EP3627460B1 - Zugangssteuerungssystem - Google Patents

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EP3627460B1
EP3627460B1 EP19199144.7A EP19199144A EP3627460B1 EP 3627460 B1 EP3627460 B1 EP 3627460B1 EP 19199144 A EP19199144 A EP 19199144A EP 3627460 B1 EP3627460 B1 EP 3627460B1
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EP
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electronic
access control
control system
authorization
door
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Anatoli Stobbe
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Astra Gesellschaft fuer Asset Management mbH and Co KG
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    • G07C2209/63—Comprising locating means for detecting the position of the data carrier, i.e. within the vehicle or within a certain distance from the vehicle
    • G07C2209/64—Comprising locating means for detecting the position of the data carrier, i.e. within the vehicle or within a certain distance from the vehicle using a proximity sensor

Definitions

  • the invention relates to an access control system according to the preamble of claim 1.
  • Access control systems are common in the commercial sector to allow only authorized persons access to business premises, offices and warehouses and to deny access to others.
  • Electronic ID cards using RFID technology are held in front of a reader by persons requesting access and as soon as the electronic ID card is in the reading field, an authorization dialog takes place between the electronic ID card and the reader. If authorized, access is then released.
  • the detection devices are located in door fittings, can open or release door locks via actuators, are self-sufficiently supplied with energy via batteries and are automatically activated by means of IR sensors when people approach.
  • An authorization dialog then takes place via the Bluetooth transceiver. If authorization is confirmed, the door lock is released by the actuator.
  • an access control system in which an authorization dialog is carried out via UHF transceiver, but a wake-up signal is sent out by an LF transmitter in the vehicle to wake up the UHF transceiver in the electronic ID card, which is perceived by an LF receiver in the ID card and switched on of the UHF transceiver on the ID card is used.
  • data exchange only takes place when a person requesting access approaches one of the multiple door handles with their hand and also when the position of the electronic ID card they are carrying is determined. This is done with a capacitive proximity sensor on each door handle and an evaluation of the field strengths of several LF transmitters. However, the time for data exchange is then so short that the door cannot always be opened the first time you try to pull the door handle.
  • the invention is based on the object of creating an access control system which ensures reliable functioning even when the mental and physical abilities of the user are restricted.
  • the invention uses data transmissions both in the UHF range, namely 868 MHz, and a wake-up function and location information in the LF range, namely 125 kHz.
  • High data rates can be achieved in the UHF range achieve, so that the processing of large amounts of data can be done very quickly.
  • a high range of several meters is possible.
  • it is very difficult to predict the exact range of the communicating UHF transceivers because propagation can be affected by nearby people or objects. A reliable selection of different pairings of electronic ID cards and stationary recording devices based solely on the range is therefore not possible.
  • the propagation of electromagnetic waves is only slightly affected by objects, and if so only by large ferromagnetic masses.
  • the propagation of the field is therefore largely constant and the radius within which the LF receiver can receive and evaluate the transmission signal can be determined with great accuracy.
  • an authorization dialog would take a long time and could break off if the electronic ID card leaves the electromagnetic field. Therefore, the LF signal is only used to wake up the UHF transceiver in the electronic ID card and to transmit a location identifier of the LF transmitter, which is transmitted back during the UHF transceiver dialogue.
  • the UHF transceivers of the electronic ID cards and the stationary recording devices are therefore only switched on for the authorization dialog, which, however, requires a lot of energy, and remain in the idle state for the rest of the time, when very little energy is required.
  • the LF receiver in the electronic ID card is permanently active, but consumes little energy. Therefore, the electronic ID card can be supplied with energy from a battery for a long time and requires only a small size, which makes it possible to wear the electronic ID card in clothing or on the body, for example on the wrist as a watch or a dummy watch.
  • the LF transmitter is also designed for low energy consumption, since it is arranged together with a battery in the door fitting and this battery must be sufficient for the energy supply.
  • Stationary recording devices can be set up or supplemented without structural changes to the electrical installation. Solutions from the automotive sector are not directly transferrable, as there is a much larger battery capacity available.
  • a PIR sensor ensures that the LF transmitter is only activated if the thermal image changes due to a person approaching the door.
  • the PIR sensor consumes extremely little energy and has a much greater range than a capacitive sensor. This leaves enough time to activate the LF transmitter and complete the data exchange for identification before the person approaching the door has reached the door handle with their hand.
  • the detection device Due to the fact that the LF transmitter of the detection device is only activated by the PIR sensor at time intervals, the detection device also consumes little energy. False activations do occur when other people enter the detection area of the PIR sensor, but this is much less common than continuous operation.
  • wake-up information at the beginning of the LF transmission ensures that the LF receiver of the electronic ID card is not prompted to start its own UHF transceiver by interference fields from other transmitters.
  • the transmission power of the LF transmitter in connection with its antenna gain and the input sensitivity of the LF receiver in connection with its antenna gain should be dimensioned in such a way that the range of the LF transmission link is between 40 cm and 2 m.
  • the range of the PIR sensor is preferably as large as the range of the LF transmission path.
  • the electromagnetic field generated by the LF transmitter has a spherical characteristic and the antenna arrangement of the LF receiver also has a spherical characteristic.
  • a radius around the location of the detection device can then simply be specified, within which the entry of an electronic ID card is recognized and evaluated. This simplifies the dimensioning and adjustment of the detection areas of adjacent detection devices so that they are unambiguous and do not overlap or interfere.
  • the range can be adjusted within limits by varying the transmission power.
