AT521796A1 - Verfahren zur Bestimmung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe, a) wobei mittels einer Anzahl von innerhalb eines vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs (R1, ..., R4) angeordneten für die jeweiligen Schadstoffe sensitiven Sensoren (S1, ..., S15) jeweils ein Schadstoffwert (n; n1, ..., n4) zu vorgegebenen Zeitpunkten ermittelt wird, b) wobei aufgrund der so ermittelten Schadstoffwerte (n; n1, ..., n4) sowie der Position und Zeit ihrer Ermittlung eine Ausbreitungsrechnung durchgeführt wird, sodass für einzelne Positionen und Zeitpunkte innerhalb des vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs (R1, ..., R4) jeweils ein Schadstoffwert zur Verfügung steht, c) wobei zumindest eine Person innerhalb des örtlich begrenzten Bereichs zu einzelnen Zeitpunkten lokalisiert wird und derart für diese Zeitpunkte eine Positionsinformation für die Person erstellt wird, und d) wobei aufgrund der Positionsinformation und der ermittelten Schadstoffwerte (n; n1, ..., n4) jeweils die Schadstoffbelastung der Person an ihrer jeweiligen Position über die Zeit ermittelt wird.

Description

Die Messung sicherheitskritischer Parameter wie z.B. biologischer, chemischer oder radioaktiver Umgebungsvariablen ist derzeit nur in wenigen Fällen personenbezogen oder objektbezogen durchführbar. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Personen beispielsweise zur Ermittlung radioaktiver Umgebungsvariablen, Sensoren bei sich tragen. Derartige am Körper getragene Sensoren sind hinsichtlich ihres Einsatzes allerdings limitiert, da größere oder schwerere Sensoren, die für die Messung komplexerer Umgebungsvariablen erforderlich wären, nicht einsetzbar sind. Einfach messbare Umgebungsvariablen wie beispielsweise die radioaktive Belastung einer Person werden typischerweise für jede Person einzeln manuell a posteriori z.B. nach einer beendeten Schicht ausgewertet. Die am Körper getragenen Sensoren sind darüber hinaus zusätzliches Equipment, das die Person tragen muss. Dadurch sind bisher eine Echtzeitüberwachung von sicherheitsrelevanten Umgebungsvariablen und somit der Sicherheit von Personen und das Ergreifen von präventiven bzw. vorausschauenden

Maßnahmen nur sehr eingeschränkt möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen und eine Echtzeitüberwachung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch eine Vielzahl biologischer, chemischer oder radioaktiver Schadstoffe zu ermöglichen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Bestimmung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe, wobei

a) mittels einer Anzahl von innerhalb eines vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs angeordneten für die jeweiligen Schadstoffe sensitiven Sensoren jeweils ein Schadstoffwert zu vorgegebenen Zeitpunkten ermittelt wird,

b) aufgrund der so ermittelten Schadstoffwerte sowie der Position und Zeit ihrer Ermittlung eine Ausbreitungsrechnung durchgeführt wird, sodass für einzelne Positionen und Zeitpunkte innerhalb des vorgegebenen Örtlich begrenzten Bereichs jeweils ein Schadstoffwert zur Verfügung steht,

c) zumindest eine Person innerhalb des Örtlich begrenzten Bereichs zu einzelnen Zeitpunkten lokalisiert wird und derart für diese Zeitpunkte eine Positionsinformation für die Person erstellt wird, und

Durch die Verwendung von an geeigneten Orten z.B. fest oder mobil angeordneten physischen Sensoren sowie verschiedenen numerischen Verfahren kann auf die Schadstoffbelastung am Ort einzelner Personen geschlossen werden, als ob die Person einen virtuellen Sensor mit sich geführt hätte. Damit ist es möglich, die Schadstoffbelastung einzelner Personen zu erfassen ohne dabei auf Sensoren zurückzugreifen. Dies erweitert den Einsatzbereich von zu Üüberwachenden sicherheitskritischen Umgebungsvariablen erheblich, da auch jene gemessen werden können, deren Messung große oder schwere Sensoren für eine aussagekräftige Information erfordern würden, wie dies insbesondere bei chemischen oder biologischen

Verunreinigungen der Fall ist.

Um die für die jeweiligen Schadstoffe sensitiven Sensoren beispielsweise in der umliegenden Infrastruktur integrieren zu können, kann vorgesehen sein, dass in Schritt a) die Schadstoffbelastung mittels Sensoren, insbesondere Sensorboxen, die räumlich verteilt stationär angeordnet sind, ermittelt wird.

