WO2001033134A1 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen von gefahrensituationen - Google Patents

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WO2001033134A1
WO2001033134A1 PCT/DE2000/003851 DE0003851W WO0133134A1 WO 2001033134 A1 WO2001033134 A1 WO 2001033134A1 DE 0003851 W DE0003851 W DE 0003851W WO 0133134 A1 WO0133134 A1 WO 0133134A1
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physiological signals
living
signal
measures
alarm
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PCT/DE2000/003851
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Helmut Ehrlich
Original Assignee
Helmut Ehrlich
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Application filed by Helmut Ehrlich filed Critical Helmut Ehrlich
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact

Definitions

  • the invention relates to a method for recognizing a dangerous situation for a living being, such as a person or an animal, from the environment at its location, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a device for recognizing an environment outgoing danger for a living being, such as a human or an animal, at its location, according to the preamble of claim 9.
  • emergency stop or emergency stop switches which are pressed by a person in danger or a third person and thus trigger an emergency stop or emergency stop, are attached to potential danger locations, for example in the work area of machines or on escalators or in passenger cars of rail vehicles .
  • potential danger locations for example in the work area of machines or on escalators or in passenger cars of rail vehicles .
  • emergency switches are not practical and therefore not available, such as in maneuvering vehicles. In the latter In this case, accident prevention is limited to the fact that, for example, a vehicle driving backwards draws attention to itself with a signal tone.
  • this primitive device is not present in all vehicles.
  • a person in danger may try to make the driver or operator of a machine aware of himself by shouting or shouting loudly so that the machine stops in good time, but there are machines, such as excavators, frequently the situation that the cries for help cannot be perceived due to the working noise from the machine itself and / or the surroundings of the driver or operator of the machine.
  • an emergency switch is useless for animals, for example, because they are unable to signal a dangerous situation by actuating an emergency switch.
  • physiological signals originating from a living being are recorded and evaluated, measures for counteracting the dangerous case being triggered automatically when the physiological signals indicate a dangerous situation.
  • the physiological signals expediently comprise acoustic sounds, in particular a scream of fear or a signal word, a blood pressure, a pulse frequency, a surface conductivity of the skin, brain waves, nerve conduction, limb movements and / or a body temperature. It is also possible to detect dangerous situations much earlier, especially in the case of fires in animal stalls.
  • the measures to counteract the emergency include an emergency stop or an emergency stop of machines in operation, such as vehicles, motor vehicles, construction machinery, work equipment, production systems, rail vehicles, drilling equipment, saws, grinders, milling machines, grinding machines, screw conveyors, Mixing troughs, cranes, hoists, paternosters and / or energy systems, alarming rescue workers and / or activation of rescue or protective devices, such as a sprinkler system.
  • an emergency stop or an emergency stop of machines in operation such as vehicles, motor vehicles, construction machinery, work equipment, production systems, rail vehicles, drilling equipment, saws, grinders, milling machines, grinding machines, screw conveyors, Mixing troughs, cranes, hoists, paternosters and / or energy systems, alarming rescue workers and / or activation of rescue or protective devices, such as a sprinkler system.
  • a drive of the machine is expediently disengaged.
  • a monitoring device in particular a video camera
  • the surveillance person for example, using a monitoring monitor to provide an image of the location of the living being in danger Is available so that the surveillance person immediately receives information to be able to decide on further rescue or help measures.
  • a device of the above comprises a device for recording and evaluating physiological signals, which originate from the living being, and a signaling device, the signaling device being designed in such a way that it automatically measures to counteract the dangerous situation at the location of the living being triggers when the device for detecting and evaluating physiological signals detects a hazard.
  • the physiological signals comprise acoustic sounds, in particular a scream of fear or a signal word
  • the device for detecting and evaluating physiological signals comprises an acoustic sensor and a speech recognition module and / or a voice evaluation module, in particular with a frequency analysis device.
  • the physiological signals include a blood pressure, a pulse frequency, a surface conductivity of the skin, brain waves, nerve conduction, limb movements and / or a body temperature and includes the device for detecting and evaluating physiological signals attached to the body of the living being, which in particular. are connected to the device for detecting and evaluating physiological signals via cables and / or a wireless connection, such as an HF radio link, ultrasound or infrared transmission link.
  • a wireless connection such as an HF radio link, ultrasound or infrared transmission link.
  • the signaling device is expediently designed in such a way that it is connected to a control of a machine that is in operation, such as, for example, a vehicle, a motor vehicle, a construction machine, a working device, a production system, a rail vehicle, a drilling device, a saw, a grinder , a milling machine, a grinding machine, a screw conveyor, a mixing trough, a crane and / or an energy system, and when an emergency is detected, triggers an emergency stop or an emergency stop of this machine.
  • a machine that is in operation
  • a machine such as, for example, a vehicle, a motor vehicle, a construction machine, a working device, a production system, a rail vehicle, a drilling device, a saw, a grinder , a milling machine, a grinding machine, a screw conveyor, a mixing trough, a crane and / or an energy system, and when an emergency is detected, triggers an emergency stop or an emergency stop of this machine.
  • the signaling device is expediently designed in such a way that it disengages a drive of the machine when a dangerous situation is detected.
  • the signaling device is designed such that it is connected to an alarm device for rescue workers, such as, for example, a telephone or a radio, and triggers an alarm to the rescue workers in the event of a detected danger.
