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Stand der Technik
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Aus der
US 5,646,844 A ist bereits ein Verfahren zur Echtzeitüberwachung und Koordination verschiedener Baumaschinen auf einer Baustelle bekannt. Hierbei werden über GPS-Ortung bestimmte Positionen der Baumaschinen erfasst und gemeinsam ausgewertet, um eine Echtzeitdarstellung der dreidimensionalen Positionen der Maschinen im Raum auf der Baustelle zu erhalten und einem Benutzer in einer Anzeige darzustellen. Hierbei wird auf ein Datenmodell der Baustelle zurückgegriffen. Ferner ist es auch möglich, durch Zugriff auf die Positionsdaten die Maschinen automatisch zu steuern.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung von Arbeitsschwerpunkten und/oder Gefahrenstellen auf einer Baustelle hat demgegenüber den Vorteil, dass erfasste Positionen von Arbeitsmitteln, beweglichen Geräten oder Kleidungsstücken von Arbeitskräften auf einer Baustelle definierten Teilbereichen der Baustelle zugeordnet werden und für diese Teilbereiche jeweils eine Aufenthaltsdichte bestimmt wird. Überschreitet die erfasste Aufenthaltsdichte einen vorgegebenen Wert, so wird eine Warnung ausgegeben. Ein Benutzer kann somit denjenigen Bereich der Baustelle, der eine besonders hohe Aufenthaltsdichte an Geräten, Arbeitsmitteln oder arbeitenden Personen aufweist, nunmehr genauer untersuchen, ob eine kritische Situation ein Eingreifen erforderlich macht. Denn eine Baustelle ist aufgrund der naturgemäß häufig auftretenden Änderungen und auch gegebenenfalls aufgrund ihrer Größe für eine Überwachung durch eine zentrale Leitstelle im Regelfall recht unübersichtlich. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auch in einer unübersichtlichen Baustellensituation relevante Bereiche zu ermitteln, in denen sich besonders viele Maschinen und/oder Arbeiter aufhalten. Hierbei kann es sich beispielsweise um Bereiche handeln, in denen gerade besonders intensiv gearbeitet wird. Es kann sich jedoch auch um Bereiche handeln, in denen besondere Schwierigkeiten auftreten und die daher gerade eine hohe Menge an Ressourcen anziehen. Ferner können auch beispielsweise Bereiche ermittelt werden, die in unzulässiger Weise als Pausenbereiche genutzt werden, aber hierfür aufgrund ihrer Sicherheitslage nicht geeignet sind. Ferner können auf diese Weise auch Engstellen, z.B. ein Zulieferweg, ermittelt werden, indem sich Maschinen und/oder Mitarbeiter stauen und es somit zu einer besonders hohen Dichte kommt.
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Hierbei ist eine Analyse einzelner Daten durch einen Betrachter nicht notwendig, da in vorteilhafter Weise eine Aufenthaltsdichte von Sendern in einem vorgegebenen Teilbereich zunächst bestimmt und anschließend automatisiert ausgewertet und somit überwacht wird. Eine Warnung wird nur dann ausgegeben, wenn diese Aufenthaltsdichte einen vorgegebenen Wert überschreitet, so dass eine Bauleitung bestimmte kritische Bereiche nur dann näher inspizieren muss, wenn dieser vorgegebene Wert überschritten wird. Insbesondere ist somit auch eine Überwachung einer Baustelle möglich, wenn sich eine Person eines Überwachers nicht auf dem Gelände der Baustelle selbst, sondern in einer entfernten Zentrale befindet. Ein Risiko, bei einer Überwachung einer Baustelle einen gefährdeten oder einen für eine Überwachung relevanten Bereich zu übersehen, wird vermindert. Eine Aufmerksamkeit wird automatisch auch bei einer unübersichtlichen Baustellensituation auf relevante Bereiche gelenkt.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Insbesondere ist es vorteilhaft, eine Position der Sender dreidimensional zu erfassen, d.h., dass eine erfasste Position durch eine Höhe über Grund sowie eine Position in x-y-Richtung auf der Erdoberfläche beschrieben ist. Insbesondere für Baustellen, bei denen auch ein Hochbau vorgesehen ist, kann somit ein Baustellenraum dreidimensional und damit z.B. auch nach Stockwerken aufgelöst überwacht werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, die Aufenthaltsdichte über einen vorgegebenen Teilbereich wiederum für eine vorgegebene Zeitdauer zu mitteln. Hierdurch können kurzfristige Erhöhungen der Aufenthaltsdichte in einem Teilbereich ausgeblendet