Um die Position der für die jeweiligen Schadstoffe sensitiven Sensoren innerhalb des vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs frei wählen zu können, kann vorgesehen sein, dass in Schritt a) die Schadstoffbelastung mittels mobiler Sensoren ermittelt wird, wobei die aktuelle Position der Sensoren laufend festgestellt wird..

Durch diese stationär oder mobil innerhalb des vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs angeordneten Sensoren können Umgebungsvariablen mit höherer Präzision in deren direkten Umkreis gemessen werden, als dies beispielsweise bei Sensoren der Fall ist, die

von einer Person mitgeführt werden.

Um die an einer Position innerhalb des vorgegebenen Örtlich begrenzten Bereichs vorherrschende Schadstoffbelastung zuverlässig angeben zu können, kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Belastung durch die einzelnen Schadstoffe in Schritt b) eine räumliche Verteilung, insbesondere in Form einer Funktion, des jeweiligen Schadstoffs erstellt wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die räumliche Verteilung durch Interpolation zwischen den von den einzelnen stationären Sensoren ermittelten

Schadstoffwerten bestimmt wird.

Diese Vorgehensweise ermöglicht eine präzise Lokalisierung von Personen in geschlossenen Räumen oder im Freien, sodass aufgrund der präzise lokalisierten Position die Exposition der Person hinsichtlich der gemessenen und räumlich verorteten Umgebungsvariable quasi in Echtzeit gemessen werden kann.

Eine alternative Form der Lokalisierung mit der einfach und kostengünstig eine metergenaue Positionsinformation der Person bereitgestellt werden kann, kann erzielt werden, wenn zur Ermittlung der Positionsinformation in Schritt c) die Person ein tragbares Endgerät mit sich führt, wobei die Position des Endgeräts und der Person passiv über ein Netzwerk aus Lokalisationselementen, insbesondere mittels Triangulation, vorzugsweise laufend oder in vorgegebenen Zeitabständen, ermittelt wird,

wobei insbesondere vorgesehen ist, dass mittels des Endgeräts die Signalstärke und/oder Feldstärke von einzelnen, insbesondere allen, Lokalisationselementen des Netzwerks aus, insbesondere funkfähigen, Lokalisationselementen detektiert wird und aufgrund der detektierten Signalstärke und/oder Feldstärke die Position des Endgeräts und der Person

ermittelt wird.

Eine kostengünstige Lokalisierung von Personen in Räumen oder im Freien bei gleichzeitig metergenauer Verortung der Person kann gewährleistet werden, wenn dass die Person in Schritt c) mittels Satellitennavigation oder Bluetooth Low Energy lokalisiert

wird..

Eine zuverlässige Aussage darüber, ob eine Person einer Kontamination oder Beeinträchtigung durch Schadstoffe ausgesetzt war, ist gewährleistet, wenn zur Ermittlung der Schadstoffbelastung der Person in Schritt d) aus den ermittelten Schadstoffwerten für eine Person eine Gesamtbelastung der Person durch Summation oder anderweitige Akkumulation über die einzelnen für die Person an ihrer jeweiligen Position über die Zeit ermittelten Schadstoffbelastungen, insbesondere für einen

bestimmten Zeitraum, ermittelt wird.

Da durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Echtzeitmessung von sicherheitsrelevanten Umgebungsvariablen möglich ist, ist es vorteilhafterweise ebenfalls möglich, präventive oder vorausschauende Maßnahmen zu ergreifen, sodass Personen rechtzeitig alarmiert werden können, bevor sie einer gesundheitsgefährdenden Gesamtbelastung, als punktuelle Belastung oder Einmalbelastung, durch Schadstoffe ausgesetzt sind, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.

Eine besonders zuverlässige Alarmierung der Person bei gleichzeitig geringem technischen Aufwand ist gewährleistet, wenn, sofern eine Schwellenwertüberschreitung der Gesamtbelastung der Person festgestellt wird, eine Alarmierungsinformation an die Person, insbesondere ein mitgeführtes Endgerät, übermittelt wird und dieses eine Alarmmeldung abgibt.