  • the signaling device is designed in such a way that it is connected to rescue or tampering devices, such as a sprinkler system, and puts the appropriate rescue or tampering devices into operation when a hazard is detected.
  • rescue or tampering devices such as a sprinkler system
  • the signaling device in such a way that it is connected to an alarm device for an environmental alarm, such as a siren or a bell, and the alarm device is in operation when a dangerous case is detected sets, so that such people can quickly come to the scene of the emergency and provide help.
  • an environmental alarm such as a siren or a bell
  • the signaling device is designed such that it is connected to a monitoring device, such as a video camera, for example, and activates the monitoring device when a dangerous situation is detected, for example, a remotely operating monitoring person is made aware of the dangerous situation by the fact that on his monitoring monitor an image of the location of the living being in danger is displayed, so that the surveillance person immediately receives information in order to be able to decide on further rescue or assistance measures.
  • a monitoring device such as a video camera, for example
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a preferred embodiment of a device according to the invention, 2 to 9 respective application examples of the device according to FIG. 1 on machines which contain the device according to the invention,
  • Fig. 10 shows an application example of the invention in a barn for animals
  • Fig. 11 shows an application example of the invention for a person's oath in a potential danger area of an underpass or in a parking garage.
  • physiological signals for the detection of dangerous situations are evaluated.
  • This has the advantage that a person in danger or an animal in danger can usually still be noticed in good time by shouting or calling for help, whereas the operation of an emergency switch is not always possible or an emergency switch may not be available .
  • a scream is particularly suitable as an evaluation criterion, since it is usually automatically ejected and can generally not be imitated in this form, so that false alarms due to ambient noise are practically excluded.
  • physiological signals here means all those signals of a physical or chemical nature which originate from a body of a living being.
  • acoustic signals such as speech, screams or other sounds
  • these are also blood pressure, pulse frequency, surface conductivity of the skin, brain waves, nerve conduction, limb movements and / or body temperature.
  • the invention is described below by way of example only on the basis of the physiological signal “sound” or speech or screams emanating from a person or sounds emanating from an animal.
  • FIG. 1 The preferred embodiment of a device according to the invention shown schematically in FIG. 1 comprises an acoustic sensor in the form of a microphone 10, a speech recognition or frequency evaluation 12, optionally with amplifiers, a converter 14 and a signal device 16, which for example with the control of a work machine, an alarm device and / or a rescue or protection device, such as a sprinkler system, is connected.
  • the microphone 10 picks up sound 20 (physiological signal) emanating from a person 18 and evaluates it. This may also include a voice analysis and a comparison with the voice mustem contained in a voice memory in order to limit the response of the device to a specific group of people.
  • the device evaluates the speech and the voice and recognizes, for example, on the basis of certain signal words, such as “help”, “stop”, “fire”, “hold” and / or possibly on the basis of a frequency spectrum typical of a panic or danger situation Speech or voice (scream of fear or death) that there is a dangerous situation.
  • the speech recognition or frequency evaluation 12 transmits a corresponding signal to the converter 14, which in turn forwards a corresponding activation signal to the signal device 16.
  • the signaling device 16 then triggers appropriate measures against the dangerous situation, such as, for example, an emergency stop, an alarm signal, an alarming of rescue workers and / or an activation of rescue or towing devices, such as a sprinkler system.
  • the signaling device 16 is, for example, part of a machine control or one on the machine control, the alarm device or the rescue or. Component acting on the tiller.
  • the device comprises a sound recorder 10 with downstream electronic speech recognition 12 (scream with great fear), which in the event of danger then a control signal for the switch-off device of a machine (emergency stop) or the switch-on device for an alarm device and / or a rescue or scraper device emits.
  • the speech recognition or frequency evaluation 12 is designed in such a way that it only responds to real emergency situations, ie to serious emergency situations, and not to other calls, work or environmental noises.
  • the emergency function of the device according to the invention is triggered either by any person or, in order to prevent misuse if necessary, by the above-mentioned speech recognition restricted to certain people or groups of people individually or together.
  • the device according to the invention optionally or additionally triggers an alarm, for example in the event of robberies or break-ins, and / or triggers auxiliary measures, such as the police, fire department and emergency doctor disengaging. Possibly. the device according to the invention additionally sets a rescue or protective device, such as a sprinkler system, into operation.
  • a rescue or protective device such as a sprinkler system
  • FIGS. 2 to 11 Some special application examples are explained with reference to FIGS. 2 to 11, whereby these are only used as examples for the evaluation of sound in the form of screams, speech or animal sounds. It is also possible to detect other physiological signals, such as, for example, pulse, blood pressure, brain waves, conduction of nerves, etc. These signals can also serve as a stress indicator and thus as a hazard indicator and may be detected by means of suitable ones on a person's body Sensors, for example by cable, radio, infrared, ultrasound or other suitable transmission means, transmit and trigger an emergency stop and / or possibly the other measures mentioned above.
  • FIG. 2 shows the person 18 working on a screw conveyor 22.
  • the screw conveyor becomes 22 stopped and an alarm bell 24 triggered, which may ask people in the vicinity to provide assistance and identify the location of the dangerous situation.
  • 3 shows the person 18 at a mixing trough 26. If the person 18 is pulled into the mixing trough, they can trigger an emergency call with the emergency scream and activate the alarm bell 24.
  • FIG. 4 illustrates the person 18 on a crane 28. If the crane threatens to injure the person 18, the crane can be stopped again with the emergency scream 20.