  • a further development provides that the electronic ID cards are assigned different authorization levels, that in a restricted authorization level the electronic ID cards are only granted a few individual authorizations, which are limited to actions that can only be carried out automatically, and that in extended authorization levels the electronic ID cards are granted further individual authorizations , due to which further actions can be carried out automatically and/or individually via an input device.
  • the electronic ID card can thus be worn on the wrist and when the resident approaches their room door and comes within the wake-up radius of the detection device, the LF signal sent out by the detection device with the location code is received by the LF receiver of the electronic ID card and after Turning on the UHF transceiver performs the authorization dialog with the UHF transceiver of the sensing device. If authorized, an actuator of a release device is then activated, which couples the door handle to the latch via a printer mechanism and allows the door to be opened by pressing the door handle. The enabling device is thus activated automatically. In the case of other doors to which the occupant does not have access, however, the door remains closed even when the door handle is pressed. In addition to releasing doors, areas can also only be monitored and alarm messages can be sent.
  • stationary detection devices can be arranged at the entrances or exits of an area to be monitored and can be coupled to door controls and/or to a registration and/or alarm device.
  • Additional detection devices can be connected to a registration and/or alarm center by wire, via LAN or via a network using UHF or WLAN transceivers. It is also possible to use the same UHF radio link as is used by the recording devices for the authorization dialogue with the electronic ID cards.
  • the transceivers of the stationary sensing devices have a collision resolution routine.
  • the drawing shows representations of an access control system, which is particularly suitable for care facilities with disoriented residents. It grants residents easy access to their own rooms, but prevents access to other people's rooms.
  • the nursing staff on the other hand, is given access to all rooms and other rooms and areas that disoriented residents should not enter. Oriented residents are also able to access rooms and areas that should remain inaccessible to disoriented residents.
  • an access control system is shown as a block diagram, in the upper part of which a detection device 10 and in the lower part of which an electronic ID card 12 are arranged.
  • the detection device 10 includes an LF transmitter 14, a UHF transceiver 16, a controller 18, an actuator 20 as a motor drive and a PIR sensor 22.
  • the electronic ID card includes an LF receiver 24, a UHF transceiver 26 and a controller 28 and optionally a keyboard 30.
  • a change in the thermal image is recognized by the PIR sensor 22 of the relevant detection device 10 and the controller 18 causes the LF transmitter 14 to repeatedly send a location identifier and the UHF transceiver 16 to put in an operating state.
  • the range of the LF signal is approximately the same as the detection range of the PIR sensor 22, so that an electronic ID card 12 carried by the person simultaneously enters the reading field of the detection device 10 when the location identifier is sent.
  • the LF receiver 24 of the electronic ID card 12 then receives the location identifier, whereupon the controller 28 places the UHF transceiver 26 in an operational state and forwards the received location identifier to the UHF transceiver 26 for retransmission.
  • the UHF transceiver 26 of the electronic ID card 12 and the UHF transceiver 16 of the detection device 10 now carry out an authorization dialog in which the location identifier is transmitted to the detection device 10 in conjunction with a user ID of the person to whom the electronic ID card 12 is assigned.
  • the control device 18 evaluates the result. If the occupant stands in front of his own room door, authorization is recognized and an actuator 20 in the form of a drive motor is actuated by the controller 18, which couples a door handle with a handle mechanism. The resident can then open the door to their room by pressing the door handle. If, on the other hand, the occupant is standing in front of someone else's room door or another door to which he/she has no access, the request for access is rejected because the actuator 20 is not actuated by the controller 18 .
  • the electronic ID card is activated, i.e. its UHF transceiver 26 is only switched on within a radius of between 40 cm and 2 m around the detection device.
  • the LF range propagation is changed only slightly by objects in the reading field, so that the geometry of the reading field can be defined very precisely.
  • the antennas of the LF transmitters of the detection devices have omnidirectional characteristics and can be adjusted in such a way that they do not overlap with detection devices in neighboring rooms.
  • the antennas of the LF receivers of the electronic ID cards also have omnidirectional characteristics and receive the reading field with the same field strength regardless of their orientation in space.
  • the UHF radio link enables a higher data rate and is therefore suitable for a dialogue in which more extensive data can also be transmitted. A longer range is also achieved, although this can vary greatly due to reflections and attenuation.
  • the UHF transceivers require more energy than an LF receiver or a clocked LF transmitter and are therefore only switched on when the approach of an electronic ID card to a detection device is detected by a PIR sensor registering a thermal image changed by a user of the ID card .
  • disoriented residents While a disoriented resident only has a restricted level of authorization, for example only being able to open their own room door, non-disoriented residents and especially the staff can receive more extensive individual authorizations.
  • the actuator 20 can be controlled automatically without any further possibility of intervention, while persons with further authorizations can also or alternatively carry out manual actions, for which purpose an input device 30, for example in the form of a keyboard, is provided on their electronic ID card 12.
  • the door fitting 32 for receiving a detection device 34.
  • the door fitting 32 includes a door handle 40, which can only be pressed empty in the absence of authorization without the door being able to be opened, but which is coupled to a handle mechanism when authorized and then withdrawn when actuated the trap allows.
  • a cover 36 which is permeable to high-frequency fields and behind which the detection device with the antennas of the UHF transceiver 16 and the LF transmitter 14 is arranged.
  • the cover 36 also has an opening 38 for the PIR sensor.
  • FIG 3 shows a watch 42 to be worn on the wrist, which can also be designed as a dummy and has no operating elements, as an embodiment of an electronic identity card 12 for a disoriented person.
  • FIG. 4 shows a tag 44 as an embodiment of an electronic ID card 12, which tag can be worn on a bunch of keys, on a collar or in a pocket of clothing.
  • This electronic ID card 12 can have additional authorization levels and has a keyboard 46 to activate additional actions.
