NO319425B1

NO319425B1 - System for varsling av dyr

Info

Publication number: NO319425B1
Application number: NO20034615A
Authority: NO
Inventors: Tore Syversen; Bjørn Thorstensen; Trond Are Bjørnvold
Original assignee: Telenor Asa
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-08-08
Also published as: NO20034615L; AR046545A1; CN1893820A; WO2005034617A1; NZ547075A; NO20034615D0; AU2004279271A1; CN100444723C; EP1681920A1

Description

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører utstyr for å varsle tilstedeværelsen av dyr i et område, særlig dyr som beveger seg innenfor områder hvor deres tilstedeværelse kan inne-bære en fare, og nærmere bestemt varsling av dyr som går på en jernbanelinje eller annen sterkt trafikkert kommunikasjonsåre .

Teknisk bakgrunn

Hver vinter skjer det et stort antall påkjørsler av rein langs jernbanelinjene. Når snølaget er tykt, vil reinen gjerne trekke ned mot linjen hvor det er brøytet. Det er ofte også lettere for reinen å finne for i området langs linjen. Det viktigste tiltaket som er gjort er å rydde vekk krattet i et belte langs linjen. Dette gjør det lettere for togføreren å oppdage reinen, samt at det blir mindre småkratt som reinen kan beite på. Dette har nok hatt en viss virkning, men det er fremdeles et stort antall dyr som går med hver vinter.

Tanken bak foreliggende oppfinnelse er å utstyre rein langs jernbanelinjen med sendere og posisjoneringsutstyr som kan kommunisere med NSB/Jernbaneverket/tog og reindriftsfolk.

Fra norsk patentsøknad 20005721 er det kjent et system særlig innrettet for gjeting av sau, hvor hvert dyr bærer en klave med en elektronisk enhet. Enheten inneholder en GPS-mottaker og en transceiver. Dyrets posisjon rapporteres til basestasjoner som er satt ut i terrenget. Eieren kan igjen kontakte basestasjonene over en GSM-forbindelse og lese av dyrets posisjon.

Søkerens tidligere norske patentsøknad 20021435 beskriver et lignende system hvor bare et fåtall dyr ("bjellesauer") er utstyrt med klave og elektronisk enhet. I dette tilfel-let inneholder enheten en GPS-mottaker, en GSM-transceiver for direkte kontakt med GSM-nettet, samt en ytterligere transceiver for kortholdskommunikasjon. Systemet er basert på å utnytte dyrenes flokkinstinkt. Den "gemene" sau er utstyrt med et øremerke inneholdende en liten kortholdstransceiver. Bjellesauen "pinger" medlemmene i flokken regel-messig og registrerer hvem som er til stede (svarer) i en tabell. Tabellen kan da hentes direkte via GSM-nettet.

Man prøver nå å gjete rein på tilsvarende måte (tamrein). Spesielt er man interessert i å kunne bli varslet dersom

reinen skulle trekke ned mot jernbanelinjen. Imidlertid har det vist seg å oppstå flere tekniske problemer for det tekniske utstyret ved gjeting av rein kontra sau. Sesongen for gjeting av sau er relativt kort og i den varme årstid, mens i tilfelle med rein må utstyret være påmontert hele året og kunne fungere også når temperaturen er lav. Rein er også

langt mer mobil enn sau og vil ofte trekke over store, av-sidesliggende områder hvor det ikke er GSM-dekning. Det har vist seg vanskelig å få batteriene som driver utstyret til å holde tilstrekkelig lenge. Det kan bli lenge mellom hvert skift, om det i det hele tatt lar seg gjøre å foreta perio-diske skift, og ved lave temperaturer faller batterikapasiteten sterkt.

Sammenfatning av oppfinnelsen.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å frembringe et system som kan hindre påkjørsel av dyr langs veier og j ernbanelinj er.

Det er også en hensikt med oppfinnelsen å frembringe et system som kan fungere i områder der mobiltelefonnettet ikke gir dekning.

Enda en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å frembringe et system for sikring av dyr, som er i stand til å fungere tilfredsstillende ved lang tids bruk og ved lave temperaturer.