werden, so dass diese nicht zu einer unnötigen Warnung führen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, einen Kommunikationsschritt mit wenigstens einem der Sender durchzuführen, um den Sender und damit das mit dem Sender verbundene Gerät, ein mit dem Sender verbundenes Arbeitsmittel oder eine mit dem Sender verbundene Person zu identifizieren. Damit ist insbesondere bei einer ausgegebenen Warnung feststellbar, welches Gerät oder welche Person sich in dem entsprechenden Teilbereich der Baustelle befindet. Ferner ist es vorteilhaft vorgesehen, in dem Kommunikationsschritt eine insbesondere bidirektionale Kommunikation mit dem Sender aufzubauen, um gegebenenfalls entsprechende Mitteilungen an den Sender und damit an eine in der Nähe des Senders sich befindende Person zu senden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, einen Einstellungsschritt zur Aktivierung einer Überwachungskamera automatisch derart durchzuführen, dass die Überwachungskamera denjenigen Bereich beobachtet, in dem die Aufenthaltsdichte den vorgegebenen Grenzwert überschritten hat. Hierdurch kann einem Betrachter unmittelbar und ohne eine manuelle Einstellung der Überwachungskamera der entsprechende Bereich dargestellt werden, so dass gegebenenfalls geeignete Maßnahmen eingeleitet werden können.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Position der jeweiligen Sender mittels eines Triangulationsverfahrens zu bestimmen, um möglichst eine genaue Position eines Senders bestimmen zu können.
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Entsprechende Vorteile ergeben sich für eine Überwachungseinrichtung zur Ermittlung von Arbeitsschwerpunkten oder Gefahrenstellen auf einer Baustelle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Überwachungseinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer beispielhaften Funkverbindung mit zwei Sendern auf einer Baustelle,
- 2 eine beispielhafte Ausführung für einen Sender zur Kommunikation mit der Überwachungseinheit gemäß der 1,
- 3 und 4 zwei Beispiele für eine Baustelle mit mehreren Teilbereichen und darin lokalisierten Sendern,
- 5 ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Verfahrensablauf.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der 1 ist eine Überwachungseinheit 10 für eine Baustelle 11 dargestellt. Auf der Baustelle 11 befinden sich verschiedene Arbeitsgeräte sowie Personen, die Arbeiten auf der Baustelle 11 durchführen. Bei der Baustelle 11 kann es sich um eine freie Fläche handeln, auf der ein Bauwerk errichtet wird, oder um ein bereits bestehendes Bauwerk, an dem Veränderungen vorgenommen werden. Bei den Geräten handelt es sich insbesondere um bewegliche Geräte, wie beispielsweise Fahrzeuge, wie Bagger oder Lastkraftwagen, oder andere bewegliche Baumaschinen. In der 1 ist beispielhaft ein erstes Gerät 21 und ein zweites Gerät 22 dargestellt. An dem ersten Gerät 21 ist ein erster Sender 31 und am dem zweiten Gerät 22 ein zweiter Sender 32 angeordnet. Ferner können Sender auch an beweglichen Arbeitsmitteln, wie beispielsweise Elektrowerkzeugen oder hydraulisch bzw. pneumatisch betriebenen Geräten, wie beispielsweise Presslufthämmern oder Meißeln, angeordnet sein. Weiterhin ist es möglich, einen Sender jeweils auch an der Arbeitskleidung einer Person, die auf der Baustelle 11 arbeitet, anzubringen. Entsprechend können eine Vielzahl von Sendern auf der Baustelle 11 vorgesehen sein, wobei die Sender 31, 32 in der 1 lediglich beispielhaft dargestellt sind.
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Die Sender 31, 32 bestimmen eine Position beispielsweise mittels einer Satellitenortung. Da insbesondere bei einem Arbeiten innerhalb von Räumen oder neben bereits errichteten Gebäuden eine Satellitenortung möglicherweise nicht durchgeführt werden kann, ist in der 1 ein System aus einer ersten Bake 41, einer zweiten Bake 42 und einer dritten Bake 43 dargestellt, wobei die Baken 41, 42, 43 Funksignale abgeben, so dass die Sender 31, 32 eine Triangulation zu den Funk-Baken 41, 42, 43 durchführen können und somit ihre Position bestimmen können. Ggf. können eine Vielzahl von Baken zur Abdeckung des gesamten Geländes der Baustelle eingerichtet werden, z.B. auf verschiedenen Stockwerken eines zu bearbeitenden Gebäudes.