  • FIG. 5 shows a schematic floor plan of a care facility with arrangements of detection devices. From a hallway 64 two rooms 60 and 62 are accessible via doors. Door fittings 32 and 32' are equipped with detection devices 10, respectively. Another detection device 48 is located on the door control of an automatic door at the end of the corridor and another detection device 54 is also located on an automatic door at an exit to the outside area 66. Finally, there is still a detection device 52 at the property entrance. However, the detection devices 52 do not control doors via their actuator, but rather an alarm system.
  • the detection devices 48 and 54 in the door controls of the automatic doors are preferably supplied with energy from the house network.
  • PIR sensors can be dispensed with here and the LF transmitter can transmit repeatedly at intervals. Since the detection device 52 does not have to be accommodated in a door fitting, it can also be operated with a somewhat larger battery for the extended detection range. A PIR sensor is then useful. However, operation from the home network without a PIR sensor is also possible.
  • the reading field is shown by a dashed circle, in which persons with electronic ID cards are recognized and recorded.
  • the size of these reading fields can be adjusted by changing the transmission power of the LF transmitters of the detection devices. With larger reading fields, for example at the exit to the outside area, it can happen that several people are there at the same time.
  • anti-collision routines in the controls of the detection devices faults in the detection can be eliminated by simultaneous transmission.
  • the detection devices can be operated independently and therefore do not need to be integrated into the electrical installation. It is possible to integrate them wirelessly into a network, for example using the existing UHF radio links and additional UHF transceivers and/or additional WLAN transceivers and WLAN hotspots.
  • WLAN hotspots 50 and 56 are therefore arranged indoors and outdoors for forwarding to a central registration device 58 .
  • the detection devices can also be designed in such a way that they emit beacon identifiers at intervals of about 1 hour, which the registration device 58 uses to check their presence and functionality. Such emissions in the HF range thus enable the monitoring of the detection devices without significantly increasing their energy requirements.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zugangssteuerungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zugangssteuerungssysteme sind im gewerblichen Bereich üblich, um nur autorisierten Personen den Zugang zu Geschäftsräumen, Büros und Lagern zu ermöglichen und anderen den Zugang zu verwehren. Dabei werden elektronische Ausweise in RFID-Technik von zugangsbegehrenden Personen vor ein Lesegerät gehalten und sobald sich der elektronische Ausweis im Lesefeld befindet, erfolgt ein Autorisierungsdialog zwischen dem elektronischen Ausweis und dem Lesegerät. Im Falle der Berechtigung wird dann ein Zugang freigegeben.
  • Bei Pflegeeinrichtungen mit desorientierten Bewohnern würde jedoch eine Anwendung der bekannten Zugangssteuerungssysteme scheitern, wenn Bewohner die Handhabung der elektronischen Ausweise nicht beherrschen.
  • Zur Vereinfachung der Zugangsprozedur bei Zugangssteuerungssystemen ist aus der EP 2 434 463 A2 bekannt, elektronische Ausweise und Erfassungsvorrichtungen mit Bluetooth-Transceivern einzusetzen. Die Erfassungsvorrichtungen befinden sich in Türbeschlägen, können über Aktoren Türschlösser öffnen oder zum Öffnen freigeben, werden über Batterien autark mit Energie versorgt und mittels IR-Sensoren bei Annährung von Personen automatisch aktiviert. Es erfolgt dann über die Bluetooth-Transceiver ein Autorisierungsdialog. Im Falle einer bestätigten Berechtigung wird das Türschloss durch den Aktor freigegeben.
  • Bei Kraftfahrzeugen mit schlüssellosem Zugang ist, wie in der EP 1 388 469 A1 beschrieben, ein Zugangskontrollsystem bekannt, bei dem ein Autorisierungsdialog über UHF Transceiver durchgeführt wird, zum Wecken des UHF-Transceivers im elektronischen Ausweis aber von einem LF-Sender im Fahrzeug ein Wecksignal ausgesendet wird, das von einem LF-Empfänger im Ausweis empfanden und zum Einschalten des ausweisseitigen UHF-Transceivers verwendet wird. Diese Maßnahmen dienen dazu, einen Missbrauch durch ein Datenrelais zu verhindern. Bei dem bekannten Zugangskontrollsystem findet ein Datenaustausch erst dann statt, wenn sich eine zugangsbegehrende Person mit der Hand einem der mehrfach vorhandenen Türgriffe nähert und ferner durch eine Ermittlung der Position des mitgeführten elektronischen Ausweises. Dies geschieht mit einem kapazitiven Näherungssensor an jedem Türgriff und einer Auswertung der Feldstärken mehrerer LF-Sender. Die Zeit für einen Datenaustausch ist dann allerdings so gering, dass sich die Tür nicht immer beim ersten Versuch, am Türgriff zu ziehen, öffnen lässt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zugangssteuerungssystem zu schaffen, das auch bei Einschränkungen der geistigen und körperlichen Fähigkeiten der Benutzer eine zuverlässige Funktion gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Zugangssteuerungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale dieses Anspruchs gelöst.
  • Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Im Gegensatz zu üblichen Zugangssteuerungssystemen mit Datenübertragungen in nur einem Frequenzbereich nutzt die Erfindung Datenübertragungen sowohl im UHF-Bereich, nämlich 868 MHz, als auch eine Weckfunktion und Ortsinformationen im LF-Bereich, nämlich 125 kHz. Im UHF Bereich lassen sich hohe Datenraten erzielen, so dass die Verarbeitung umfangreicher Datenmengen sehr schnell erfolgen kann. Außerdem ist eine hohe Reichweite über mehrere Meter möglich. Allerdings lässt sich die genaue Reichweite der kommunizierenden UHF-Transceiver nur sehr schwer vorhersagen, da die Ausbreitung durch Personen oder Gegenstände in der Nähe beeinflusst werden kann. Eine zuverlässige Selektion unterschiedlicher Paarungen von elektronischen Ausweisen und stationären Erfassungsgeräten allein über die Reichweite ist daher nicht möglich.