Dette oppnås ved et system slik som beskrevet i de vedføyde patentkrav.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedføyde tegninger, hvor Fig. 1 viser et område med en jernbanelinje og hvor det er en flokk rein i det samme området, idet minst én av reinene er utstyrt med et system ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser en rein utstyrt med en elektronisk enhet for varsling av dens posisjon.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

I Fig. 1 er det vist en jernbanelinje 10 og en flokk rein (innenfor sirkelen 60 på figuren) som nærmer seg linjen. Varsel-/lederreinen 40 er utstyrt med en elektronikkenhet 1 (Fig. 2) festet i en halsklave. Hvert dyr 50 i resten av flokken er utstyrt med en enklere elektronikkenhet, i form av et øremerke eller halsklave, slik som forklart i søke-rens tidligere patentsøknad NO 20021435. Lederreinens enhet 1 rapporterer flokkens posisjon, og hvilke dyr som inngår i flokken, til et kontrollsenter over GSM. GSM-forbindelsen er antydet med en basestasjon i tårnet 80.

Oppfinnelsen er basert på at det defineres et sett med "virtuelle grenser/gjerder", slik som antydet med de stip-lede linjene 20, 30 på Fig. 1. Når flokken nærmer seg jernbanelinjen 10, nærmere bestemt når den overskrider grense-linjen 20, er kontrollsenteret innrettet til å varsle even-tuelle tog 90 som måtte befinne seg i området.

Varslingen kan gjøres på flere måter, for eksempel ved å vise reinflokkens posisjon på et kart, tilgjengelig via

Internet. Føreren av et tog i området kan da se på kartet via Web, og merke seg hvor det er fare for å møte rein.

En annen metode er også å utstyre toget med en GPS-mottaker som kontinuerlig rapporterer togets posisjon til det samme kontrollsenteret. Kontrollsenteret sammenligner posisjonene og sender ut en advarsel til lokføreren når posisjonene for flokken og toget nærmer seg hverandre.

Dette systemet fungerer i og for seg bra så lenge det er GSM-dekning på stedet. Hvis dette ikke er tilfelle, vil hele systemet falle ut. Det foreliggende systemet er derfor utstyrt med en "fail-safe mekanisme" eller reservesystem. Dette er basert på at man bruker kortholdskommunikasjons-systemet bygd inn i øremerkene og hovedenheten. Toget er utstyrt med en tilsvarende kortholdstransceiver som kontinuerlig "pinger" etter andre enheter i nærheten. Oppfanges et svar, startes en alarm som varsler føreren. Toget vil derved kunne detektere at det er dyr i nærheten av skinne-gangen. Selv om posisjonen ikke kan plottes inn på noe kart, vil lokføreren kunne få et signal om at noe er på ferde.

Når flokken befinner seg innefor sikringslinjen, kan det være nødvendig med en mer nøyaktig bestemmelse av posisjonen for hvert dyr. Dyrene sprer seg ut over et område rundt lederreinen og det er bare lederreinen som er utstyrt med GPS-mottaker. For å bestemme posisjonene av hvert av de "menige" individene bruker man triangulering fra flere lederreiner i området. Trianguleringen er basert på av-standsbestemmelse {løpetidsmålinger) til flere noder (lederreiner) med kjent posisjon. Dersom et øremerke er innenfor rekkevidde av tre basestasjoner (lederreiner), kan man finne posisjonen av reinen med øremerket med ganske stor presisjon.

I noen tilfeller vil det ikke foreligge forbindelse fra et øremerke til hele tre basestasjoner. Ved systemet ifølge oppfinnelsen, vil det nå være mulig å triangulere på bakgrunn av ikke bare basestasjoner, men andre øremerker. Sett at en enhet som skal posisjoneres ikke er innenfor rekkevidde fra tre basestasjoner, men er innenfor rekkevidde fra to stasjoner og et annet øremerke. Dette øremerket har da kanskje en direkte link til en basestasjon. Vi vil da kunne benytte dette øremerket som det tredje punktet i trianguleringen. Posisjonene vil ikke bli like bra som om vi hadde tre basestasjoner, men fordelen er at gitt et slikt system vil en alltid kunne få en posisjon til enhetene.

Slik triangulering kan foretas på flere måter, som alle

baserer seg på at et subsett av noder i et område har kjent posisjon. Ved at man finner ut hvilke noder med kjent posisjon man har radioforbindelse til, samtidig som man kjenner radiorekkevidde til disse posisjonene, kan man beregne sin egen posisjon og nøyaktigheten til denne. Ved å benytte elementær geometri og vektoraritmetikk kan man ved å måle avstand eller vinkler posisjonere hver enkel node relativt til hverandre.