  • FIG 5 shows the person 18 in the risk of being run over by a motor vehicle 30. 1 is installed in the motor vehicle and the emergency scream 20 of the person 18 is picked up via the microphone 10 attached to the vehicle 30 and leads to an emergency stop of the motor vehicle 30.
  • the rail vehicle 34 with the railcars 36 and trailers 38 in FIG. 7 comprises the device according to the invention and registers via microphones 10, which are arranged in the railcars 36 and the trailer 38, possibly an emergency cry, so that the railcar 36 is stopped. It is particularly advantageous in this case that the microphones can register or perceive persons in danger who can neither be seen nor heard from the railcar 36.
  • FIG 8 shows the person 18 on a drill 40 with the device according to the invention.
  • 9 shows the person 18 on another machine 42, such as on a saw, a grinder or a milling or grinding machine with the device according to the invention.
  • FIG. 10 illustrates a stall 44 with a sprinkler system 46 and the device according to the invention, represented by microphone 10.
  • An animal 48 located in the stall 44 emits panic cries early in the event of a fire, which are picked up by the microphone 10 and used as an indication by the device according to the invention a dangerous situation can be recognized.
  • the inventive direction then activates the sprinkler system 46 and the alarm bell 24 to initiate further aid measures.
  • FIG. 11 shows the protection for protecting people 18 in an underpass or a parking garage.
  • Microphone 10 picks up the emergency cries 20 from the person 18 who is being attacked and the device according to the invention activates a radio alarm 50, a telephone call 52 a local police number and emergency flashing lights 54 outside the underpass or the parking garage, which, for example, are used by nearby safety staff to draw attention to the emergency within the parking garage or the underpass. Possibly.
  • a video surveillance 56 is activated so that rescue workers can immediately see the situation of the emergency situation on a monitor, if necessary.
  • the purpose of the present invention is to provide protection for people, or possibly also animals, in potential danger locations, such as in the area of rolling or rotating machines, vehicles or devices, which people or animals are detected by a moving device, for example or can no longer evade and can no longer reach an emergency stop switch.
  • a moving device for example or can no longer evade and can no longer reach an emergency stop switch.
  • devices or machines can be stopped by an emergency cry evaluating speech, sound, loud and / or voice sound and other functions such as alarms or protective measures can also be triggered if necessary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines von der Umgebung ausgehenden Gefahrenfalls für ein Lebewesen, wie beispielsweise einen Menschen oder ein Tier, an dessen Aufenthaltsort. Hierbei werden von einem Lebewesen ausgehende, physiologische Signale erfasst und ausgewertet, wobei dann, wenn die physiologischen Signale einen Gefahrenfall erkennen lassen, automatisiert am Aufenthaltsort des Lebewesens Massnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls ausgelöst werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Gefahrensituationen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines von der Umgebung aus- gehenden Gefahrenfalls für ein Lebewesen, wie beispielsweise einen Mensch oder ein Tier, an dessen Aufenthaltsort, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Erkennen eines von der Umgebung ausgehenden Gefahrenfalls für ein Lebewesen, wie beispielsweise einen Menschen oder ein Tier, an dessen Aufenthaltsort, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Herkömmlicherweise sind an potentiellen Gefahrenorten, wie beispielsweise im Arbeitsbereich von Maschinen oder bei Rolltreppen oder in Personenwagen von Schienenfahrzeugen, Notaus- bzw. Nothaltschalter angebracht, die von einer in Gefahr befindlichen Person oder einer dritten Person gedrückt werden und so einen Nothalt bzw. ein Notaus auslösen. Es gibt jedoch häufig Situationen, in denen die in Gefahr befindliche Person einen derartigen Notschalter nicht oder nicht rechtzeitig erreichen kann und auch keine dritte Person anwesend ist. Ferner gibt es Gefahrensituationen, bei denen Notschalter nicht praktikabel und deshalb nicht vorhanden sind, wie beispielsweise bei rangierenden Fahrzeugen. Im letzteren Fall ist eine Unfallverhütung darauf beschränkt, daß beispielsweise ein rückwärts fahrendes Fahrzeug mit einem Signalton auf sich aufmerksam macht. Jedoch ist selbst diese primitive Einrichtung nicht in allen Fahrzeugen vorhanden. Zwar kann ggf. eine in Gefahr befindliche Person durch lautes Schreien oder Rufen versu- chen, den Fahrer bzw. Bediener einer Arbeitsmaschine auf sich aufmerksam zu machen, so daß dieser rechtzeitig die Maschine stoppt, jedoch gibt es gerade bei Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Baggern, häufig die Situation, daß aufgrund des Arbeitslärmes von der Maschine selbst und/oder der Umgebung der Fahrer bzw. Bediener der Maschine die Hilfeschreie nicht wahrnehmen kann. Ferner ist ein Notschalter beispielsweise bei Tieren sinnlos, da diese nicht fähig sind, eine Gefahrensituation durch Betätigen eines Notschalters zu signalisieren.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o.g. Art zur Verfügung zu stellen, welche die vorgenannten Nachteile beseitigen und einen verbesserten Unfallschutz bei Arbeitsgeräten und darüber hinaus einen generellen Schutz von Lebewesen an potentiellen Gefahrenorten erzielen, unabhängig von dem Vermögen der Lebewesen, einen Notschalter betätigen zu können oder nicht.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den im Anspruch 1 bzw. 9 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
Bei einem Verfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß von einem Lebewesen ausgehende physiologische Signale erfaßt und ausgewertet werden, wobei dann, wenn die physiologischen Signale einen Gefahrenfall erkennen lassen, automatisiert am Aufenthaltsort des Lebewesens Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls ausgelöst werden.