Erfindungsgemäß ist weiters ein System zur Bestimmung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe vorgesehen umfassend - eine Anzahl von für die jeweiligen Schadstoffe sensitiven Sensoren, die zur Ermittlung eines Schadstoffwerts für den jeweiligen Schadstoff zu vorgegebenen Zeitpunkten ausgebildet sind, - zumindest ein tragbares, von einer Person mitgeführtes, Endgerät, das insbesondere zur Datenkommunikation über eine drahtlose Datenverbindung ausgebildet ist, - ein Netzwerk aus Lokalisationselementen, die zur Lokalisierung des zumindest einen Endgeräts, insbesondere mittels Bluetooth Low Energy, und vorzugsweise zur Bereitstellung einer diesbezüglichen Positionsinformation, ausgebildet sind, und - eine mit den Sensoren, und insbesondere den Lokalisationselementen, in Datenkommunikation stehende Verarbeitungseinheit die dazu ausgebildet ist, - aufgrund der von den Sensoren ermittelten Schadstoffwerte sowie der Position und Zeit ihrer Ermittlung eine Ausbreitungsrechnung durchzuführen und für einzelne Positionen und Zeitpunkte innerhalb eines vorgegebenen Örtlich begrenzten Bereichs jeweils einen Schadstoffwert zur Verfügung zu stellen,

- aufgrund der Positionsinformation und der ermittelten Schadstoffwerte jeweils die Schadstoffbelastung der Person an ihrer jeweiligen Position, insbesondere laufend

oder zu vorgegebenen Zeitpunkten, zu ermitteln.

Ein derartiges Zusammenwirken der verschiedenen Hardwarekomponenten ermöglicht eine Echtzeitsteuerung und Überwachung von sicherheitskritischen Umgebungsvariablen im industriellen, öffentlichen oder privaten Bereich, wie dies bisher beispielsweise bei der

Verwendung von am Körper getragenen Sensoren nicht möglich war.

Ein Echtzeitrückschluss auf die Exposition einer Person oder eines Objekts hinsichtlich gemessener Umgebungsvariablen in einem vorgegebenen örtlich begrenzten Bereich ist sichergestellt, wenn die Sensoren innerhalb eines vorgegebenen Örtlich begrenzten Bereichs räumlich verteilt stationär, insbesondere als Sensorboxen, angeordnet sind oder mobil angeordnet sind, wobei die Lokalisationselemente und/oder die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sind, die aktuelle Position der Sensoren laufend

festzustellen.

Um ein räumliches Verständnis für beispielsweise die Ausbreitung der Schadstoffe in einem vorgegebenen, örtlich begrenzten Bereich zu entwickeln, kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, zur Ermittlung der Belastung durch die einzelnen Schadstoffe eine räumliche Verteilung, insbesondere in Form einer Funktion, des jeweiligen Schadstoffs, insbesondere durch Interpolation zwischen den von einzelnen

stationären Sensoren ermittelten Schadstoffwerten, zu erstellen.

Um präzise vorherzusagen, ob eine Person einer Kontamination oder Beeinträchtigung durch Schadstoffe ausgesetzt wird, kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, zur Ermittlung der Schadstoffbelastung der Person aus den ermittelten Schadstoffwerten für eine Person eine Gesamtbelastung der Person durch Summation oder anderweitige Akkumulation über die einzelnen für die Person an ihrer jeweiligen Position über die Zeit ermittelten Schadstoffbelastungen, insbesondere für

einen bestimmten Zeitraum, zu ermitteln.

Um eine rechtzeitige Alarmierung von Personen, die Schadstoffen ausgesetzt sind,

vorzunehmen oder eine Gegenmaßnahme einzuleiten, kann vorgesehen sein, dass die

Eine einfach umzusetzende Alarmierung der Person kann bei einem derartigen System gewährleistet werden, wenn dieses zumindest ein von der Person mitgeführtes Endgerät umfasst, wobei die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, bei Detektion einer Schwellenwertüberschreitung der Gesamtbelastung der Person eine Alarmierungsinformation an das Endgerät zu übermitteln wird und das Endgerät dazu ausgebildet ist, eine dementsprechende Alarmmeldung abzugeben.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

Im Folgenden zeigen:

Fig. 1 schematisch einen mit Sensoren ausgestatteten, vorgegebenen, örtlich begrenzten Bereich,

Fig. 2 schematisch ein Beispiel für das Ergebnis einer Ausbreitungsrechnung im vorgegebenen Bereich zu einem Zeitpunkt,

Fig. 3 schematisch den Weg einer Person, die innerhalb des vorgegebenen Bereichs zu einzelnen Zeitpunkten lokalisiert wurde,

Fig. 4 ein erstes Beispiel für die ermittelte Gesamtbelastung einer Person,

Fig. 5 ein zweites Beispiel für die ermittelte Gesamtbelastung einer Person,

Fig. 6 ein Beispiel einer Industrieanlage mit vier Bereichen bzw. Räumen mit Sensoren, Fig. 7 ein weiteres Beispiel einer Industrieanlage mit einem Bereich bzw. einer Maschinenhalle mit Sensoren,

Fig. 8 ein Beispiel eines Konzentrationsverlaufs entlang eines Schnittes durch die Maschinenhalle in Fig. 7.

Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel einer Industrieanlage mit einem Raum bzw. einem vorgegebenen örtlich begrenzten Bereich R+, der mit einem erfindungsgemäßen System zur Bestimmung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe ausgestattet ist. Der Bereich R;+ umfasst fünf Türen T4, ..., Ts, um beispielsweise von außen in die Industrieanlage bzw. den Bereich R; zu gelangen oder

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Im gezeigten Ausführungsbeispiel soll die Beeinträchtigung von Personen, die im Bereich R; der Industrieanlage beschäftigt sind, durch Kohlendioxid bestimmt werden. Alternativ dazu ist mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise die Beeinträchtigung von Personen durch beliebige andere Schadstoffe wie beispielsweise Stickstoff oder Ammoniak ermittelbar.

Da die bekannten Sensoren zur Bestimmung der CO»-Kontamination bzw. Beeinträchtigung teilweise groß und unhandlich sind, ist es besonders vorteilhaft, dass diese aufgrund der Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems nicht von den zu überwachenden Personen mit sich geführt werden brauchen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der Seitenwand W+ eine Schadstoff- bzw. CO>»2-Quelle lokalisiert.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiters ein Netzwerk aus Lokalisationselementen L;, .„., L7 an den Seitenwänden W+;, ..., Wı bzw. Zwischenwänden des Bereichs R; der Industrieanlage angeordnet. Die Lokalisationselemente L;, ..., L7 sind zur Lokalisierung von zumindest einem Endgerät E und zur Bereitstellung einer diesbezüglichen Positionsinformation ausgebildet. Beim Endgerät E handelt es sich um ein tragbares von einer Person mitführbares Gerät, das zur Datenkommunikation über eine drahtlose Datenverbindung ausgebildet ist. Bewegt sich die Person im Bereich R+ der Industrieanlage und führt dabei ein derartiges Endgerät E mit, kann die Person an jeder Position im Bereich R+ı lokalisiert werden. Dazu werden die Lokalisationselemente L4, ..., L- durch ein tragbares Endgerät E genutzt, um dieses beispielsweise mittels z.B. GPSBluetooth Low Engergy- NFC- oder RFID-Technik, laufend in Echtzeit oder auch in vorgegebenen Zeitabständen zu lokalisieren.

Bei Verwendung von Bluetooth Low Energy zur Lokalisierung der Person bzw. des Endgeräts E der Person erfolgt nicht notwendigerweise ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen den Lokalisationselemente L;, ..., L7, d.h. den Bluetooth Low Energy-Beacons und dem Endgerät E. Vielmehr reicht es aus, wenn lediglich die Feldstärken der Beacons, denen sich das Endgerät E nähert, zur triangulationsbasierten Bestimmung der Position des Endgeräts E, d.h. der Person, verwendet werden. Die Ermittlung der Position des Endgeräts E kann dabei laufend in Echtzeit bestimmt werden, oder sie kann auch in einem Postprocessing-Schritt z.B. am Ende der Schicht eines Arbeiters erfolgen.

Alternativ dazu können die Lokalisationselemente L;, ..., L7 dazu ausgebildet sein, das Endgerät E jeweils mittels Satellitennavigation (z.B. GPS) oder anderer Technologien aktiv oder passiv zu lokalisieren und eine diesbezügliche Positionsinformation

bereitzustellen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das System zur Bestimmung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe weiters eine mit den Sensoren S-, ..., Ss und den Lokalisationselementen L;, .., L7 in Datenkommunikation stehende Verarbeitungseinheit 1. Diese ist im gezeigten Ausführungsbeispiel außerhalb des Bereichs R+ der Industrieanlage angeordnet. Die Verarbeitungseinheit 1 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise in einer Steuerzentrale angeordnet, von der aus die Maschinen, die sich im Bereich R+ der Industrieanlage befinden, überwacht bzw. angesteuert werden.

Alternativ dazu kann die Verarbeitungseinheit 1 auch direkt im Bereich R; angeordnet

sein, in dem sich die Personen bewegen, für die eine Kontamination oder

Beeinträchtigung durch Schadstoffe festgestellt werden soll.

Die Verarbeitungseinheit 1 kann optional auch die Position des Endgeräts E, d.h. der Person mittels Triangulation bestimmen, wenn z.B. als Lokalisationselemente L;, ..., L-,

Bluetooth Low Energy-Beacons eingesetzt werden.