Avstandsmålinger benytter enten radio sammen med ultralyd, eller bare en av delene. Radio i kombinasjon med ultralyd benytter det faktum at lyd og radio har svært forskjellige ganghastigheter, og ut fra tidsdifferanse mellom mottatt radiosignal og mottatt ultralydsignal beregnes avstanden. Tidsdifferanser ved hjelp av radio eller ultralyd måles enten enveis, eller "round-trip". Enveis signaler krever syn-kronisering av klokker mellom sender og mottaker, og ved å måle forskjell mellom egen klokke og mottatt signal kan man beregne avstand. Denne metoden benyttes i GPS. "Round-trip" målinger fungerer etter prinsippet om at man sender ut et signal og så snart en node mottar dette, sendes det et signal tilbake. Når mottaker mottar dette signalet, er det enkelt å avgjøre hvor lang tid det har gått.

Vinkelmålinger benytter mottatt vinkel på signalet for å bestemme hvor man er. For å bestemme vinkel, kreves direk-tive mottakerantermer, slik at man kan detektere fra hvil-ken retning signalene kommer. Trigonometri sammen med kjente posisjoner for enkelte av nodene benyttes for å finne posisjonen til de resterende nodene. Vinkelbasert posisjonsbestemmelse er imidlertid av rent praktiske år-saker mindre egnet i foreliggende tilfelle.

Som nevnt er strømkildens kapasitet en begrensning for driften av utstyret, og den funksjonalitet som kan legges inn i systemet. For å øke strømtilførselens kapasitet er det innført tre forskjellige tiltak: 1) Tilførsel av strøm for opplading av batteriene fra solceller montert på klaven. Dette er vist i Fig. 2, hvor det er illustrert en klave 3 som bærer en elektronikkenhet 1. På klaven 3 er det festet solceller 4. Solcellene er koblet til elektronikkenheten 1 hvor de lader et batteri. 2) Tiltak for å holde batterikapasiteten oppe ved lave temperaturer. For dette formål er batteriene lagt på innsiden av elektronikkenheten 1. På Fig. 2 er dette vist ved at batterilokket 2 er på innsiden av boksen som huser batteri og elektronikkenhet. Batteriene vender da mot dyrets kropp og varmes opp av kroppsvarmen. 3) Det tredje tiltaket er å begrense den tiden utstyret er på og trekker strøm. Dette oppnås ved at den elektroniske enheten 1 periodevis settes i hvilestilling som følger: Kontrollsenteret leser som sagt av posisjonene til lederreinen. Samtidig er posisjonen av sikringslinjene også lagt inn. Kontrollsenteret er innrettet til å regne ut distansen a fra lederreinen 40 til nærmeste grenselinje, som er linjen 20 i Fig. 1. Denne avstanden divideres deretter med den største mulige marsjfart for flokken 60, for å finne tiden som flokken trenger for å nå fram til sikringslinjen. Kontrollsenteret kan da sende ut en kommando som kobler ned enheten 1, slik at enheten enten slås av eller går i hvilestilling i dette tidsrommet. Enheten slås på når denne tiden er gått, en ny posisjon bestemmes osv. og enheten slås deretter eventuelt av igjen for en ny periode.

Systemet har blitt beskrevet i forbindelse med rein og toglinjer. Det samme systemet kan imidlertid med fordel benyttes også langs veier; for eksempel ved at kjøretøy som ofte trafikkerer utsatte veistrekninger utstyres med vars-lingsutstyr. Dette kan være aktuelt for laste-biler/trailere, drosjer, ambulanser osv. Det er heller intet til hinder for at systemet kan gjøres tilgjengelig for privatfolk. Det kan også tenkes at systemet kan brukes for andre dyr enn rein.

Claims

1. System for å varsle posisjonen av dyr i forhold til et kommunikasj onsmiddel, karakterisert ved at det omfatter en første elektronisk enhet (1), beregnet å bæres av et første dyr (40) i en halsklave (3), hvor enheten (1) i det minste omfatter posisjoneringsutstyr og en første transceiver for kommunikasjon over det offentlige mobilnettet, samt en elektrisk kraftkilde, et kontrollsenter tilknyttet mobilnettet, idet kontrollsenteret har tilgang til en database inneholdende informasjon om i det minste en sikringssone definert ved grenselinjer (20, 30), hvor sikringssonen omfatter en bane (10) som kommunikasjonsmiddelet (90) følger, en andre elektronisk enhet plassert i kommunikasjonsmiddelet (90), idet den andre elektroniske enhet omfatter i det minste en andre transceiver for kommunikasjon over det offentlige mobilnettet, idet kontrollsenteret er innrettet til å lese av posisjonen til dyret (40), beregne avstanden mellom dyret (40) og grenselinjene (20, 30), og om avstanden understiger en bestemt verdi, å sende et varsel til den andre elektroniske enhet.