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Haben die Sender 31, 32 die Position erfasst, so senden sie die Positions-Daten über Funkverbindungen 23, 24 an die Überwachungseinheit 10, die die Signale der Sender mit einer Antenneneinheit 25 erfasst. Eine Recheneinheit 26 verarbeitet die erfassten Positionsdaten und speichert diese vorzugsweise zusammen mit einer Zeitinformation des Empfangs der jeweiligen Position des Senders und legt die empfangen Daten in einer Speichereinheit 27 ab. Ferner ordnet die Recheneinheit 26 die abgelegten Positionen einer Karte der Baustelle 11 in einem Speicher 28 zu, wobei die Baustelle 11 in verschiedene Teilbereiche unterteilt ist. Diese Teilbereiche werden initial von einem Benutzer vorgegeben, beispielsweise über eine Eingabeeinheit 29. Für die einzelnen Teilbereiche bestimmt die Recheneinheit 26 nunmehr jeweils eine Aufenthaltsdichte der Sender. Unter einer Aufenthaltsdichte ist hierbei eine Anzahl von Sendern pro Teilbereich zu verstehen.
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Ein solcher Teilbereich kann in einer ersten Ausführungsform eine Flächeneinheit auf der Erdoberfläche sein, beispielsweise eine Fläche von 2m x 2m bis 10m x 10m. Die Flächen der Teilbereiche können auch unterschiedlich groß sein. In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, sofern auch eine Höheninformation bestimmt wird, Raummaße beispielsweise von 2m x 2m x 2m bis 10m x 10m x 10m gegebenenfalls auch 20m x 20m x20m, je nach Größe der Baustelle, vorzusehen. Auch die Volumina der Raumbereiche können unterschiedlich groß sein.
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Ferner ist es auch möglich, individuell eine vorgegebene Anzahl von Sendern in den Flächenbereichen bzw. den Raumbereichen als Grenzwert vorzugeben. Für verschiedene Raum- bzw. Flächenbereiche können dabei auch unterschiedliche Grenzwerte für eine Aufenthaltsdichte, d.h. eine Anzahl von Sendern in dem jeweiligen Flächen- bzw. Raumbereich, vorgegeben sein. Die Grenzwert-Informationen sind vorzugsweise in dem Speicher 28 abgelegt.
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Ferner ist es auch möglich, die Grenzwerte für eine Aufenthaltsdichte abhängig von einer jeweiligen Situation in einer Baustelle anzupassen. Befindet sich beispielsweise in einem Bereich eine schwere Maschine, so ist es wünschenswert, dass andere Geräte oder Personen für denjenigen Zeitraum von dieser Maschine entfernt bleiben. Wird festgestellt, dass in dem Teilbereich, in dem sich die schwere Maschine befindet, die Aufenthaltsdichte erhöht ist, so ist davon auszugehen, dass Menschen gegebenenfalls zusammen mit anderen Maschinen in der Nähe der großen Maschine arbeiten. Hierdurch wird ein Gefahrenpotential erhöht, wobei durch eine ausgegebene Warnung nunmehr diesem Gefahrenpotential geeignet entgegengewirkt werden kann.
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Neben einer Steuerung über die Eingabeeinheit 29 ist es auch möglich, eine entsprechende Information der Überwachungseinheit über eine Schnittstelle 30 einem Datennetz zuzuführen.
