Title:
Vorrichtung zur Warnung vor Hohlräumen
Kind Code:
U1


Abstract:

Vorrichtung zur Warnung vor verborgenen Hohlräumen im Untergrund bestehend aus mindestens einem Detektionsmittel (1), Datenverarbeitungsmittel (2), Warnmittel (3) und beigeordneten Mitteln zur Energieversorgung (4) der anderen Vorrichtungsbestandteile, wobei Detektionsmittel (1), Datenverarbeitungsmittel (2) und Warnmittel (3) für einen Datenaustausch in Verbindung stehen, sowie Mittel zur Halterung der einzelnen Teile der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (1) Strahlungssender (5) und Strahlungsempfänger (6) enthält, wobei die von einem Strahlungssender (5) emittierte Strahlung oberflächliche Schichten (7a) eines Untergrundes (7) - vorzugsweise zumindest bis zu einer Eindringtiefe von 5 m - durchdringen kann und an tieferen, festeren Schichten (7b) des Untergrundes (7) zumindest teilweise reflektiert wird, und wobei die reflektierte Strahlung von einem Strahlungsempfänger (6) detektiert wird, und vom Detektionsmittel (1) eine Information über das reflektierte Signal an das Datenverarbeitungsmittel (2) übermittelt wird, so dass das Datenverarbeitungsmittel (2) basierend auf Algorithmen zur Datenverarbeitung aus dem reflektierten Strahlungssignal einen Hohlraum im Untergrund (7) in Form einer fehlenden oder weit entfernten, vorzugsweise > 2,5 m entfernten, reflektierenden Schicht (7b) erkennen kann, woraufhin vom Datenverarbeitungsmittel (2) ein Signal an das Warnmittel (3) gesendet wird und das Warnmittel ein Warnsignal ausgibt. embedded image




Application Number:
DE202018000615U
Publication Date:
03/09/2018
Filing Date:
02/07/2018
Assignee:
Dirscherl, Jürgen, 97892 (DE)
International Classes:



Claims:
Vorrichtung zur Warnung vor verborgenen Hohlräumen im Untergrund bestehend aus mindestens einem Detektionsmittel (1), Datenverarbeitungsmittel (2), Warnmittel (3) und beigeordneten Mitteln zur Energieversorgung (4) der anderen Vorrichtungsbestandteile, wobei Detektionsmittel (1), Datenverarbeitungsmittel (2) und Warnmittel (3) für einen Datenaustausch in Verbindung stehen, sowie Mittel zur Halterung der einzelnen Teile der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (1) Strahlungssender (5) und Strahlungsempfänger (6) enthält, wobei die von einem Strahlungssender (5) emittierte Strahlung oberflächliche Schichten (7a) eines Untergrundes (7) - vorzugsweise zumindest bis zu einer Eindringtiefe von 5 m - durchdringen kann und an tieferen, festeren Schichten (7b) des Untergrundes (7) zumindest teilweise reflektiert wird, und wobei die reflektierte Strahlung von einem Strahlungsempfänger (6) detektiert wird, und vom Detektionsmittel (1) eine Information über das reflektierte Signal an das Datenverarbeitungsmittel (2) übermittelt wird, so dass das Datenverarbeitungsmittel (2) basierend auf Algorithmen zur Datenverarbeitung aus dem reflektierten Strahlungssignal einen Hohlraum im Untergrund (7) in Form einer fehlenden oder weit entfernten, vorzugsweise > 2,5 m entfernten, reflektierenden Schicht (7b) erkennen kann, woraufhin vom Datenverarbeitungsmittel (2) ein Signal an das Warnmittel (3) gesendet wird und das Warnmittel ein Warnsignal ausgibt.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungsmittel (2) basierend auf Algorithmen zur Datenverarbeitung aus dem Absinken der reflektierten Strahlungssignals unter einen vorgegebenen Schwellwert einen Hohlraum im Untergrund (7) in Form einer fehlenden oder weit entfernten reflektierenden Schicht (7b) erkennt, woraufhin vom Datenverarbeitungsmittel (2) ein Signal an das Warnmittel (3) gesendet wird und das Warnmittel ein Warnsignal ausgibt.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung vom Strahlungssender (5) zeitlich variabel, bevorzugt in Form von Pulsen, emittiert wird, wobei die an tieferen, festeren Schichten (7b) des Untergrunds (7) reflektierte Strahlung von einem Strahlungsempfänger (6) detektiert wird, so dass das Detektionsmittel (1) oder das Datenverarbeitungsmittel (2) aus der Laufzeit zwischen Aussendung und Empfang der Strahlung oder Teilen derselben den Abstand von reflektierenden Schichten (7b) im Untergrund (7) bestimmen kann und das Datenverarbeitungsmittel (2) aus der Zunahme der Laufzeit über einen vorgegebenen Schwellwert und/oder aus dem Absinken des reflektierten Strahlungssignals unter einen vorgegebenen Schwellwert basierend auf Algorithmen zur Datenverarbeitung einen Hohlraum im Untergrund (7) in Form einer fehlenden oder weit entfernten reflektierenden Schicht (7b) erkennen kann, woraufhin vom Datenverarbeitungsmittel (2) ein Signal an das Warnmittel (3) gesendet wird und das Warnmittel ein Warnsignal ausgibt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Detektionsmittel (1) an ein Stab-förmiges Haltemittel (13) montiert werden kann, wobei die Montage bevorzugt ohne Werkzeug erfolgen kann, und das Stab-förmige Haltemittel (13) bevorzugt eine Länge von 1-3 m aufweist und weiterhin bevorzugt mehrteilig und zusammen schiebbar oder zerlegbar ist und weiterhin bevorzugt aus einem kohlefaserverstärkten Verbundmaterial hergestellt ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an ein Ende des Stab-förmigen Haltemittels (13) eine Vorrichtung (14) zum Gleiten über eine Schneefläche montiert werden kann, wobei die Montage bevorzugt ohne Werkzeug erfolgen kann.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Detektionsmittel (1), an die Spitze eines Ski (15) montiert werden kann, wobei die Befestigung bevorzugt ohne Werkzeug erfolgen kann.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht direkt über dem Untergrund (7) benötigten Teile der Vorrichtung, bevorzugt die Datenverarbeitungs-, Warn- und zugehörige Energieversorgungsmittel ((2), (3), (4)), von den restlichen Vorrichtungsbestandteilen getrennt untergebracht sind und bevorzugt direkt vom Bediener (9) getragen werden, wobei in einer weiteren bevorzugten Ausführung die getrennt untergebrachten Bestandteile der Vorrichtung eigene Energieversorgungsmittel (4) aufweisen und weiterhin bevorzugt die Datenverbindung der getrennt untergebrachten Bestandteile der Vorrichtung drahtlos erfolgt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (1) als Strahlung elektromagnetische Strahlung, bevorzugt in einem Frequenzbereich von 30 MHz bis 130 GHz, verwendet.