  • Im LF Bereich hingegen wird die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen nur sehr wenig von Gegenständen beeinträchtigt und wenn, auch nur von großen ferromagnetischen Massen. Die Ausbreitung des Feldes ist daher weitgehend konstant und es lässt sich mit hoher Genauigkeit bestimmen, innerhalb welchen Radius der LF-Empfänger das Sendesignal empfangen und auswerten kann. Da im LF Bereich allerdings nur geringe Datenraten möglich sind, würde ein Autorisierungsdialog lange dauern und könnte abbrechen, wenn der elektronische Ausweis das elektromagnetische Feld verlässt. Daher wird das LF-Signal nur dazu verwendet, den UHF-Transceiver im elektronischen Ausweis zu wecken und eine Ortskennung des LF-Senders zu übermitteln, die beim Dialog der UHF-Transceiver rückübermittelt wird. Die UHF-Transceiver der elektronischen Ausweise und der stationären Erfassungsgeräte werden somit nur für den Autorisierungsdialog eingeschaltet, der allerdings viel Energie benötigt, und bleiben in der übrigen Zeit im Ruhezustand, in der sie nur sehr wenig Energie benötigt wird.
  • Der LF-Empfänger im elektronischen Ausweis ist zwar dauerhaft aktiv, verbraucht aber wenig Energie. Daher lässt sich der elektronische Ausweis über lange Zeit mit Energie aus einer Batterie versorgen und erfordert nur eine geringe Baugröße, die es ermöglicht, den elektronischen Ausweis in der Kleidung oder am Körper, zum Beispiel am Handgelenk als Uhr oder Uhr-Attrappe, zu tragen.
  • Auch der LF-Sender ist auf einen geringen Energieverbrauch ausgerichtet, da er gemeinsam mit einer Batterie im Türbeschlag angeordnet ist und diese Batterie zur Energieversorgung ausreichen muss. Stationäre Erfassungsvorrichtungen können so ohne bauliche Veränderungen der Elektroinstallation eingerichtet oder ergänzt werden. Lösungen aus dem Kraftfahrzeugbereich sind nicht direkt übertragbar, da dort eine wesentlich größere Batteriekapazität zur Verfügung steht.
  • Ein PIR-Sensor sorgt dafür, dass der LF Sender nur dann aktiviert wird, wenn sich das Wärmebild durch eine der Tür nähernde Person ändert. Der PIR-Sensor verbraucht extrem wenig Energie und hat eine wesentlich größere Reichweite als ein kapazitiver Sensor. Damit bleibt ausreichend Zeit, den LF Sender zu aktivieren und den Datenaustausch zur Identifikation abzuschließen, ehe die sich der Tür nähernde Person mit der Hand den Türgriff erreicht hat.
  • Dadurch, dass der LF-Sender der Erfassungsvorrichtung durch den PIR Sensor nur in Zeitabständen aktiviert wird, verbraucht die Erfassungsvorrichtung ebenfalls nur wenig Energie. Fehlaktivierungen treten zwar auf, wenn andere Personen den Erfassungsbereich des PIR-Sensors betreten, dies ist aber wesentlich seltener als ein Dauerbetrieb.
  • Weiterhin sorgt eine Weckinformation am Anfang der LF-Sendung dafür, dass der LF-Empfänger des elektronischen Ausweises nicht bereits durch Störfelder anderer Sender veranlasst wird, seinen eigenen UHF-Transceiver zu starten.
  • Die Sendeleistung des LF-Senders in Verbindung mit dessen Antennengewinn und die Eingangsempfindlichkeit des LF-Empfängers in Verbindung mit dessen Antennengewinn sollte so bemessen sein, dass die Reichweite der LF-Übertragungsstrecke zwischen 40 cm und 2 m beträgt.
  • Es ist bei dieser Reichweite zu erwarten, dass eine Erfassung auch dann stattfinden kann, wenn der elektronische Ausweis sich gerade an der der Erfassungsvorrichtung abgewandten Seite des Körpers des Benutzers befindet. Weiterhin wird verhindert, dass die UHF-Transceiver von elektronischen Ausweisen und Erfassungsvorrichtungen unnötig aktiviert werden, wenn Bewohner oder Personal ohne Zutrittswunsch lediglich Flure entlang gehen.
  • Vorzugsweise ist die Reichweite des PIR-Sensors so groß wie die Reichweite der LF-Übertragungsstrecke.
  • Dadurch wird gewährleistet, dass bei Eintritt in den Erfassungsbereich des PIR-Sensors auch das Signal des LF-Senders vom LF-Empfänger des elektronischen Ausweises empfangen und ausgewertet werden kann.
  • Weiter vorzugsweise weist das vom LF-Sender erzeugte elektromagnetische Feld eine Kugelcharakteristik auf und die Antennenanordnung des LF Empfängers weist ebenfalls eine Kugelcharakteristik auf.
  • Es lässt sich dann einfach ein Radius um den Ort der Erfassungsvorrichtung angeben innerhalb dessen der Eintritt eines elektronischen Ausweises erkannt und ausgewertet wird. Dies vereinfacht die Bemessung und Justierung der Erfassungsbereiche benachbarter Erfassungsvorrichtungen, so dass diese eindeutig sind und sich nicht überlappen oder stören.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann die Reichweite durch Variation der Sendeleistung in Grenzen einstellbar sein.