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Wird nun für einen Teilbereich eine vorgegebene Aufenthaltsdichte überschritten, so wird an einen Benutzer beispielsweise über eine Darstellung in einer Anzeige 33 eine Warnung ausgegeben. Hierbei ist es beispielsweise möglich, durch Zugriff auf den Speicher 28 mit den verschiedenen Teilbereichen der Baustelle 11 eine Kartendarstellung zu generieren und denjenigen Teilbereich, in dem die Aufenthaltsdichte überschritten wird, in der Karte in der Anzeige 33 zu markieren. Ferner ist es auch mögliche eine Textwarnung auszugeben.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, eine Identifikation von den Sendern in dem jeweiligen Teilbereich abzufragen und eine entsprechende Identifikation in der Anzeige 33 darzustellen. Weiterhin ist es in einer Ausführungsform möglich, dass beispielsweise über die Eingabeeinheit 29 eine Kommunikationsverbindung zu einem oder mehreren Sendern aufzubauen, die sich in dem jeweiligen Teilbereich mit der erhöhten Aufenthaltsdichte befinden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass die Überwachungseinheit 10 ein Kamera-Überwachungssystem 34 ansteuert, das in der hier gezeigten Ausführungsform eine erste Kamera 35 und eine zweite Kamera 36 aufweist. In einer ersten Ausführungsform wird diejenige Kamera, hier die erste Kamera 35, aktiviert, die in Richtung desjenigen Teilbereichs der Baustelle zeigt, bei dem eine Überschreitung der vorgegebenen Aufenthaltsdichte erfasst wurde. Die zugehörige erste Kamera 35 wird aktiviert und ihr Bild wird in der Anzeige 33 dargestellt. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Kameras 35, 36 automatisch motorisch steuerbar sind. So kann die Kamera durch einen Motor verschwenkt werden und/oder es kann ein andere Brennweite eines Zoomobjektivs gewählt werden. Die Recheneinheit 26 gibt hierbei eine Information über denjenigen Teilbereich vor, bei dem eine erhöhte Aufenthaltsdichte festgestellt wird. Die motorische Ansteuerung der entsprechenden Kamera wird dann so eingestellt, dass die Kamera auf denjenigen Teilbereich der Baustelle gerichtet wird, in dem die erhöhte Aufenthaltsdichte festgestellt wurde. Ein entsprechendes, von der Kamera aufgenommenes Bild wird automatisch in der Anzeige 33 einem Betrachter dargestellt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Aufenthaltsdichte über einen vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise zwischen zwei Minuten und 20 Minuten, insbesondere zwischen 5 und 10 Minuten, zu mitteln und lediglich den Mittelwert der Aufenthaltsdichte mit einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen. Hierdurch werden gegebenenfalls unnötige Warnungen aufgrund lediglich kurzfristiger erhöhter Aufenthaltsdichten vermieden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass beispielsweise eine dreidimensionale Karte der Baustelle 11 erzeugt und in dem Speicher 28 zusammen mit den Aufenthaltsdichten, insbesondere gemäß deren zeitlichen Verlauf, gespeichert werden. Die Aufenthaltsdichten werden in eine dreidimensionale Karte, eingetragen und in der Anzeige 33 dargestellt. Insbesondere können hierbei diejenigen Bereiche hervorgehoben werden, die aktuell oder in der Vergangenheit eine erhöhte Aufenthaltsdichte aufgewiesen haben. Insbesondere ist es somit auch möglich, eine Historie derjenigen Teilbereiche darzustellen, für die Warnungen für eine erhöhte Aufenthaltsdichte in der Vergangenheit ausgegeben wurden. Mit einer Darstellung einer Verschiebung solcher Bereiche lässt sich ein Baufortschritt darstellen.
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In der 2 ist beispielhaft ein Sender 50 darstellt. Der Sender 50 weist eine erste Antenne 51 auf, mit der eine Ortung, insbesondere eine Triangulation durchgeführt wird. Das empfangene Signal wird von einer Ortungseinheit 52 verarbeitet und an eine Recheneinheit 53 weitergeleitet. Die Recheneinheit 53 überträgt die aktuelle Position, gegebenenfalls erweitert um eine Identifikation des Senders 50 an eine Sendeeinheit 54, die ein entsprechendes Signal an eine zweite Antenne 55 ausgibt. In einer weiteren Ausführungsform weist der Sender 50 ferner eine Schnittstelle 56 auf, an die beispielsweise ein Sensor 57, beispielsweise ein Sensor eines Geräts, an dem der Sender 50 angeordnet ist, angeschlossen ist. Über die Schnittstelle 56 kann die Recheneinheit 53 ein Sensorergebnis des Sensors 57 empfangen und über die Sendeeinheit 54 und die zweite Antenne 55 an die Überwachungseinheit 10 ausgeben.
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Der Sender 50 kann in einer ersten Ausführungsform ein kontinuierliches Signal über die zweite Antenne 55 aussenden. Ferner ist es auch möglich, dass der Sender 50 in regelmäßigen Abständen, beispielsweise zwischen 5 und 60 Sekunden, insbesondere 10 Sekunden, ein Signal ausgibt, um die Datenbelastung für die Überwachungseinheit 10 gering zu halten.
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In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass der Sender von der Überwachungseinheit zum Senden seiner Position aufgefordert wird. Hierbei übersendet die Überwachungseinheit 10 in einem Broadcasting-Verfahren an alle Sender eine Aufforderung zu senden, fügt aber eine Identifikation desjenigen Senders bei, der die Sendung ausführen soll. In diesem Fall ermitteln die Sender jeweils, ob sie diejenige Sender sind, die eine entsprechende Information senden sollen, wobei lediglich derjenige Sender, der zum Senden aufgefordert wird, anschließend eine entsprechende Information an die Überwachungseinheit überträgt.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Sender 50 eine Kommunikationseinheit 58 auf, mittels der eine Kommunikation zu einer Person in der Nähe des Senders 50, beispielsweise einem Bediener des entsprechenden Geräts, aufgebaut werden kann, beispielsweise eine Sprachverbindung. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kommunikationseinheit 58 auch als ein Bildschirm ausgebildet sein, auf dem Informationen, die über die Sendeeinheit 54 empfangen werden, ausgegeben werden.