Fig. 2 zeigt das Ergebnis einer Ausbreitungsrechnung, die aufgrund der von den Schadstoffsensoren S;, ..., S+45 ermittelten Schadstoffwerte für einen Zeitpunkt durchgeführt wurde. Dabei ist in Fig. 2 auf einem Grundriss des in Fig. 1 dargestellten Bereichs R+ der Industrieanlage die Kontamination durch CO» in Form von Isolinien jeweils gleicher CO‚-Konzentration für einen Zeitpunkt dargestellt.

Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, herrscht um die in Fig. 1 dargestellte Kontaminationsquelle Q; die höchste CO»-Konzentration, die sich in Richtung der Seitenwand W3 des Bereichs R;ı der Industrieanlage, die der Seitenwand W+, an der sich die Kontaminationsquelle Q+ befindet, gegenüberliegt, ausbreitet. Die CO‚-Konzentration fällt dabei, wie in Fig. 2 dargestellt ist, in Richtung der Seitenwand W; bzw. der Seitenwand W», W,, die normal zu den beiden Seitenwand W+, W3 des Bereichs R+ı angeordnet sind, ab.

Die räumliche Verteilung der einzelnen Schadstoffe bzw. des CO, wird im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer Funktion des Schadstoffs dargestellt, wobei die räumliche Verteilung durch Interpolation zwischen den von den einzelnen stationären

Sensoren S-+, ..., Sı5 ermittelten Schadstoffwerten bestimmt wird. In Fig. 3 ist auf dem Grundriss des in Fig. 1 dargestellten Bereichs R+ı der Industrieanlage

der Bewegungspfad einer Person, die ein Endgerät E bei sich trägt, eingezeichnet. Die Person bewegt sich dabei von der Tür T; an der Seitenwand W+ in Richtung der

Seitenwand W;3, anschließend in Richtung der Seitenwand W,, danach wieder in Richtung der Seitenwand W+ und anschließend erneut in Richtung der Seitenwand W, bevor sie an der aktuellen Position des Endgeräts E, die in Fig. 1 dargestellt ist, anhält.

Während sich die Person im Bereich R+ fortbewegt, wird sie mit Hilfe des mitgeführten Endgeräts E zu vorgegebenen Zeitpunkten lokalisiert und von den Lokalisierungselementen L;, ..., L7 oder der Verarbeitungseinheit 1 wird derart für diese Zeitpunkte eine Positionsinformation für die Person erstellt. Aufgrund dieser Positionsinformation und der ermittelten Schadstoffwerte, die von den Sensoren S-;, ..., Sıs gemessen werden, wird die Schadstoffbelastung der Person an ihrer jeweiligen Position über die Zeit ermittelt. Die Exposition hinsichtlich der gemessenen und räumlich verorteten Umgebungsvariable kann somit in Echtzeit gemessen werden, was im gezeigten Ausführungsbeispiel mit Triangulation rund um bestehende Sensoren durchgeführt wird.

Die Ermittlung der Gesamtbelastung erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel durch Summation der für die einzelnen Positionen und Zeitpunkte ermittelten Schadstoffbelastungen in Form einer Gesamtbelastung, der die Person ausgesetzt ist. In Fig. 3 ist eine derartige Gesamtbelastung für die Person auf ihrem in Fig. 1 dargestellten Weg durch den Bereich R+ı der Industrieanlage bis zur aktuellen Position, an der sich das Endgerät E in Fig. 1 befindet, dargestellt. Alternativ dazu kann auch die Einmalbelastung bzw. die punktuelle Belastung einer Person an einzelnen Positionen und Zeitpunkten

ermittelt werden.

Anhand von Fig. 2 und Fig. 3a ist ersichtlich, dass während sich die Person in der Nähe der Schadstoffquelle Q+ aufgehalten hat bzw. aufhält, die Beeinträchtigung der Person durch das CO», das von der Schadstoffquelle Q+ abgegeben wird, am größten ist, sodass die durch Summation über die einzelnen Schadstoffbelastungen der Person an ihrer jeweiligen Position bzw. einem jeweiligen Zeitpunkt ermittelte Gesamtbelastung stark ansteigt, während sie langsamer ansteigt, wenn sich die Person von der Schadstoffquelle Q+ entfernt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungseinheit 1 vorteilhafterweise dazu ausgebildet, laufend zu untersuchen, ob die Gesamtbelastung der Person einen vorgegebenen Schwellenwert Th überschreitet und sofern dies der Fall ist, eine

Alarmierung oder eine alternative Maßnahme vorzunehmen.