Dies hat den Vorteil, daß unabhängig von der mechanischen Betätigung eines Notschalters oder -tasters geeignete Maßnahmen gegen einen Gefahrenfall am Aufenthaltsort des in Gefahr befindlichen Lebewesens automatisiert eingeleitet werden können. Dadurch ist es möglich, den Schutz von Lebewesen in potentiellen Gefahrenbereichen erheblich zu erhöhen bzw. zu verbessern. Ggf. können Unfälle mit schwerwiegenden Folgen vermieden oder zumindest in ihrer Wirkung abgeschwächt werden. Gleichzeitig werden sonstige Umgebungseinflüsse, welche keine Notsituation signalisieren, ausgefiltert.
Zweckmäßigerweise umfassen die physiologischen Signale akustische Laute, insbesondere einen Angstschrei oder ein Signalwort, einen Blutdruck, eine Pulsfrequenz, eine Oberflächenleitfähigkeit der Haut, Hirnströme, Reizleitung der Nerven, Bewegungen von Gliedmaßen und/oder eine Körpertemperatur. Ferner ist eine wesentlich frühere Erkennung von Gefahrensituationen, insbesondere bei Brän- den in Tierställen, möglich.
Dadurch, daß bei der Auswertung des physiologischen Signals eine Spracherkennung durchgeführt wird, ergibt sich die Möglichkeit, daß eine Person in einem Gefahrenbereich durch bestimmte Signalwörter eine automatisierte Einleitung von Notmaßnahmen auslösen kann, ohne dabei mechanisch einen Notausschalter o.a. zu betätigen.
Dadurch, daß bei der Auswertung des physiologischen Signals eine Stimmenauswertung durchgeführt wird, ergibt sich die Möglichkeit, daß einerseits die Auslö- sung von Notmaßnahmen auf bestimmte Personen oder Tiere bzw. Tierlaute beschränkt werden kann und andererseits bereits aus einer Stimmlage oder Frequenzfolge bzw. einem Frequenzspektrum eines akustischen Signals auf einen Gefahrenfall geschlossen werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls einen Nothalt bzw. ein Notaus von in Betrieb befindlichen Maschinen, wie beispielsweise Fahrzeuge, Kraftfahrzeuge, Baumaschinen, Arbeitsgeräten, Produktionsanlagen, Schienenfahrzeuge, Bohrgeräte, Sägen, Mahlwerke, Fräsmaschinen, Schleifmaschinen, Förderschnecken, Misch- tröge, Kräne, Aufeüge, Paternoster und/oder Energieanlagen, eine Alarmierung von Rettungskräften und/oder eine Aktivierung von Rettungs- bzw. Schutzgeräten, wie beispielsweise einer Sprinkleranlage. Um ggf. erfaßte Körperglieder oder eine verunfallte Person befreien zu können, wird zweckmäßigerweise ein Antrieb der Maschine ausgekuppelt.
In der Nähe des Gefahrenfalles befindliche Personen können dadurch auf die Gefahrensituation aufmerksam gemacht werden, daß die Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls eine Aktivierung von Alarmierungseinrichtungen, insbesondere eines Umgebungsalarms, umfassen, so daß derartige Personen ggf. schnell zum Ort des Gefahrenfalles kommen und Hilfe leisten können. Entfernt tätige Überwachungspersonen können dadurch auf einen Gefahrenfall aufmerk- sam gemacht werden, daß die Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls eine Aktivierung einer Überwachungseinrichtung, insbesondere eine Videokamera, umfassen, wobei der Überwachungsperson beispielsweise auf einem Überwachungsmonitor ein Bild von dem Aufenthaltsort des in Gefahr befindlichen Lebewesens zur Verfügung steht, so daß die Überwachungsperson sofort Infor- mationen erhält, um über weitere Rettungs- bzw. Hilfemaßnahmen entscheiden zu können.
Bei einer Vorrichtung der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß diese eine Einrichtung zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen, wel- ehe von dem Lebewesen ausgehen, sowie eine Signaleinrichtung umfaßt, wobei die Signaleinrichtung derart ausgebildet ist, daß diese automatisiert Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls am Aufenthaltsort des Lebewesens auslöst, wenn die Einrichtung zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen einen Gefahrenfall detektiert.
Dies hat den Vorteil, daß unabhängig von einer mechanischen Betätigung eines Notschalters oder -tasters geeignete Maßnahmen gegen einen Gefahrenfall am Aufenthaltsort des in Gefahr befindlichen Lebewesens automatisiert eingeleitet werden können. Dadurch ist es möglich, einen Schutz von Lebewesen in potenti- eilen Gefahrenbereichen erheblich zu erhöhen bzw. zu verbessern. Ggf. können Unfälle mit schwerwiegenden Folgen vermieden oder zumindest in ihrer Wirkung abgeschwächt werden. Gleichzeitig werden sonstige Umgebungseinflüsse, welche keine Notsituation signalisieren, ausgefiltert. Ferner ist eine wesentlich frühere Erkennung von Gefahrensituationen, insbesondere bei Bränden in Tierställen, möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die physiologischen Signale akustische Laute, insbesondere einen Angstschrei oder ein Signalwort, und umfaßt die Einrichtung zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen einen akustischen Sensor sowie ein Spracherkennungsmodul und/oder ein Stim- menauswertmodul, insbesondere mit Frequenzanalyseeinrichtung. Dies ermöglicht eine Gefahrenerkennung beispielsweise allein aufgrund von Signalworten, welche von einer gefährdeten Person ausgerufen werden, oder durch Angst- oder Panikschreie, weiche von einer gefährdeten Person oder sogar von gefährdeten Tieren ausgehen, wobei andere Umgebungsgeräusche ausgefiltert werden.