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In den 3 und 4 sind beispielshaft Szenen einer Baustelle dargestellt, bei denen die Aufenthaltsdichte in verschiedenen Teilbereichen der Baustelle überwacht wird. Die Erfindung wird vorliegend am Beispiel einer zweidimensionalen Positionserfassung erläutert. In der 3 ist ein Baustellenbereich 60 dargestellt, der einen ersten Teilbereich 61, einen benachbarten zweiten Teilbereich 62, einen dritten Teilbereich 63 und einen vierten Teilbereich 64 aufweist. Die Teilbereiche 61, 62, 63, 64 grenzen jeweils aneinander. In der Ausgangssituation wird in dem ersten Teilbereich 61 ein erster Sender 71 und ein zweiter Sender 72 erfasst. In dem zweiten Teilbereich 62 befindet sich ein dritter Sender 73. In dem dritten Teilbereich 63 befindet sich ein vierter Sender 74 und ein fünfter Sender 75. In dem vierten Teilbereich 64 befindet sich ein sechster Sender 76. Für alle Teilbereiche ist es in dem vorliegenden Beispiel vorgegeben, dass eine Warnung dann ausgegeben wird, wenn mehr als drei Sender sich in einem Teilbereich aufhalten.
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Bei der Ausgangssituation gemäß der 3 ist dies für keine Teilbereiche erfüllt, so dass keine Warnung ausgegeben wird. Zu einem späteren Zeitpunkt hat sich die Situation verändert, wie es in der 4 dargestellt ist. Die Position des ersten und des sechsten Senders 71, 76 sind unverändert. Die Positionen des zweiten Senders 72, des vierten Senders 74 und des fünften Senders 75 haben sich jedoch in den zweiten Teilbereich 62 verschoben. Da auch der dritte Sender 73 zwar seine Position verändert hat, jedoch in dem zweiten Teilbereich 62 geblieben ist, wird der Grenzwert von drei Sendern pro Teilbereich mit vier Sendern im zweiten Teilbereich 62 überschritten. Somit wird eine Warnung für den zweiten Teilbereich 62 des Baustellenbereichs 60 ausgegeben.
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In der 5 ist ein beispielhaftes Verfahren dargestellt. In einem Initialisierungsschritt 80 werden die verschiedenen Sender bei einer Überwachungseinheit angemeldet. Anschließend werden in einem Erfassungsschritt 81 die Positionen der einzelnen Sender erfasst. Anschließend werden die Positionen der Sender den definierten Teilbereichen der Baustelle zugeordnet. In einem anschließenden ersten Prüfschritt 82 wird überprüft, ob für einen oder mehrere der Teilbereiche der Baustelle eine vorgegebene Aufenthaltsdichte überschritten wird. Ist dies nicht der Fall, so wird zu dem Erfassungsschritt 81 zurück verzweigt und eine erneute Positionserfassung der Sender wird durchgeführt. Ist dies jedoch der Fall, so wird zu einem Warnschritt 83 weiter verzweigt, in dem eine Warnung ausgegeben wird, beispielsweise eine Ausgabe an einen Benutzer. Dieser kann nunmehr durch einen gezielten Hinweis auf den entsprechenden Teilbereich, in dem eine zu hohe Aufenthaltsdichte vorliegt, gewarnt werden. In einer optionalen Ausführungsform wird in einem Anzeigeschritt 84 zudem eine Überwachungskamera derart aktiviert, dass derjenige Teilbereich, in dem eine zu hohe Aufenthaltsdichte festgestellt wird, einem Betrachter einer Anzeige dargestellt wird. Sind mehrere Teilbereiche betroffen, können deren Bilder beispielsweise auf mehreren Anzeigen oder alternierend oder zur Auswahl durch den Betrachter angezeigt werden. In einem anschließenden zweiten Prüfschritt 85 wird überprüft, ob die zu hohe Aufenthaltsdichte noch besteht. Ist dies der Fall, so wird zu dem Warnschritt 83 zurück verzweigt. Ist dies nicht mehr der Fall, so wird zu dem Erfassungsschritt 81 zurück verzweigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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