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (1) als Strahlung Ultraschall, d.h. Schall mit Frequenz > 16 kHz, verwendet.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (1) als Strahlung Infraschall, d.h. Schall mit Frequenz < 16 Hz, verwendet.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Strahlungssender (5) und Strahlungsempfänger (6) die Strahlung in Sende- bzw. Empfangskegeln mit Winkeldurchmessern von 10°-90°, bevorzugt 30°-60°, emittieren bzw. detektieren, wobei Sende- und Empfangskegel in Richtung Untergrund weisen und sich in einem Abstand bis 2,5 m zumindest teilweise überlappen, und das Detektionsmittel (1) vorzugsweise so an seinem Haltemittel befestigt ist, dass die Sende- und Empfangskegel die Orthogonale zum Untergrund einschließen.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Datenverarbeitungsmittel (2) nur dann eine Warnmeldung über das Warnmittel (3) auslöst, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums davor eine reflektierende Schicht (7b) in einem vorgegebenen maximalen Abstand detektiert wurde, wobei in einer weiterhin bevorzugten Ausführung nur dann eine Warnmeldung ausgegeben wird, wenn die zeitliche Abnahmerate des reflektierten Signals eine vorgegebene Schwelle überschreitet oder (bei zeitlich variabler Strahlung) die zeitliche Zunahmerate der Laufzeit des reflektierten Signals eine vorgegebene Schwelle überschreitet oder (bei zeitlich variabler Strahlung) im reflektierten Signal mindestens eine zusätzliche Komponente mit Laufzeit größer einer vorgegebenen Schwelle erkannt wird.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnmittel (3) bei Erhalt eines entsprechenden Signals vom Datenverarbeitungsmittel (2) ein akustisches und/oder optisches und/oder durch Vibration vermitteltes Warnsignal ausgibt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnmittel (3) die gemessene Schichtdicke bis zu einem reflektierenden Untergrund (7b) permanent oder zeitweise optisch anzeigt und/oder akustisch ausgibt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Energieversorgung (4) Energiespeicher enthalten, die eine Stromnetz-unabhängige Betriebszeit der gesamten Vorrichtung von mindestens 1 Stunde, bevorzugt mehr als 6 Stunden, erlauben, wobei bevorzugt wiederaufladbare Energiespeicher enthalten sind, und - weiterhin bevorzugt - die Vorrichtung vor dem vollständigen Aufbrauchen der gespeicherten Energie in einem der Energieversorgungsmittel über die Warnmittel (2) ein geeignetes Warnsignal ausgibt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmittel (1) zur Reduzierung des Leistungsbedarfes der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit möglichst niedriger Leistung für die ausgesandte Strahlung arbeitet, wobei bevorzugt die ausgestrahlte Strahlungsintensität und/oder (bei zeitlich variabler Strahlung) die Wiederholungsrate automatisch an die reflektierte Signalintensität angepasst werden, wobei die ausgestrahlte Strahlungsintensität bzw. Wiederholungsrate bei hoher reflektierter Signalintensität abgesenkt und bei niedriger reflektierter Signalintensität erhöht werden.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung und Warnung vor verborgenen Hohlräumen im Untergrund, wie sie insbesondere auf Gletschern auftreten können. Gletscher entstehen bei entsprechenden klimatischen Verhältnissen durch zunehmende Verfestigung von Schnee, wobei sich Altschnee unter dem Druck darüber liegender Schneemengen zu Gletschereis umwandelt. Häufig weisen Gletscher aufgrund innerer Spannungen - beispielsweise infolge einer bergabwärts-gerichteten Fließbewegung - Risse auf, die so groß werden können, dass sie eine Gefahr für Menschen darstellen, die den Gletscher beispielsweise zu wissenschaftlichen oder Freizeit-Zwecken (wie Bergsteigen) betreten. Man spricht dann von Gletscherspalten.