Wie in Fig. 3a ersichtlich ist, überschreitet die kumulative Gesamtbelastung der Person an der Position, an der sie sich aktuell im Bereich R+ befindet, den vorgegebenen Schwellenwert Th für die Gesamtbelastung, was von der Verarbeitungseinheit 1 festgestellt wird. Die Verarbeitungseinheit 1 ist dazu ausgebildet, bei Detektion einer derartigen Schwellenwertüberschreitung der Gesamtbelastung der Person eine

Alarmierungsinformation abzugeben.

Die Alarmierungsinformation wird im gezeigten Ausführungsbeispiel an ein von der Person mitgeführtes Endgerät E, beispielsweise ein Smartphone oder Tablet, übermittelt, das dazu ausgebildet ist, eine der Alarmierungsinformation entsprechende Alarmmeldung abzugeben. Dies ist besonders vorteilhaft, da mit dem erfindungsgemäßen System bzw. Verfahren zur Bestimmung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe eine Überwachung der Person in Echtzeit möglich ist und die Gesamtbelastung der Person nicht erst beispielsweise manuell nach einer beendeten Schicht ausgewertet werden muss. Somit sind auch präventive bzw. vorausschauende Maßnahmen möglich und die Person kann alarmiert werden, bevor deren

Gesamtbelastung ein gesundheitsschädliches Ausmaß annimmt.

Diese Ausgestaltung der Verarbeitungseinheit 1 ermöglicht vorteilhafterweise auch eine Integration in bzw. Kombination mit bereits bestehenden Sicherheitsleitsystemen, wie z.B. für den Brandschutz.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen zwei weitere Beispiele für die ermittelte Gesamtbelastung einer Person durch Summation oder Akkumulation über die einzelnen für die Personen an ihrer jeweiligen Position über die Zeit ermittelten Schadstoffbelastungen. Dazu ist in den Fig. 4 und Fig. 5 jeweils die lokale Schadstoffbelastung der Person mit CO, sowie die Gesamtbelastung dargestellt.

Wie in Fig. 4 ersichtlich ist, war die Person über einen kurzen Zeitraum einer hohen Schadstoffbelastung durch CO, ausgesetzt, sodass die Gesamtbelastung der Person von einem zunächst niedrigen Niveau rasch angestiegen ist, was zu einer Überschreitung des vorgegebenen Schwellenwerts Th an dem mit einem Pfeil gekennzeichneten Zeitpunkt führte, wodurch eine Alarmmeldung an die Person abgegeben wurde und sich diese aus dem Bereich der Schadstoffquelle entfernt hat, sodass die Gesamtbelastung der Person anschließend zur anfänglichen, geringen Anstiegsrate zurückkehrte.

In Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Person im Laufe ihrer Bewegung innerhalb des vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs wiederholt kleinere Schadstoffquellen passiert hat, an denen die lokale CO»-Konzentration lokale Spitzenwerte erreicht. Dies führte vom anfänglich konstanten, geringen Anstieg der Gesamtbelastung jeweils zu einem starken Anstieg im Zeitraum, in dem die Person den lokalen Schadstoffquellen ausgesetzt war, wobei die Gesamtbelastung der Person, als sie zum dritten Mal der lokalen CO»-Quelle ausgesetzt war, den Schwellenwert Th für die Gesamtbelastung überschritten hat, sodass eine Alarmmeldung an die Person abgegeben wurde und diese den Gefahrenbereich bzw. den Bereich der Schadstoffquelle verlassen hat.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine Industrieanlage mit vier Räumen bzw. abgegrenzten Bereichen R-ı, ..., Rı. Jeder der Bereichen R-ı, ..., Rı ist über jeweils eine Tür T+, ..., T1 von einem Flur F aus begehbar. Weiters befindet sich in jedem der Räume bzw. Bereiche Rı, ..., Rı ein Sensor S-;, ..., Sı, der für Schadstoffe von Interesse sensitiv ist und zur Ermittlung der Schadstoffbelastung durch den bzw. die jeweiligen Schadstoffe ausgebildet ist. Die Sensoren S-;, ..., Sı ermitteln für den jeweiligen Bereich R-ı, ..., Rı die jeweiligen Schadstoffwerte und eine Ausbreitungsrechnung wird aufgrund dieser Schadstoffwerte sowie der Positions- und Zeitinformation durchgeführt.