  • Dadurch ist es möglich, die Funktion und damit auch den Energieverbrauch insbesondere der Erfassungsvorrichtungen an die örtlichen Gegebenheiten und an Gewohnheiten der Bewohner anzupassen.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass den elektronischen Ausweisen unterschiedliche Berechtigungsstufen zugewiesen sind, dass in einer eingeschränkten Berechtigungsstufe den elektronischen Ausweisen nur wenige individuelle Berechtigungen erteilt sind, die auf nur automatisch ausführbare Aktionen beschränkt sind und dass in erweiterten Berechtigungsstufen den elektronischen Ausweisen weitere individuelle Berechtigungen erteilt sind, aufgrund der weitere Aktionen automatisch und/oder individuell über eine Eingabevorrichtung ausführbar sind.
  • Bei desorientierten Bewohnern kann somit der elektronische Ausweis am Handgelenk getragen werden und wenn der Bewohner sich seiner Zimmertür nähert und in den Weckradius der Erfassungsvorrichtung gelangt, wird das von der Erfassungsvorrichtung ausgesandte LF-Signal mit der Ortskennung vom LF-Empfänger des elektronischen Ausweises empfangen und nach Einschalten des UHF-Transceivers der Autorisierungsdialog mit dem UHF-Transceiver der Erfassungsvorrichtung ausgeführt. Bei Berechtigung wird dann ein Aktor einer Freigabevorrichtung aktiviert, die den Türdrücker über einen Druckermechanismus mit der Falle koppelt und durch Drücken des Türdrückers das Öffnen der Tür ermöglicht. Das Aktivieren der Freigabevorrichtung erfolgt somit automatisch. Bei anderen Türen, zu denen der Bewohner keinen Zutritt hat, bleibt die Tür jedoch auch bei Drücken des Türdrückers geschlossen. Neben der Freigabe von Türen können Bereiche auch lediglich überwacht werden und Alarmmeldungen abgesetzt werden.
  • Bewohner ohne Einschränkungen können elektronische Ausweise mit sich führen, die erweiterte Berechtigungen umfassen, zum Beispiel auch das Verlassen der Pflegeeinrichtung. Pflegepersonal und andere Beschäftigte können darüber hinaus zusätzliche Berechtigungen erhalten, wobei die Möglichkeit besteht, auch durch eine Tastatur wahlweise Aktionen auszuführen, wie individuelles Öffnen weiterer Türen oder Aufzüge.
  • Weitere Ausführungen von stationären Erfassungsvorrichtungen können an Ein- oder Ausgängen eines zu überwachenden Bereichs angeordnet sein und mit Türsteuerungen und/oder mit einer Registrierungs- und/oder Alarmierungsvorrichtung gekoppelt sein.
  • Hierbei kann es sich um Gemeinschaftsräume oder Bereiche außerhalb des Gebäudes handeln, die ebenfalls über Türen zugänglich sind oder auch solche Bereiche, die nur darauf überwacht werden, ob Bewohner sich unbeaufsichtigt entfernen wollen.
  • Zusätzliche Erfassungsvorrichtungen können drahtgebunden, mittels LAN oder mittels UHF- oder WLAN-Transceivern über ein Netzwerk mit einer Registrierungs- und/oder Alarmzentrale verbunden sein. Dabei ist es auch möglich, die gleiche UHF-Funkstrecke zu nutzen, wie sie die Erfassungsvorrichtungen beim Autorisierungsdialog mit den elektronischen Ausweisen verwenden.
  • Dadurch ist es auch möglich, die Funktion autarker stationärer Erfassungsvorrichtungen oder auch elektronischer Ausweise zu überwachen, um zum Beispiel gescheiterte Zugangsversuche zu registrieren.
  • Vorzugsweise verfügen die Transceiver der stationären Erfassungsvorrichtungen über eine Kollisionsauflösungsroutine.
  • Dadurch ist es möglich, Zugangswünsche oder andere Vorgänge auch dann zu erfassen, wenn sich eine Mehrzahl von Bewohnern gerade in einem Überwachungsbereich aufhält und Autorisierungsdialoge gleichzeitig angestoßen werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben ist.
    • Fig. 1
    zeigt ein Blockschaltbild eines Zugangssteuerungssystem nach der Erfindung,
    Fig. 2
    zeigt einen Türbeschlag zur Aufnahme einer Erfassungsvorrichtung,
    Fig. 3 und 4
    zeigen Varianten von elektronischen Ausweisen,
    Fig. 5
    zeigt einen schematischen Grundriss einer Pflegeeinrichtung mit Anordnungen von Erfassungsvorrichtungen.
  • Die Zeichnung zeigt Darstellungen eines Zugangssteuerungssystems, welches besonders für Pflegeeinrichtungen mit desorientierten Bewohnern geeignet ist. Es gewährt den Bewohnern einen einfachen Zugang zu ihren eigenen Zimmern, verhindert aber den Zugang zu fremden Zimmern. Dem Pflegepersonal hingegen wird der Zugang zu allen Zimmern und weiteren Räumen und Bereichen ermöglicht, die desorientierte Bewohner nicht betreten sollen. Auch orientierten Bewohnern stehen Räume und Bereiche zum Betreten zur Verfügung, die für desorientierte Bewohner unzugänglich bleiben sollen.