Offenliegende Gletscherspalten lassen sich auf einer Eisfläche leicht erkennen und umgehen. Von Schnee bedeckte Gletscherspalten sind jedoch häufig nur schwer oder gar nicht an der Schnee-Oberfläche zu erkennen. Ein Mensch, der eine derartige von Schnee verdeckte Spalte betritt, kann durch den Schnee brechen und in die Spalte stürzen. Da solche Gletscherspalten weit über 10 m tief sein können, würde ein ungebremster Sturz eine erhebliche Lebensgefahr darstellen.

Um dies zu vermeiden ist es übliche Praxis, schneebedeckte Gletscher nur in Gruppen von üblicherweise 2 bis 8 Personen zu betreten, wobei die Mitglieder der Gruppe durch ein Seil, das an geeigneten Gurten an den Personen befestigt ist, miteinander verbunden sind. Bei einem Sturz eines der Gruppenmitglieder in eine Spalte kann der Sturz durch die anderen Gruppenmitglieder abgefangen, und die in die Spalte gestürzte Person durch geeignete Maßnahmen aus der Spalte geborgen werden. Das Verfahren wird sowohl bei Betreten eines Gletschers zu Fuß als auch bei Befahren mit Ski angewandt.

Dieses Verfahren hat vielfältige Nachteile. So ist bei allein gehenden Personen eine solche gegenseitige Seilsicherung nicht möglich. Bei kleinen Gruppen von z.B. 2 bis 3 Personen besteht die Gefahr, dass die anderen Gruppenmitglieder den Sturz nicht abfangen können und ebenfalls in die Gletscherspalte gezogen werden. Dies ist insbesondere bei geneigtem Terrain leicht möglich und führte in der Vergangenheit immer wieder zu schweren Unfällen.

Auch wenn der Sturz eines angeseilten Gruppenmitglieds in eine Spalte von den anderen Gruppenmitgliedern abgefangen wird, besteht durch das Einbrechen in die Spalte und das Anschlagen an die Gletscherspalten-Wände oder gar auf dessen Grund eine erhebliche Verletzungsgefahr. Manche Spalten führen am Grund Schmelzwasser, was die zusätzliche Gefahr des Ertrinkens oder Erfrierens der in die Spalte gestürzten Person mit sich bringt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 umgeht alle diese Nachteile, indem sie verborgene Spalten und andere Hohlräume vor dem Betreten oder Befahren erkennt und mittels geeigneter Mittel davor warnt. Dazu enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung Detektionsmittel zur Erkennung von verborgenen Hohlräumen, wie beispielsweise Gletscherspalten unter einer Schneedecke, Datenverarbeitungsmittel sowie Mittel für eine akustische und/oder optische und/oder sonstige Warnmeldung. Zur Energieversorgung enthält die Vorrichtung Energiespeicher, diese sind bevorzugt wiederaufladbar.

In der folgenden Beschreibung wird hauptsächlich auf die Anwendung der Vorrichtung für die Erkennung von und Warnung vor unter einer Schneedecke verborgenen Gletscherspalten eingegangen, ohne auf solche Hohlräume beschränkt zu sein.

Das Detektionsmittel beruht auf der Aussendung von Strahlung, die in der Lage ist, oberflächliche Schichten des Untergrundes, wie beispielsweise Schnee, zu durchdringen, und an härteren Schichten des Untergrundes, wie beispielsweise Eis, zumindest teilweise reflektiert wird. Die reflektierte Strahlung wird im Detektionsmittel empfangen. Aus dem reflektierten Strahlungssignal, wie beispielsweise dem Absinken dieses Strahlungssignals unter einen vorgegebenen Schwellwert, kann auf einen verborgenen Hohlraum geschlossen werden und über die Datenverarbeitungs- und Warnmittel ein Warnsignal ausgegeben werden.

In einer bevorzugten Ausführung, insbesondere für die Anwendung auf Gletschern, beträgt die Eindringtiefe der Strahlung in den oberflächlichen Schichten (z.B. Schnee) zumindest 5 m. Dickere Schichten als 2,5 m (halbe Eindringtiefe der Strahlung) stellen im Allgemeinen keine Gefahr dar, da beispielsweise eine Schneedecke dann tragfähig genug und die Einbrechgefahr für Personen in eine darunterliegende Gletscherspalte sehr gering ist.

In einer bevorzugten Ausführung wird zeitlich variable, bevorzugt gepulste, Strahlung verwendet. Bei zeitlich variabler Strahlung kann aus der Laufzeit (Zeitdifferenz zwischen Senden eines Strahlungsmusters und Empfang des reflektierten Musters) und der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der verwendeten Strahlung der Abstand zum Reflektor (z.B. Eisschicht) berechnet werden. Bei einem Hohlraum unter der oberflächlichen Schicht (wie einer Gletscherspalte unter einer Schneedecke) wird kein reflektiertes Signal oder ein reflektiertes Signal mit geringer Signalintensität und sehr großer Laufzeit (bevorzugt entsprechend einem Abstand > 2,5 m) detektiert und eine Warnmeldung über die Datenverarbeitungs- und Warnmittel ausgegeben.