Da es sich bei den Räumen bzw. Bereichen R-ı, ..., R4 um vergleichsweise kleine Räume handelt, wird für die Ausbreitungsrechnung die nächste Informationsquelle bzw. der nächstliegende Sensor S-+;, ..., Sı herangezogen und der jeweils bestimmte Schadstoffwert verwendet, wobei die Konzentration n;, ..., na des Schadstoffs bei derartigen kleinen Bereichen R-ı, ..., Rı als konstant im jeweiligen Bereich Rı;ı, ..., Rı angesehen wird. Somit wird beispielsweise für einzelne Positionen und Zeitpunkte innerhalb des Bereichs R; jeweils eine Konzentration n; des Schadstoffs von Interesse zur Verfügung gestellt.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Maschinenhalle, in der der räumlich begrenzte Bereich R; eine vergleichsweise große Grundfläche aufweist. Der Bereich R+ı bzw. die Maschinenhalle weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Tür T+ auf, durch die die Maschinenhalle betreten werden kann, sowie eine Abluftanlage AL, durch die Abluft aus der Maschinenhalle ins Freie transportiert wird. Weiters sind in der Maschinenhalle zwei Sensoren S+, S, angeordnet, bei denen es sich um stationäre Sensorboxen handelt und eine Schadstoffquelle Q, befindet sich in der Nähe des Sensors S-+.

Für die Ausbreitungsrechnung wird im gezeigten Ausführungsbeispiel der Luftstrom genutzt, der durch die Abluftanlage AL entsteht, wenn Luft aus der Maschinenhalle bzw.

dem Bereich R+ı ins Freie transportiert wird. Fig. 8 zeigt den Konzentrationsverlauf in der Maschinenhalle entlang eines Schnitts AA. Dabei ist ersichtlich, dass die vom Sensor S; in der Nähe der Schadstoffquelle Q+ gemessene Konzentration des Schadstoffs bzw. des CO» am höchsten ist, während sie in Richtung der Position der Abluftanlage abfällt und

am Sensor S, einen vergleichsweise niedrigen Wert aufweist.

Die in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellten Beispiele von Industrieanlagen stellen mit ihrer Anordnung an vielen kleinen vorgegebenen, örtlich begrenzten Bereichen R-ı, ..., Ra bzw. einem einzigen, großen Bereich R+ı jeweils Extremsituationen dar, die in großen Industriekomplexen selbstverständlich auch kombiniert auftreten und ebenfalls mit einem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. System zur Bestimmung der Kontamination oder

Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe überwacht werden können.

Alternativ zu stationären Sensoren kann bei einem erfindungsgemäßen System bzw. Verfahren die Schadstoffbelastung auch mittels mobiler Sensoren S-, ..., Sı5 ermittelt werden, wobei die aktuelle Position der Sensoren S-;, ..., Sı15 dabei laufend festgestellt wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe des Netzwerks aus Lokalisierungselementen L4, ..., L7 erfolgen. In diesem Fall können die Sensoren S-;, ..., S15 zur Datenkommunikation über eine drahtlose Datenverbindung ausgebildet sein. Die Lokalisationselemente L;, ..., L- oder die Verarbeitungseinheit 1 können in diesem Fall zur Lokalisierung der Sensoren Sı, ..., S15 Insbesondere mittels NFC- oder RFID-Technik ausgebildet sein und stellen eine diesbezügliche Positionsinformation für jeden Sensor S;, ..., Sı5 zur Verfügung. Alternativ dazu kann eine Ermittlung der Position der Sensoren S-, ..., Sı15, wie bereits eingangs beschrieben, mittels Triangulation erfolgen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Bestimmung der Kontamination oder Beeinträchtigung von Personen durch Schadstoffe,

a) wobei mittels einer Anzahl von innerhalb eines vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs (R-ı, ..., Rı) angeordneten für die jeweiligen Schadstoffe sensitiven Sensoren (S-, ..., Sı5) Jeweils ein Schadstoffwert (n; n+;, ..., Nnı) Zu vorgegebenen Zeitpunkten ermittelt wird,

b) wobei aufgrund der so ermittelten Schadstoffwerte (n; n+, ..., Nnı) Sowie der Position und Zeit ihrer Ermittlung eine Ausbreitungsrechnung durchgeführt wird, sodass für einzelne Positionen und Zeitpunkte innerhalb des vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs (R-;, ..., Rı) jeweils ein Schadstoffwert zur Verfügung steht,

c) wobei zumindest eine Person innerhalb des örtlich begrenzten Bereichs zu einzelnen Zeitpunkten lokalisiert wird und derart für diese Zeitpunkte eine Positionsinformation für die Person erstellt wird, und

d) wobei aufgrund der Positionsinformation und der ermittelten Schadstoffwerte (n; n4, ..., ns) Jeweils die Schadstoffbelastung der Person an ihrer jeweiligen Position über die Zeit

ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Schadstoffbelastung mittels Sensoren (S+;, ..., S+45), insbesondere Sensorboxen, die

räumlich verteilt stationär angeordnet sind, ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Schadstoffbelastung mittels mobiler Sensoren (S+, ..., Sıs) ermittelt wird, wobei die aktuelle Position der Sensoren (S-, ..., S15) laufend festgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Belastung durch die einzelnen Schadstoffe in Schritt b) eine räumliche Verteilung, insbesondere in Form einer Funktion, des jeweiligen Schadstoffs erstellt wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die räumliche Verteilung durch Interpolation zwischen den von den einzelnen stationären Sensoren (S-, ..., S{5) ermittelten Schadstoffwerten (n)

bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

zur Ermittlung der Positionsinformation in Schritt c) die Person ein tragbares Endgerät (E) mit sich führt, wobei die Position des Endgeräts (E) und der Person aktiv über ein

Person ermittelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Positionsinformation in Schritt c) die Person ein tragbares Endgerät (E) mit sich führt, wobei die Position des Endgeräts (E) und der Person passiv über ein Netzwerk aus Lokalisationselementen (L+, ..., L45), insbesondere mittels Triangulation, vorzugsweise laufend oder in vorgegebenen Zeitabständen, ermittelt wird,

wobei insbesondere vorgesehen ist, dass mittels des Endgeräts (E) die Signalstärke und/oder Feldstärke von einzelnen, insbesondere allen, Lokalisationselementen (L;, ..., L;5) des Netzwerks aus, insbesondere funkfähigen, Lokalisationselementen (L;, ..., L45) detektiert wird und aufgrund der detektierten Signalstärke und/oder Feldstärke die Position des Endgeräts (E) und der Person ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Person in Schritt c) mittels Satellitennavigation oder Bluetooth Low Energy lokalisiert

wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Schadstoffbelastung der Person in Schritt d) aus den ermittelten Schadstoffwerten für eine Person eine Gesamtbelastung (>n) der Person durch Summation oder anderweitige Akkumulation über die einzelnen für die Person an ihrer jeweiligen Position über die Zeit ermittelten Schadstoffbelastungen, insbesondere für

einen bestimmten Zeitraum, ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass laufend untersucht wird, ob die Gesamtbelastung der Person einen vorgegebenen Schwellenwert (Th) überschreitet

und sofern dies der Fall ist, eine Alarmierung vorgenommen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass, sofern eine Schwellenwertüberschreitung der Gesamtbelastung (Xn) der Person festgestellt wird, eine Alarmierungsinformation an die Person, insbesondere ein mitgeführtes Endgerät (E), übermittelt wird und dieses eine Alarmmeldung abgibt.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (S-;, ..., Sı15) innerhalb eines vorgegebenen örtlich begrenzten Bereichs (R-, ..., Ra)

- räumlich verteilt stationär, insbesondere als Sensorboxen, angeordnet sind oder

- mobil angeordnet sind, wobei die Lokalisationselemente (L+, ..., L-) und/oder die Verarbeitungseinheit (1) dazu ausgebildet sind, die aktuelle Position der Sensoren (S-+, ..., S+5) laufend festzustellen.

13. System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (1) dazu ausgebildet ist,

- zur Ermittlung der Belastung durch die einzelnen Schadstoffe eine räumliche Verteilung, insbesondere in Form einer Funktion, des jeweiligen Schadstoffs, insbesondere durch

- zur Ermittlung der Schadstoffbelastung der Person aus den ermittelten Schadstoffwerten (n; n+, ..., Na) für eine Person eine Gesamtbelastung (Xn) der Person durch Summation oder anderweitige Akkumulation über die einzelnen für die Person an ihrer jeweiligen Position über die Zeit ermittelten Schadstoffbelastungen, insbesondere für einen

bestimmten Zeitraum, zu ermitteln.

14. System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (1) dazu ausgebildet ist, laufend zu untersuchen, ob die Gesamtbelastung (Xn) der Person einen vorgegebenen Schwellenwert (Th) überschreitet

und sofern dies der Fall ist, eine Alarmierung vorzunehmen.

15. System nach einem der Ansprüche 11 bis 14 umfassend zumindest ein von der Person mitgeführtes Endgerät (E), wobei die Verarbeitungseinheit (1) dazu ausgebildet ist, bei Detektion einer Schwellenwertüberschreitung der Gesamtbelastung (>Xn) der Person eine Alarmierungsinformation an das Endgerät (E) zu übermitteln wird und das

Endgerät (E) dazu ausgebildet ist, eine dementsprechende Alarmmeldung abzugeben.