Alternativ oder zusätzlich umfassen die physiologischen Signale einen Blutdruck, eine Pulsfrequenz, eine Oberfiächenleitfähigkeit der Haut, Hirnströme, Reizleitung der Nerven, Bewegungen von Gliedmaßen und/oder eine Körpertemperatur und umfaßt die Einrichtung zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen am Körper des Lebewesens angebrachte Sensoren, welche insbesondere . über Kabel und/oder eine drahtlose Verbindung, wie beispielsweise HF- Funkstrecke, Ultraschall- oder Infrarot-Übertragungsstrecke, mit der Einrichtung zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen verbunden sind.
Zweckmäßigerweise ist die Signaleinrichtung derart ausgebildet, daß sie mit einer Steuerung einer in Betrieb befindlichen Maschinen verbunden ist, wie beispiels- weise einem Fahrzeug, einem Kraftfahrzeug, einer Baumaschine, einem Arbeitsgerät, einer Produktionsanlage, einem Schienenfahrzeug, einem Bohrgerät, einer Säge, einem Mahlwerk, einer Fräsmaschine, einer Schleifmaschine, einer Förderschnecke, einem Mischtrog, einem Kran und/oder einer Energieanlage, und bei detektiertem Gefahrenfall einen Nothalt bzw. ein Notaus dieser Maschine auslöst.
Um ggf. erfaßte Körperglieder oder eine verunfallte Person befreien zu können, ist die Signaieinrichtung zweckmäßigerweise derart ausgebildet ist, daß sie bei detektiertem Gefahrenfall einen Antrieb der Maschine auskuppelt. Um bei Eintritt eines Gefahrenfalles einen schnellen Einsatz von Rettungskräften zu ermöglichen, ist die Signaleinrichtung derart ausgebildet, daß sie mit einer Alarmierungseinrichtung für Rettungskräfte verbunden ist, wie beispielsweise einem Telefon oder einem Funkgerät, und bei detektiertem Gefahrenfall eine Alar- mierung der Rettungskräfte auslöst.
Zum weiter verbesserten Eindämmen von Folgen bzw. Schäden durch einen Gefahrenfall ist die Signaleinrichtung derart ausgebildet, daß sie mit Rettungs- bzw. Schufegeräten, wie beispielsweise einer Sprinkleranlage, verbunden ist und bei detektiertem Gefahrenfall entsprechende Rettungs- bzw. Schufegeräte in Betrieb setzt.
In der Nähe des Gefahrenfalles befindliche Personen können dadurch auf die Gefahrensituation aufmerksam gemacht werden, daß die Signaleinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie mit einer Alarmierungseinrichtung für einen Umgebungsalarm, wie beispielsweise einer Sirene oder einer Glocke, verbunden ist und bei detektiertem Gefahrenfall die Alarmierungseinrichtung in Betrieb setzt, so daß derartige Personen ggf. schnell zum Ort des Gefahrenfalles kommen und Hilfe leisten können.
Dadurch, daß die Signaleinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie mit einer Überwachungseinrichtung, wie beispielsweise einer Videokamera, verbunden ist und bei detektiertem Gefahrenfall die Überwachungseinrichtung in Betrieb setzt, wird beispielsweise eine entfernt tätige Überwachungsperson dadurch auf den Gefah- renfall aufmerksam, daß auf ihrem Überwachungsmonitor ein Bild von dem Aufenthaltsort des in Gefahr befindlichen Lebewesens dargestellt wird, so daß die Überwachungsperson sofort Informationen erhält, um über weitere Rettungs- bzw. Hilfemaßnahmen entscheiden zu können.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigen in:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 bis 9 jeweilige Anwendungsbeispiele der Vorrichtung gemäß Fig. 1 an Maschinen, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung enthalten,
Fig. 10 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung in einem Stall für Tiere und
Fig. 11 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung für einen Personenschufe in einem potentiellen Gefahrenbereich einer Unterführung bzw. in einem Parkhaus.
Erfindungsgemäß werden physiologische Signale zur Erkennung von Gefahrensituationen ausgewertet. Dies hat den Vorteil, daß eine sich in Gefahr befindliche Person oder ein in Gefahr befindliches Tier in der Regel immer noch rechtzeitig durch Schreien oder Hilferufe bemerkbar machen kann, wogegen das Betätigen eines Notschalters nicht immer möglich ist bzw. ein Notschalter ggf. nicht vorhanden ist. Hierbei ist ein Schrei besonders als Auswertungskriterium geeignet, da dieser meist automatisch ausgestoßen wird und in dieser Form in der Regel nicht nachgeahmt werden kann, so daß Fehlalarme durch Umgebungsgeräusche praktisch ausgeschlossen sind.