  • In Fig. 1 ist ein Zugangssteuerungssystem als Blockschaltbild dargestellt, in dessen oberem Teil eine Erfassungsvorrichtung 10 und in dessen unterem Teil ein elektronischer Ausweis 12 angeordnet sind. Die Erfassungsvorrichtung 10 umfasst einen LF-Sender 14, einen UHF-Transceiver 16, eine Steuerung 18, einen Aktor 20 als motorischen Antrieb und einen PIR-Sensor 22. Der elektronische Ausweis umfasst einen LF-Empfänger 24, einen UHF Transceiver 26, eine Steuerung 28 und optional eine Tastatur 30.
  • Bewohner und Personal führen elektronische Ausweise 12 mit sich, während stationäre Erfassungsvorrichtungen 10 an den Zimmertüren der Bewohner sowie an weiteren Türen oder Türsteuerungen angeordnet sind. Im Normalfall befinden sich die elektronischen Ausweise und Erfassungsvorrichtungen in einem Ruhezustand, in welchem der größte Teil der elektronischen Schaltungen ausgeschaltet ist und somit der Gesamtenergiebedarf sehr gering ist. Lediglich der PIR Sensor 22 jeder Erfassungsvorrichtung und der LF-Empfänger 24 jedes elektronischen Ausweises sind aktiv.
  • Nähert sich eine Person mit einem elektronischen Ausweis 12 einer Erfassungsvorrichtung 10, wird eine Änderung des Wärmebildes vom PIR-Sensor 22 der betreffenden Erfassungsvorrichtung 10 erkannt und über die Steuerung 18 der LF-Sender 14 veranlasst, wiederholt eine Ortskennung zu senden und den UHF-Transceiver 16 in einen Betriebszustand zu versetzen. Die Reichweite des LF-Signals ist etwa gleich groß wie der Erfassungsbereiche des PIR-Sensors 22, so dass ein von der Person mitgeführter elektronischer Ausweis 12 gleichzeitig ins Lesefeld der Erfassungsvorrichtung 10 gelangt, wenn die Ortskennung gesendet wird. Der LF-Empfänger 24 des elektronischen Ausweises 12 empfängt dann die Ortskennung, woraufhin die Steuerung 28 den UHF-Transceiver 26 in einen Betriebszustand versetzt und die empfangene Ortskennung an den UHF-Transceiver 26 zur Rückübermittlung weiterleitet. Der UHF-Transceiver 26 des elektronischen Ausweises 12 und der UHF-Transceiver 16 der Erfassungsvorrichtung 10 führen nun einen Autorisierungsdialog aus, in dem die Ortskennung in Verbindung mit einer Benutzerkennung der Person, der der elektronische Ausweis12 zugeordnet ist, an die Erfassungsvorrichtung 10 übertragen wird. Von der Steuervorrichtung 18 wird das Ergebnis ausgewertet. Steht der Bewohner vor seiner eigenen Zimmertür, wird eine Berechtigung erkannt und durch die Steuerung 18 ein Aktor 20 in Form eines Antriebsmotors betätigt, der einen Türdrücker mit einer Drückermechanik einkoppelt. Der Bewohner kann dann durch Drücken des Türdrückers die Tür zu seinem Zimmer öffnen. Steht der Bewohner hingegen vor einer fremden Zimmertür oder einer anderen Tür, zu der er keinen Zutritt hat, wird das Zugangsbegehren abgewiesen, in dem der Aktor 20 nicht durch die Steuerung 18 betätigt wird.
  • Durch die Aufteilung in eine LF-Funkstrecke im Frequenzbereich 125 kHz und in eine UHF-Funkstrecke im Frequenzbereich von 868 MHz erfolgt das Aktivieren des elektronischen Ausweises, also das Einschalten dessen UHF-Transceivers 26 nur in einem Radius zwischen 40 cm und 2 m um die Erfassungsvorrichtung. Im LF-Bereich wird nämlich die Ausbreitung durch Gegenstände im Lesefeld nur wenig verändert, so dass die Geometrie des Lesefeldes sehr genau festgelegt werden kann. Die Antennen der LF-Sender der Erfassungsvorrichtungen haben Kugelcharakteristik und können so justiert werden, dass sich keine Überlappungen mit Erfassungsvorrichtungen benachbarter Zimmer ergeben. Auch die Antennen der LF Empfänger der elektronischen Ausweise haben Kugelcharakteristik und empfangen das Lesefeld mit gleicher Feldstärke unabhängig von ihrer Ausrichtung im Raum. Aufgrund der bei niedrigen Frequenzen ebenfalls niedrigen Datenrate findet nur eine Übermittlung in einer Richtung von der Erfassungsvorrichtung zum elektronischen Ausweis statt. Dabei wird lediglich die Ortskennung der Erfassungsvorrichtung übertragen. Da diese Übertragung wiederholt wird, kann auf einen Dialog verzichtet werden und es wird davon ausgegangen, dass bei mehreren Übertragungen zumindest einmal die Ortskennung richtig empfangen und ausgewertet werden kann.
  • Die UHF-Funkstrecke ermöglicht hingegen eine höhere Datenrate und eignet sich somit für einen Dialog, bei dem auch umfangreichere Daten übermittelt werden können. Auch wird eine höhere Reichweite erzielt, die allerdings aufgrund von Reflexionen und Dämpfungen stark variieren kann. Die UHF-Transceiver benötigen mehr Energie als ein LF Empfänger oder ein getakteter LF-Sender und werden daher nur eingeschaltet, wenn die Annäherung eines elektronischen Ausweises an eine Erfassungsvorrichtung dadurch erkannt wird, dass ein PIR-Sensor ein durch einen Benutzer des Ausweises verändertes Wärmebild registriert.