Als geeignete Strahlung kommen insbesondere elektromagnetische Strahlung wie beispielsweise Radio- und Radarstrahlung, bevorzugt im Frequenzbereich von 30 MHz bis 130 GHz, oder Schallsignale im Infraschallbereich (unter der Hörschwelle bei ca. 16 Hz) oder Ultraschallbereich (oberhalb der Hörschwelle bei ca. 16 kHz) in Frage. Vorrichtungen zur Abstandsmessung mit gepulsten Strahlungen sind im Stand der Technik wohlbekannt. Elektromagnetische Strahlung geeigneter Frequenz, wie z.B. Radio- und Radarstrahlung, durchdringt auch tiefe Schneeschichten bis über 5 m. Detektion mittels Schall lässt sich mit preiswerteren und kleineren Sende- und Empfangseinheiten bewerkstelligen, dafür ist das Eindringvermögen von Schall in Schnee weniger tief.

Die Strahlung wird für geringen Leistungsbedarf und hohes Signal- zu Rauschverhältnis bevorzugt in geeignet begrenzten Strahlungskegeln mit Winkeldurchmesser von 10°-90°, bevorzugt 30°-60°, in Richtung Untergrund ausgestrahlt und detektiert. Sende- und Empfangskegel der Strahlung überlappen sich in einem Abstand bis 2,5 m zumindest teilweise. Vorzugsweise schließen die Sende- und Empfangskegel die Richtung orthogonal zum Untergrund mit ein.

Dadurch wird - bei Anwendung der Vorrichtung auf einem Gletscher - ein Hohlraum relevanter Größe in einem Abstand bis 2,5 m, entsprechend einer typischen Schneeschichtdicke mit hoher Einbrechgefahr, erfasst. Eine Einbrechgefahr besteht mit zunehmender Schneedicke auch nur bei entsprechend großen Spalten. Dies bedeutet, dass - mit einem Strahlungskegel wie oben beschrieben - verborgene Hohlräume mit hoher Einbrechgefahr unabhängig von der Dicke der oberflächlichen Schicht (wie z.B. Schnee) erkannt werden können.

Damit die gefährdete Person rechtzeitig vor dem verborgenen Hohlraum (z.B. Gletscherspalte) gewarnt wird, ist es erforderlich, dass das Detektionsmittel in einem ausreichenden Abstand vor der sich bewegenden Person über die Oberfläche geführt wird. Für zu Fuß gehende Personen wird vorgeschlagen, die erfindungsgemäße Vorrichtung oder Teile davon an einem z.B. Hand-geführten Stab zu montieren, der bevorzugt eine Länge von 1-3 m aufweist. Sinnvollerweise wird zumindest das Detektionsmittel am unteren Stabende montiert, so dass es in einem Abstand von typischerweise 1-2 m vor der Person dicht über der Oberfläche geführt werden kann.

Zur Verringerung des Kraftaufwands zur Führung des Stabs mit Detektionsmittel (und ggf. weiterer Vorrichtungsteile) über einer Oberfläche ist es wichtig, insbesondere die am unteren Stabende befestigten Vorrichtungsteile möglichst leicht auszuführen. Daher werden bevorzugt die nicht am unteren Stabende benötigten Teile der Vorrichtung, wie die Datenverarbeitungs- und Warnmittel, am oberen Stabende, an dem der Stab geführt wird, befestigt. Alternativ und vorzugsweise werden die nicht am unteren Stabende benötigten Teile der Gesamtvorrichtung direkt von der Person getragen.

Falls Teile der Vorrichtung in getrennten Gehäusen untergebracht sind, erfolgt die Daten- und Stromversorgungsverbindung durch ein oder mehrere Kabel, wobei die Datenverbindung auch drahtlos erfolgen kann. Für den bevorzugten Fall einer ausschließlich drahtlosen Anbindung sind an getrennt untergebrachten Vorrichtungsbestandteilen eigene Energieversorgungsmittel vorzusehen.

Weiterhin kann zur leichteren Führung des unteren Stabendes direkt über einer Schneeoberfläche und zur besseren Ausrichtung der Strahlungskegel in Richtung Untergrund eine kleine (der geringen Masse angepasste) Ski-ähnliche Vorrichtung zum Gleiten des Stabendes über den Schnee angebracht sein.