Mit dem Ausdruck "physiologische Signale" sind hier alle solche Signale physikalischer oder chemischer Natur gemeint, welche von einem Körper eines Lebewesens ausgehen. Dies sind neben akustischen Signalen, wie Sprache, Schreie oder sonstige Laute, auch Blutdruck, Pulsfrequenz, Oberfiächenleitfähigkeit der Haut, Hirnströme, Reizleitung der Nerven, Bewegungen von Gliedmaßen und/oder Körpertemperatur. Nachfolgend wird die Erfindung lediglich beispielhaft anhand des physiologischen Signals "Schall" bzw. von einer Person ausgehender Sprache oder Schreie bzw. von einem Tier ausgehende Laute beschrieben.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt einen akustischen Sensor in Form eines Mikrofons 10, eine Spracherkennung bzw. Frequenzauswertung 12, ggf. mit Verstärkern, einen Wandler 14 und eine Signaleinrichtung 16, welche beispielsweise mit der Steuerung einer Arbeitsmaschine, einem Alarmiergerät und/oder einem Rettungs- bzw. Schutzgerät, wie beispielsweise einer Sprinkleranlage, verbunden ist.
Das Mikrofon 10 nimmt von einer Person 18 ausgehenden Schall 20 (physiologi- sches Signal) auf und wertet diesen aus. Hierbei erfolgt ggf. auch eine Stimmanalyse und ein Vergleich mit in einem Stimmenspeicher enthaltenen Stimm-Mustem, um ein Ansprechen der Vorrichtung auf einen bestimmten Personenkreis zu begrenzen. Die Vorrichtung wertet die Sprache und die Stimme aus und erkennt beispielsweise anhand von bestimmten Signalwörtern, wie beispielsweise "Hilfe", "Stop", "Feuer", "Halt" und/oder ggf. anhand eines für eine Panik- oder Gefahrensituation typischen Frequenzspektrums von Sprache oder Stimme (Angst- oder Todesschrei), daß eine Gefahrensituation vorliegt.
Sobald die Vorrichtung eine Gefahrensituation erkannt hat, gibt die Spracherken- nung bzw. Frequenzauswertung 12 ein entsprechendes Signal an den Wandler 14 weiter, der wiederum ein entsprechendes Aktivierungssignal an die Signaleinrichtung 16 weiter gibt. Die Signaleinrichtung 16 löst dann entsprechende Maßnahmen gegen die Gefahrensituation aus, wie beispielsweise einen Nothalt, ein Alarmsignal, eine Alarmierung von Rettungskräften und/oder eine Aktivierung von Rettungs- bzw. Schufegeräten, wie eine Sprinkleranlage.
Die Signaleinrichtung 16 ist beispielsweise ein Teil einer Maschinensteuerung oder ein auf die Maschinensteuerung, die Alarmeinrichtung oder das Rettungsbzw. Schufegerät einwirkendes Bauteil.
Mit anderen Worten umfaßt die Vorrichtung einen Tonaufnehmer 10 mit nachgeschalteter elektronischer Spracherkennung 12 (Schrei unter großer Angst), welche dann im Gefahrenfall ein Steuersignal für die Abschaltvorrichtung einer Maschine (Nothalt) oder die Einschaltvorrichtung für ein Alarmgerät und/oder ein Rettungs- bzw. Schufegerät abgibt. Die Spracherkennung bzw. Frequenzauswertung 12 ist dabei derart ausgebildet, daß sie nur auf echte Notsituationen, d.h. auf ernsthafte Notsituationen, anspricht und nicht auf sonstige Rufe sowie Arbeits- oder Umweltgeräusche. Die Auslösung der Notfallfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt wahlweise durch jede beliebige Person oder ist, um ggf. einen Mißbrauch zu verhindern, durch die o.g. Spracherkennung auf bestimmte Personen oder Personengruppen einzeln oder mit mehreren zusammen eingeschränkt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst ggf. zusätzlich oder ausschließlich einen Alarm aus, beispielsweise bei Raubüberfällen oder Einbrüchen, und/oder löst Hilfsmaßnahmen aus, wie beispielsweise das Ausrücken von Polizei, Feuerwehr und Notarzt. Ggf. setzt die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich ein Rettungs- bzw. Schutzgerät, wie eine Sprinkleranlage, in Betrieb.
Sinngemäß gilt das obige auch für Tiere, beispielsweise bei Feuer oder sonstiger Gefahr in Ställen, wobei hier die Sprache außer acht bleibt und ausschließlich auf das Frequenzspektrum die Tierlaute abgestellt wird.
Nachfolgend werden einige spezielle Anwendungsbeispiele anhand der Fig. 2 bis 11 erläutert, wobei diese nur beispielhaft auf die Auswertung von Schall in Form von Schreien, Sprache oder Tierlaute bezogen sind. Es ist auch möglich, andere physiologische Signale zu detektieren, wie beispielsweise Puls, Blutdruck, Hirn- ströme, Reizleitung der Nerven o.a.. Auch diese Signale können als Streß- und damit als Gefahrenindikator dienen und werden ggf. mittels geeigneter, am Körper einer Person befindlicher Sensoren, beispielsweise per Kabel, Funk, Infrarot, Ultraschall oder sonstige geeignete Übertragungsmittel, übertragen und lösen einen Nothalt und/oder ggf. die übrigen zuvor erwähnten Maßnahmen aus.