  • Während ein desorientierter Bewohner nur eine eingeschränkte Berechtigungsstufe hat, also zum Beispiel nur seine eigene Zimmertür öffnen darf, können nicht desorientierte Bewohner und besonders das Personal weitergehende individuelle Berechtigungen erhalten. Bei desorientierten Bewohnern kann das Steuern des Aktors 20 automatisch ohne weitere Eingriffsmöglichkeit erfolgen, während Personen mit weitergehenden Berechtigungen zusätzlich oder alternativ auch manuelle Aktionen ausführen können, wozu auf deren elektronischen Ausweis 12 eine Eingabevorrichtung 30, zum Beispiel in Form einer Tastatur, vorgesehen ist.
  • Fig. 2 zeigt einen Türbeschlag 32 zur Aufnahme einer Erfassungsvorrichtung 34. Der Türbeschlag 32 umfasst einen Türdrücker 40, der bei fehlender Berechtigung nur leer gedrückt werden kann, ohne dass die Tür geöffnet werden kann, bei Berechtigung aber mit einem Drückermechanismus gekoppelt wird und dann bei Betätigung ein Rückziehen der Falle ermöglicht. Im oberen Teil des Schließblechs befindet sich eine für hochfrequente Felder durchlässige Abdeckung 36, hinter der die Erfassungsvorrichtung mit den Antennen des UHF-Transceivers 16 und des LF-Senders 14 angeordnet ist. Die Abdeckung 36 weist außerdem eine Öffnung 38 für den PIR-Sensor auf.
  • Fig. 3 zeigt als Ausführung eines elektronischen Ausweises 12 für eine desorientierte Person eine am Handgelenk zu tragende Uhr 42, die auch als Attrappe ausgebildet sein kann, und keine Bedienungselemente aufweist.
  • Fig. 4 zeigt als Ausführung eines elektronischen Ausweises 12 einen Anhänger 44, der am Schlüsselbund, an einem Halsband oder auch so in einer Tasche der Kleidung getragen werden kann. Dieser elektronische Ausweis 12 kann weitere Berechtigungsstufen haben und verfügt zur Aktivierung weiterer Aktionen über eine Tastatur 46.
  • Fig. 5 zeigt einen schematischen Grundriss einer Pflegeeinrichtung mit Anordnungen von Erfassungsvorrichtungen. Von einem Flur 64 aus sind zwei Zimmer 60 und 62 über Türen zugänglich. Türbeschläge 32 und 32' sind jeweils mit Erfassungsvorrichtungen 10 ausgestattet. Eine weitere Erfassungsvorrichtung 48 befindet sich an der Türsteuerung einer Automatiktür am Ende des Flurs und ebenfalls eine weitere Erfassungsvorrichtung 54 befindet sich an einer Automatiktür an einem Ausgang zum Außenbereich 66. Schließlich befindet sich noch eine Erfassungsvorrichtung 52 am Grundstückseingang. Die Erfassungsvorrichtungen 52 steuert über ihren Aktor allerdings keine Türen, sondern eine Alarmanlage.
  • Die Erfassungsvorrichtungen 48 und 54 in den Türsteuerungen der Automatiktüren werden vorzugsweise mit Energie aus dem Hausnetz versorgt. Hier kann auf PIR-Sensoren verzichtet werden und der LF-Sender in Zeitabständen wiederholt senden. Da die Erfassungsvorrichtung 52 nicht in einem Türbeschlag untergebracht werden muss, kann auch sie mit einer dann etwas größeren Batterie für den erweiterten Erfassungsbereich betrieben werden. Ein PIR-Sensor ist dann zweckmäßig. Möglich ist jedoch auch ein Betrieb aus dem Hausnetz ohne PIR-Sensor.
  • Bei allen Erfassungsvorrichtungen ist durch einen gestrichelten Kreis das Lesefeld gezeigt, indem Personen mit elektronischen Ausweisen erkannt und erfasst werden. Durch verändern der Sendeleistung der LF-Sender der Erfassungsvorrichtungen kann die Größe dieser Lesefelder angepasst werden. Bei größeren Lesefeldern, zum Beispiel am Ausgang zum Außenbereich, kann es vorkommen, dass sich dort mehrere Personen gleichzeitig aufhalten. Durch Antikollisionsroutinen der Steuerungen der Erfassungsvorrichtungen können Störungen bei der Erfassung durch gleichzeitiges Senden beseitigt werden.
  • Die Erfassungsvorrichtungen können aufgrund ihres geringen Energiebedarfs autark betrieben werden und benötigen daher keine Integration in die Elektroinstallation. Es besteht die Möglichkeit, sie drahtlos in ein Netzwerk einzubinden, zum Beispiel durch die vorhandenen UHF-Funkstrecken und zusätzliche UHF-Transceiver und/oder durch zusätzliche WLAN-Transceiver und WLAN-Hotspots. Zur Weiterleitung an eine zentrale Registriervorrichtung 58 sind daher im Innen- und Außenbereich WLAN-Hotspots 50 und 56 angeordnet.
