minimum (X) bestimmt wird und dieses mit einem vorgebbaren Faktor (m) multipliziert wird und zu diesem Produkt ein vorgebbarer Wert (b) addiert wird und diese Summe als neuer Schwellwert (S) festlegt wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodendauer länger als das längste zu erwartende Lärmereignis festgelegt wird und aus einem Wertebereich von 2 Minuten bis 10 Minuten gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelungszeitintervall des gleitenden Mittelwertsignals (M) aus einem Wertebereich von 0,5 Sekunden bis 10 Sekunden gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftreten kurzzeitiger, dem Lärmereignis nicht zuzuordnender Geräusche mittels einer eigenen Detektorvorrichtung (30) erkannt wird und in diesem Fall das Schließen der Gebäudeöffnung (E) vorübergehend verhindert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Detektorvorrichtung (30) aus dem verstärkten Mikrofonsignal ein Absolutwertsignal gebildet wird, anschließend aus dem Absolutwertsignal ein zeitlich gleitendes Mittelwertsignal mit einem vorgebbaren Detektionsmittelungszeitintervall gebildet wird und anschließend aus dem Mittelwertsignal ein Signal dessen zeitlicher Ableitung (Q) gebildet wird, das mit einem vorgebbaren Vergleichswert (37) verglichen wird, wobei das Schließen der Gebäudeöffnung (E) vorübergehend verhindert wird, wenn das Ableitungssignal (Q) den Vergleichswert (37) übersteigt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittelungszeitintervall kürzer festgelegt wird als das Mittelungszeitintervall für den gleitenden Mittelwert (M) und aus einem Wertebereich von 0,1 Sekunden bis 3 Sekunden gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei vorgebbare Schwellwerte (S1, S2) mittels eines zeitgesteuerten Umschalters (12) umgeschaltet werden.
Vorrichtung zur Verkehrslärmreduzierung in Gebäuden, mit der wenigstens eine Öffnung (E) des Gebäudes während einer durch das Auftreten wenigstens eines Lärmereignisses gekennzeichneten Lärmphase automatisch vorübergehend schließbar ist und während einer durch das Ausbleiben von Lärmereignissen gekennzeichneten Ruhephase öffenbar ist, aufweisend: wenigstens ein Mikrofon (A) zum Aufnehmen einer zu analysierenden Geräuschkulisse, einen Verstärker zum Verstärken eines vom Mikrofon (A) ausgegebenen Mikrofonsignals, eine Absolutwertvorrichtung (3) zum Bilden eines Absolutwertsignals aus dem verstärkten Mikrofonsignal, eine Mittelungsvorrichtung (4) zum Bilden eines zeitlich gleitenden Mittelwertsignals (M) mit einem vorgebbaren Mittelungszeitintervall aus dem Absolutwertsignal, eine Vergleichsvorrichtung (5) zum Vergleichen des Mittelwertsignals (M) mit einem vorgebbaren Schwellwert (S), eine Antriebsvorrichtung (D) zum Öffnen und Schließen der Gebäudeöffnung (E) gekennzeichnet durch einen Schwellwertgenerator (15), der eingerichtet ist, den Schwellwert (S) automatisch an das Mittelwertsignal (M) in der Ruhephase anzupassen, wobei der Schwellwert (S) bei steigendem Mittelwertsignal (M) angehoben wird und bei fallendem Mittelwertsignal (M) herabgesetzt wird.