Fig. 2 zeigt die Person 18 bei der Arbeit an einer Förderschnecke 22. Bei Empfang eines Notschreis 20 über das Mikrofon 10, welches ggf. am Körper der Person 18 angeordnet ist und über eine drahtlose Übertragungsstrecke mit der Auswerteinrichtung 12 verbunden ist, wird die Förderschnecke 22 gestoppt und eine Alarm- glocke 24 ausgelöst, welche ggf. Personen in der Nähe zur Hilfeleistung auffordert und den Ort der Gefahrensituation kennzeichnet. Fig. 3 zeigt die Person 18 an einem Mischtrog 26. Wird die Person 18 in den Mischtrog gezogen, kann sie mit dem Notschrei einen Nothait auslösen und die Alarmglocke 24 aktivieren.
Fig. 4 veranschaulicht die Person 18 an einem Kran 28. Droht der Kran die Person 18 zu verletzen, so kann wiederum mit dem Notschrei 20 der Kran gestoppt werden.
Fig. 5 zeigt die Person 18 bei der Gefahr von einem Kraftfahrzeug 30 überrollt zu werden. In dem Kraftfahrzeug ist die erfindungsgemäß Vorrichtung gemäß Fig. 1 installiert und der Notschrei 20 der Person 18 wird über das am fahrzeug 30 angebrachte Mikrofon 10 aufgenommen und führt zu einem Nothalt des Kraftfahrzeugs 30.
Gleiches ist bei Fig. 6 der Fall, wobei hier ein Einquetschen der Person 18 zwischen dem Kraftfahrzeug 30 und einer Wand 32 droht.
Ebenso umfaßt das Schienenfahrzeug 34 mit Triebwagen 36 und Anhängern 38 in Fig. 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung und registriert über Mikrofone 10, die im Triebwagen 36 und den angehängten Wagen 38 angeordnet sind, ggf. einen Notschrei, so daß der Triebwagen 36 gestoppt wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß die MikrofonelO Personen in Gefahr registrieren bzw. wahrnehmen können, die vom Triebwagen 36 aus weder zu sehen noch zu hören sind.
Fig. 8 zeigt die Person 18 an einem Bohrgerät 40 mit erfindungsgemäßer Vorrichtung. Fig. 9 zeigt die Person 18 an einer sonstigen Maschine 42, wie beispielsweise an einer Säge, einem Mahlwerk bzw. einer Fräs- oder Schleifmaschine mit erfindungsgemäßer Vorrichtung.
Fig. 10 veranschaulicht einen Stall 44 mit Sprinkleranlage 46 und erfindungsgemäßer Vorrichtung, repräsentiert durch Mikrofon 10. Ein in dem Stall 44 befindliches Tier 48 stößt bei einem Brand schon frühzeitig Panikschreie aus, die von dem Mikrofon 10 aufgenommen und von der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Hinweis auf eine Gefahrensituation erkannt werden. Die erfindungsgemäßen Vor- richtung aktiviert daraufhin die Sprinkleranlage 46 sowie die Alarmglocke 24 um weitere Hilfsmaßnahmen zu initiieren.
Fig. 11 stellt die Sicherung zum Schutz von Personen 18 in einer Unterführung oder einem Parkhaus dar. Mikrofon 10 nimmt die Notschreie 20 von der Person 18, die gerade überfallen wird, auf und die erfindungsgemäße Vorrichtung aktiviert einen Funkalarm 50, einen telefonischen Anruf 52 unter einer örtlichen Polizeirufnummer sowie Notblitzlichter 54 außerhalb der Unterführung bzw. des Parkhauses, welche beispielsweise in der nähe befindliche Einsafekräfte auf den Notfall innerhalb des Parkhauses bzw. der Unterführung aufmerksam machen. Ggf. wird zusätzlich eine Videoüberwachung 56 aktiviert, so daß Rettungskräfte ggf. an einem Monitor sich sofort ein Bild von der Lage der Notsituation machen können.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, Menschen oder ggf. auch Tie- ren, einen Schutz an potentiellen Gefahrenorten, wie beispielsweise im Bereich rollender oder rotierender Maschinen, Fahrzeuge oder Geräte, zu bieten die Menschen bzw. Tiere beispielsweise von einem bewegten Gerät erfaßt werden bzw. nicht mehr ausweichen können und dabei auch keinen Notausschalter mehr erreichen können. Beispielsweise können Geräte bzw. Maschinen durch einen Not- schrei unter Auswertung von Sprach, Ton-, Laut- und/oder Stimmenklang gestoppt werden und ggf. auch andere Funktionen, wie Alarm oder Schutzmaßnahmen, ausgelöst werden.