  • Die Erfassungsvorrichtungen können auch so ausgebildet sein, dass sie in Zeitabständen von etwa 1 Stunde Beacon-Kennungen aussenden mittels der die Registriervorrichtung 58 deren Anwesenheit und Funktionsfähigkeit überprüft. Derartige Aussendungen im HF-Bereich ermöglichen so die Überwachung der Erfassungsvorrichtungen, ohne deren Energiebedarf wesentlich zu erhöhen. Bezugszeichenliste
    10 Erfassungsvorrichtung 50 WLAN-Hotspot
    12 elektronische Ausweis 52 Erfassungsvorrichtung
    14 LF-Sender 54 Erfassungsvorrichtung
    16 UHF-Transceiver 56 WLAN-Hotspot
    18 Steuerung 58 Registrier-, Alarm ierungsvorrichtung
    20 Aktor
    22 PIR-Sensor 60 Zimmer
    24 LF-Empfänger 62 Zimmer
    26 UHF-Transceiver 64 Flur
    28 Steuerung 66 Außenbereich
    30 Eingabevorrichtung, Tastatur
    32 Türbeschlag
    34 Erfassungsvorrichtung
    36 Abdeckung
    38 Öffnung
    40 Türdrücker
    42 Uhr
    44 Anhänger
    46 Tastatur
    48 Erfassungsvorrichtung

Claims (9)

  1. Zugangssteuerungssystem, bestehend aus von Personen mitgeführten elektronischen Ausweisen (12) und stationären Erfassungsvorrichtungen (10), wobei bei Annäherung einer Person an eine stationäre Erfassungsvorrichtung (10) ein Autorisierungsdialog stattfindet und bei Autorisierung eine Freigabevorrichtung aktivierbar ist, wobei jeder elektronische Ausweis (12) einen Transceiver und eine Steuerung (28) enthält und jede Erfassungsvorrichtung (10) einen Transceiver, eine Steuerung (18) und einen Aktor (20) zur Türfreigabe enthält, wobei Erfassungsvorrichtungen (10) autark in Türbeschläge (32) integriert sind, über eine jeweils in den Türbeschlag (32) größenmäßig passende, dort eingebaute Batterie mit Energie versorgt werden und einen IR-Sensor umfassen, mittels dem über die Steuerung (18) der Erfassungsvorrichtung (10) bei Annäherung einer Person vorübergehend der Transceiver der stationären Erfassungsvorrichtung (10) von einem Ruhezustand in einen Betriebszustand versetzt wird und ein Autorisierungsdialog durch Austausch und Prüfung der Identitätsnummer des elektronischen Ausweises (12) durchgeführt wird und bei Berechtigung mittels der Steuerung (18) der Aktor (20) der Türfreigabevorrichtung aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Transceiver in den elektronischen Ausweisen (12) UHF-Transceiver (26) sind, dass die Transceiver in den Erfassungsvorrichtungen (10) ebenfalls UHF-Transceiver (16) sind, dass jeder elektronische Ausweis (12) zusätzlich einen LF-Empfänger (24) und jede Erfassungsvorrichtung (10) zusätzlich einen LF-Sender (14) enthält, dass der IR-Sensor der Erfassungsvorrichtung (19) ein PIR-Sensor (22) ist, wobei das Zugangssteuerungssystem so eingerichtet ist, dass bei einer durch den PIR-Sensor (22) erkannten Veränderung eines Wärmebildes über die Steuerung (18) der Erfassungsvorrichtung (10) deren LF-Sender (14) aktiviert wird und eine Weckinformation gefolgt von einer eigenen Ortsinformation gesendet wird, dass bei Empfang der Ortsinformation durch den LF-Empfänger (24) des elektronischen Ausweises (12) mittels dessen Steuerung (28) der UHF-Transceiver (26) des elektronischen Ausweises von einem Ruhezustand in einen Betriebszustand versetzt wird und mit dem dann ebenfalls im Betriebszustand befindlichen UHF-Transceiver (16) der stationären Erfassungsvorrichtung (1 ein Autorisierungsdialog durch Austausch und Prüfung der Identitätsnummer des elektronischen Ausweises (12) in Verbindung mit der rückgesendeten Ortsinformation der stationären Erfassungseinrichtung (10) durchgeführt wird und bei Berechtigung mittels der Steuerung (18) der Aktor (20) der Türfreigabevorrichtung aktiviert wird.
  2. Zugangssteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeleistung des LF-Senders (14) in Verbindung mit dessen Antennengewinn und die Eingangsempfindlichkeit des LF-Empfängers (24) in Verbindung mit dessen Antennengewinn so bemessen sind, dass die Reichweite der LF-Übertragungsstrecke zwischen 40 cm und 2 m beträgt.
  3. Zugangssteuerungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweite des PIR-Sensors (22) so groß wie die Reichweite der LF-Übertragungsstrecke ist.
  4. Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das vom LF-Sender (14) erzeugte elektromagnetische Feld eine Kugelcharakteristik aufweist und dass die Antennenanordnung des LF Empfängers (24) ebenfalls eine Kugelcharakteristik aufweist.
  5. Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweite durch Variation der Sendeleistung in Grenzen einstellbar ist.
  6. Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den elektronischen Ausweisen (12) unterschiedliche Berechtigungsstufen zugewiesen sind, dass in einer eingeschränkten Berechtigungsstufe den elektronischen Ausweisen (12) nur wenige individuelle Berechtigungen erteilt sind, die auf nur automatisch ausführbare Aktionen beschränkt sind und dass in erweiterten Berechtigungsstufen den elektronischen Ausweisen (12) weitere individuelle Berechtigungen erteilt sind, aufgrund der weitere Aktionen automatisch und/oder individuell über eine Eingabevorrichtung (30) ausführbar sind.
  7. Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Anzahl von stationären Erfassungsvorrichtungen (34, 48, 52, 54) an Ein- oder Ausgängen eines zu überwachenden Bereichs (66) angeordnet sind und mit einer Registrierung- und/oder Alarmierungsvorrichtung (58) gekoppelt sind.
  8. Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass stationäre Erfassungsvorrichtungen (34, 48, 52, 54) mittels UHF-Funkstrecken und/oder WLAN- Transceivern (50, 56) über ein Netzwerk mit einer Registrierungszentrale (58) verbunden sind.
  9. Zugangssteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transceiver (16) der stationären Erfassungsvorrichtungen (34, 48, 52, 54) über eine Kollisionsauflösungsroutine verfügen.
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