2. System for å varsle posisjonen av dyr i forhold til et kommunikasjonsmiddel, karakterisert ved at det omfatter en første elektronisk enhet (1), beregnet å bæres av et første dyr (40) i en halsklave (3), hvor enheten (1) i det minste omfatter posisjoneringsutstyr og en første transceiver for kommunikasjon over det offentlige mobilnettet, samt en elektrisk kraftkilde, et kontrollsenter tilknyttet mobilnettet, idet kontrollsenteret har tilgang til en database hvor det lagrer den øye-blikkelige posisjon til dyret (40)), en andre elektronisk enhet plassert i kommunikasjonsmiddelet (90), idet den andre elektroniske enhet omfatter i det minste en andre transceiver for kommunikasjon over det offentlige mobilnettet, en terminal for lesing av informasjon hentet fra databasen, samt en fremvisningsenhet, idet terminalen er innrettet til å lese av posisjonen til dyret (40), vise den på fremvisningsenheten, beregne avstanden mellom dyret (40) og grenselinjer (20, 30) som de-finerer en sikringssone rundt en bane som kommunikasjonsmiddelet følger, og om avstanden understiger en bestemt verdi, å avgi et varsel til føreren av kommunikasjonsmiddelet (90).

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den elektriske kraft-kilden er et oppladbart batteri, halsklaven 3 er utstyrt med solceller, solcellene er koblet til batteriet og er innrettet til å lade batteriet.

4. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at batteriet er slik plassert i den første elektroniske enhet (1) at det vender inn mot dyrets kropp og varmes opp av kroppsvarmen.

5. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at kontrollsenteret eller den første elektroniske enhet er innrettet til å beregne en minste tidsperiode for når dyret kan komme til sikringssonen definert av grenselinjene (20, 30), ut fra dyrets posisjon, grenselinjenes posisjon, samt en største mulig marsjhastighet for dyret, å sende ut en kommando som setter den første elektroniske enhet i en strømsparende. hvilemodus i den nevne minste tidsperiode, idet den første elektroniske enhet er innrettet til å våkne opp ved utløpet av perioden og på nytt signalisere sin posisjon.

6. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den første elektroniske enhet (1) i tillegg omfatter en tredje transceiver for kortholdskommunikasjon.

7. System ifølge krav 6, karakterisert ved at den andre elektroniske enhet omfatter en fjerde transceiver for kortholdskommunikasjon, idet nevnte enhet er innrettet til å detektere et signal avgitt av den tredje transceiver, og ved tilstedeværelsen av et slikt signal, å varsle føreren av kommunikasjonsmiddelet.

8. System ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at et annet dyr (50) tilhørende samme flokk (60) som det første dyret (40) er utstyrt med en tredje elektronisk enhet, idet den tredje elektroniske enhet er utstyrt med en femte transceiver for kortholdskommunikasjon, idet den tredje og den fjerde transceiver er innrettet til å detektere tilstedeværelsen av den femte transceiver.

9. System ifølge krav 8, karakterisert ved at den første elektroniske enhet er innrettet til beregne avstanden til den tredje elektroniske enhet og signalere denne avstanden til kontrollsenteret.

10. System ifølge krav 9, karakterisert ved at avstanden beregnes ut fra tiden det tar å få tilbake et signal sendt ut fra den tredje transceiver til den femte transceiver og tilbake igjen til den tredje transceiver.

11. System ifølge krav 8, karakterisert ved at den første elektroniske enhet inneholder en første akustisk transceiver, den tredje elektroniske enhet inneholder en andre akustisk transceiver, idet avstanden beregnes ut fra tiden det tar for signaler utsendt samtidig fra den femte transceiver og den andre akustiske transceiver å nå fram til den første elektroniske enhet.

12. System ifølge et av kravene 9-11, karakterisert ved at posisjonen til det annet dyr (50) beregnes ut fra målinger av avstanden til et antall dyr (40) i området, som er utstyrt med en første elektronisk enhet og som har radiomessig og eventuelt akustisk kontakt med den tredje elektroniske enhet båret av det annet dyr (50).