Claims

8076 ll/mkPatentansprüche:
1. Verfahren zum Erkennen eines von der Umgebung ausgehenden Gefahrenfalls für ein Lebewesen, wie beispielsweise einen Menschen oder ein Tier, an dessen Aufenthaltsort, d a d u rc h g e ke n n z e i c h n e t , d a ß von einem Lebewesen ausgehende, physiologische Signale erfaßt und ausgewertet werden, wobei dann, wenn die physiologischen Signale einen Gefahrenfall erkennen lassen, automatisiert am Aufenthaltsort des Lebewesens Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls ausgelöst werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die physiologischen Signale akustische Laute, insbesondere einen Angstschrei oder ein Signalwort, einen Blutdruck, eine Pulsfrequenz, eine Oberflächenleitfähigkeit der Haut, Hirnströme, Reizleitung der Nerven, Bewegungen von Glied- maßen und/oder eine Körpertemperatur umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Auswertung des physiologischen Signals eine Spracherkennung und/oder einen Stimmenauswertung, insbesondere mit Frequenzanalyse, durchge- führt wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls einen Nothalt bzw. ein Notaus von in Betrieb befindlichen Maschinen, wie beispielsweise Fahrzeuge, Kraftfahrzeuge, Baumaschinen, Arbeitsgeräten, Produktionsanlagen, Schienenfahrzeuge, Bohrgeräte, Sägen, Mahlwerke, Fräsmaschinen, Schleifmaschinen, Förderschnecken, Mischtröge, Kräne, Aufzüge, Paternoster und/oder Energieanlagen, umfassen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb der Maschine ausgekuppelt wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls eine Alarmierung von Rettungskräften umfassen.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls eine Aktivierung von Rettungs- bzw. Schufegeräten, wie beispielsweise einer Sprinkleranlage, umfassen.
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahmen zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls eine Aktivierung von Alarmierungseinrichtungen, insbesondere eines Umgebungsalarms, und/oder einer Überwachungseinrichtung, insbesonde- re einer Videokamera, umfassen.
9. Vorrichtung zum Erkennen eines von der Umgebung ausgehenden Gefahrenfalls für ein Lebewesen, wie beispielsweise einen Menschen (18) oder ein Tier (48), an dessen Aufenthaltsort, d a d u rc h g e k e n n ze i c h n et , d a ß die Vorrichtung eine Einrichtung (10, 12) zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen (20), welche von dem Lebewesen (18, 48) ausgehen, sowie eine Signaleinrichtung (14, 16) umfaßt, wobei die Signaleinrichtung (14, 16) derart ausgebildet ist, daß diese automatisiert Maßnah- men zum Entgegenwirken des Gefahrenfalls am Aufenthaltsort des Lebewesens (18, 48) auslöst, wenn die Einrichtung (10, 12) zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen einen Gefahrenfali detektiert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die physiologischen Signale (20) akustische Laute, insbesondere einen Angstschrei oder ein Signalwort, umfassen und daß die Einrichtung zum Erfassen und Aus- werten von physiologischen Signalen einen akustischen Sensor (10) sowie ein Spracherkennungsmodul (12) und/oder ein Stimmenauswertmodul (12), insbesondere mit Frequenzanalyseeinrichtung, umfaßt.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die physiologischen Signale (20) einen Blutdruck, eine Pulsfrequenz, eine
Oberflächenleitfähigkeit der Haut, Hirnströme, Reizleitung der Nerven, Bewegungen von Gliedmaßen und/oder eine Körpertemperatur umfassen und daß die Einrichtung zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen am Körper des Lebewesens angebrachte Sensoren umfaßt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren über Kabel und/oder eine drahtlose Verbindung, insbesondere HF- Funkstrecke, Ultraschall- oder Infrarot-Übertragungsstrecke, mit der Einrichtung zum Erfassen und Auswerten von physiologischen Signalen ver- bunden sind.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (14, 16) derart ausgebildet ist, daß sie mit einer Steuerung einer in Betrieb befindlichen Maschine (22, 26, 28, 30, 36, 40, 42) verbunden ist, wie beispielsweise einem Fahrzeug (30), einem Kraftfahrzeug (30), einer Baumaschine, einem Arbeitsgerät, einer Produktionsanlage, einem Schienenfahrzeug (34), einem Bohrgerät (40), einer Säge, einem Mahlwerk, einer Fräsmaschine, einer Schleifmaschine, einer Förderschnecke (22), einem Mischtrog (26), einem Kran (28), einem Auf- zug, einem Paternoster und/oder einer Energieanlage, und bei detektiertem
Gefahrenfall einen Nothalt bzw. ein Notaus dieser Maschine auslöst. 105
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (14, 16) derart ausgebildet ist, daß sie bei detektiertem Gefahrenfall einen Antrieb der Maschine auskuppelt.
110
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (14, 16) derart ausgebildet ist, daß sie mit einer Alarmierungseinrichtung (50, 52) für Rettungskräfte verbunden ist, wie beispielsweise einem Telefon oder einem Funkgerät, und bei detek-
115 tiertem Gefahrenfali eine Alarmierung der Rettungskräfte auslöst.
16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (14, 16) derart ausgebildet ist, daß sie mit Rettungs- bzw. Schufegeräten, wie beispielsweise einer Sprinkler-
120 anläge (46), verbunden ist und bei detektiertem Gefahrenfall entsprechende
Rettungs- bzw. Schufegeräte (46) in Betrieb setzt.
17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (14, 16) derart ausgebildet ist, daß
125 sie mit einer Alarmierungseinrichtung (24, 54) für einen Umgebungsalarm, wie beispielsweise einer Sirene oder einer Glocke, verbunden ist und bei detektiertem Gefahrenfall die Alarmierungseinrichtung (24, 54) in Betrieb setzt.
130 18. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (14, 16) derart ausgebildet ist, daß sie mit einer Überwachungseinrichtung, wie beispielsweise einer Videokamera (56), verbunden ist und bei detektiertem Gefahrenfall die Überwachungseinrichtung (56) in Betrieb setzt.
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