Auch der Stab zur Führung zumindest des Detektionsmittels über den Schnee muss möglichst leicht und anwendungsgerecht ausgeführt sein. Dazu wird vorgeschlagen, den Stab bevorzugt mehrteilig und zusammen schiebbar oder zerlegbar auszuführen, damit er bei Nichtgebrauch platzsparend transportiert werden kann. Bevorzugt besteht der Stab aus einem kohlefaserverstärkten Verbundmaterial. Derartige Konstruktionen sind für Wander- und Skistöcke wohlbekannt. Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an einen vorhandenen Wander- oder Skistock montiert werden.

Für sich auf Ski über die Schneefläche bewegende Personen wird vorgeschlagen, die erfindungsgemäße Vorrichtung oder Teile davon, bevorzugt nur das Detektionsmittel, direkt an der Spitze eines der Ski zu montieren. Bei Bewegung mit Fußgänger-Geschwindigkeit - wie es beim Aufstieg mit Tourenski der Fall ist - kann mit ausreichender Vorwarnzeit ein Warnsignal bei detektierter Spalte ausgegeben und von der Person darauf reagiert werden. Wenn nicht alle Teile der Vorrichtung auf dem Ski montiert werden, wird vorgeschlagen, dass die restlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung direkt von der Person getragen werden.

Bevorzugt erfolgt die Befestigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder Teile davon an Stab bzw. Ski mittels einer Vorrichtung, die eine Montage und Demontage vor Ort ohne Werkzeug erlaubt.

Die vom Detektionsmittel erfassten reflektierten Signale werden im Datenverarbeitungsmittel mit Hilfe geeigneter Algorithmen aufbereitet und - wie bereits oben beschrieben - ggf. ein verborgener Hohlraum erkannt. Damit eine oberflächliche Schicht (z.B. Schneeschicht) mit großer Dicke - d.h. größer halbe Eindringtiefe der verwendeten Strahlung - aufgrund des fehlenden oder sehr schwachen Reflektionssignals keinen Fehlalarm auslöst, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt mit einer geeigneten Datenverarbeitung ausgestattet, die nur dann eine Warnmeldung auslöst, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums davor eine reflektierende Schicht - beispielsweise in einem Abstand bis 2,5 m - detektiert wurde.

Weiterhin bevorzugt wird nur dann eine Warnmeldung ausgegeben, wenn die zeitliche Abnahmerate des reflektierten Signals eine vorgegebene Schwelle überschreitet oder (bei zeitlich variabler Strahlung) die zeitliche Zunahmerate der Laufzeit eine vorgegebene Schwelle überschreitet oder (bei zeitlich variabler Strahlung) wenn im Reflektionssignal zusätzliche Signalkomponenten mit großer Laufzeit erkannt werden.

Zum besseren Verständnis dieses letzten Kriteriums muss beachtet werden, dass sich das Detektionsmittel im Allgemeinen nicht schlagartig über einem Hohlraum (wie einer Spalte) befindet, sondern langsam (beispielsweise mit Fußgängergeschwindigkeit) darüber bewegt. Das reflektierte Signal wird der Bewegungsgeschwindigkeit entsprechend langsam abnehmen. Bei zeitlich variabler Strahlung können im reflektierten Signal eventuell weitere Komponenten mit deutlich größerer Laufzeit (d.h. größerer Abstand zu reflektierenden Schichten) erkannt werden. Hierbei muss beachtet werden, dass sich die Strahlung in einem Hohlraum weitgehend ungehindert ausbreitet, also auch über die Eindringtiefe in oberflächlichen Schichten (wie Schnee) hinaus. D.h. es können auch reflektierende Schichten an der Spaltenwand oder am Spaltengrund, also in großem Abstand (beispielsweise > 2,5 m) und entsprechend langer Signallaufzeit, wirksam sein und detektiert werden. In einer bevorzugten Ausführung wertet das Datenverarbeitungsmittel solche zusätzliche, aufgrund der geringen geometrischen Überdeckung der Strahlungskegel mit der Spalte anfangs noch schwache Komponenten im reflektierten Signal speziell aus und kann daraus ggf. ein deutlich früheres und zuverlässigeres Warnsignal generieren.

Sollte vom Datenverarbeitungsmittel ein Hohlraum erkannt werden, wird ein Signal an die Warnmittel gesendet, die ein Warnsignal beispielsweise akustisch und/oder optisch und/oder durch Vibration ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann die reflektierte Strahlungssignalintensität bzw. (bei zeitlich variabler Strahlung) die gemessene Laufzeit oder Schichtdicke bis zu einem reflektierenden Untergrund auch (permanent oder zeitweise) optisch - beispielsweise auf einem Display - angezeigt und/oder durch ein akustisches Signal, beispielsweise durch Piep-Töne mit zeitlichem Intervall oder Tonhöhe entsprechend dem detektierten Signal, ausgegeben werden.

Die Energieversorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung muss transportabel, also ohne permanenten Anschluss an das Stromnetz, erfolgen können. Die Betriebszeit des Geräts sollte mindestens mehrere Stunden betragen. Bevorzugt werden wiederaufladbare Energieversorgungsmittel eingesetzt. Alle Komponenten der Vorrichtung sind auf niedriges Gewicht und Robustheit z.B. für den Einsatz auf Gletschern zu optimieren. Für niedriges Gewicht der Vorrichtung wird vorgeschlagen, die Energieversorgung zumindest teilweise mit Akkumulatoren mit hoher Energiedichte (Verhältnis gespeicherte Energie zu Gewicht) wie beispielsweise Lithium-Ionen-Akkus durchzuführen.

Zudem wird vorgeschlagen, die gesamte Vorrichtung bezüglich des Energieverbrauchs zu optimieren. Insbesondere soll das Detektionsmittel mit möglichst niedriger Leistung für die emittierte Strahlung arbeiten. Bevorzugt wird die ausgestrahlte Strahlungsintensität und/oder (bei zeitlich variabler Strahlung) die Wiederholungsrate automatisch an die reflektierte Signalintensität angepasst, wobei die ausgestrahlte Strahlungsintensität bzw. Wiederholungsrate bei hoher reflektierter Signalintensität abgesenkt und bei niedriger reflektierter Signalintensität (z.B. bei dicken Schneeschichten mit niedriger reflektierter Strahlungsintensität) erhöht wird.

In einer bevorzugten Ausführung gibt die erfindungsgemäße Vorrichtung vor dem vollständigen Aufbrauchen der gespeicherten Energie in einem der Energieversorgungsmittel ein geeignetes Warnsignal über die Warnmittel aus.

Zur näheren Erläuterung sollen die folgenden Figuren dienen.

1 zeigt den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehend aus Detektionsmittel (1), Datenverarbeitungsmittel (2), Warnmittel (3) und Mittel zur Energieversorgung (4). Die einzelnen Komponenten sind durch Leitungen zumindest zur Energieversorgung miteinander verbunden. Die Datenübertragung kann leitungsgebunden oder auch drahtlos (also z.B. per Funkverbindung) erfolgen. Die Anordnung der verschiedenen Bestandteile zueinander ist beliebig, beispielsweise kann das Energieversorgungsmittel (4) auch sternförmig mit den anderen Komponenten verbunden sein.

Alternativ können auch die einzelnen Komponenten (oder Gruppen von Komponenten) eigene Energieversorgungsmittel enthalten. Insbesondere kann es sinnvoll sein, bei getrennter Detektionsvorrichtung diesem ein eigenes Energieversorgungsmittel zuzuweisen, und der Datenverarbeitungs- und Warnvorrichtung eine weiteres. Bei drahtloser Datenübermittlung von Detektions- zu Datenverarbeitungsmittel kann so auf deren Kabelverbindung verzichtet werden.

Das Detektionsmittel enthält mindestens eine Vorrichtung (5) zur Aussendung von Strahlung (Sender), sowie mindestens eine Vorrichtung (6) zur Detektion dieser Strahlung (Empfänger). Die Strahlung ist so gewählt, dass sie oberflächliche Schichten (7a) eines Untergrundes (7) durchdringen kann, und an tieferen, festeren Schichten (7b) des Untergrundes zumindest teilweise reflektiert wird. Sender (5) und Empfänger (6) weisen sich zumindest teilweise überlappende Sende- und Empfangskegel auf und sind bevorzugt so angebracht, dass zumindest zu einem überwiegenden Teil nur die an Schichten (7b) im Untergrund reflektierte Strahlung in den Empfänger (6) gelangen kann (und keine oder nur ein geringer Anteil direkt vom Sender (5) ausgestrahlte). Hier und in den folgenden Figuren sind nicht die gesamten Strahlungskegel von Sender und Empfänger dargestellt, sondern nur typische Strahlungspfade mit gestrichelten Pfeilen angedeutet.

Alle Komponenten der Erfindung können in einem gemeinsamen oder in mehreren Gehäusen eingebaut sein. Auch können mehrere oder alle diese Bestandteile (1) bis (6) der erfindungsgemäßen Vorrichtung in gemeinsamen Elektroniken (beispielsweise auf Platinen) integriert sein. Die beschriebenen Bestandteile der Erfindung (1) bis (6) sind somit als funktionelle Einheiten und nicht unbedingt als eigene Geräteteile zu verstehen.

Sinnvollerweise wird das Detektionsmittel (1) möglichst nahe am Untergrund geführt, während die anderen Bestandteile der Erfindung davon abgesetzt angebracht sein können. Bevorzugt wird man daher diese letzteren Komponenten in ein gemeinsames Gehäuse (8) einbauen (in 1 gepunktet dargestellt). Eine Integration des Datenverarbeitungsmittels (2) in ein gemeinsames Gehäuse mit dem Detektionsmittel (1), wobei das Warnmittel (3) mit zugeordnetem Energieversorgungsmittel abgesetzt ist, oder die Integration aller Komponenten der Erfindung in ein Gehäuse oder andere Kombinationen sind jedoch ebenso gut denkbar.

Nicht dargestellt sind hier Mittel zur Aufladung von Energieversorgungsmitteln sowie die Halterungsmittel der Komponenten.

Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft und schematisch anhand der Anwendung zur Warnung vor verborgenen Gletscherspalten erläutert, ohne auf solche Hohlräume beschränkt zu sein.

2 zeigt eine typische Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Person (9), die sich auf einem Gletscher mit Schneeschicht (10) und darunter verborgenen Spalten (11) in der Eisschicht (12) bewegt. Gletscherspalten (11) unter einer Schneeschicht (10) sind oft hohl (d.h. nicht vollständig mit Schnee gefüllt). Dieses Zudecken von offenen Spalten mit oberflächlichem Schnee passiert häufig, beispielsweise durch Schneefall verbunden mit Wind. Die Schneeschicht (10) entspricht in dieser speziellen Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung den oberflächlichen Schichten (7a) der 1, während die Eisschicht (12) den tieferen, festeren Schichten (7b) der 1 entspricht.

Das Detektionsmittel (1) ist an einem Stab (13) befestigt und wird von der Person (9) vor sich über die Oberfläche der Schneeschicht (10) geführt. Um dies zu erleichtern, ist unter dem Detektionsmittel (1) am unteren Stabende eine Ski-ähnliche Gleitvorrichtung (14) befestigt, die für die ausgesandte und reflektierte Strahlung transparent sein muss oder mit geeigneten Fenstern versehen ist, oder die Strahlung wird daran vorbei gerichtet.

Das Detektionsmittel (1) ist zur Energieversorgung und Datenübermittlung mit den übrigen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden, die hier beispielhaft in einem gemeinsamen Gehäuse (8) untergebracht dargestellt sind. Wie bereits erwähnt, kann am Detektionsmittel (1) auch ein eigenes Energieversorgungsmittel vorgesehen sein und die Datenverbindung zum Datenverarbeitungsmittel drahtlos erfolgen. Damit entfiele die hier gezeigte Kabelverbindung zwischen Detektionsmittel (1) und den übrigen Komponenten in Gehäuse (8).

Das Detektionsmittel (1) enthält Sender (5) und Empfänger (6), welche hier nicht separat dargestellt sind. Sender (5) und Empfänger (6) weisen sich zumindest teilweise überlappende Sende- und Empfangskegel auf, die in Richtung Untergrund zeigen und vorzugsweise die orthogonale Richtung zur Schneeoberfläche einschließen.

Sobald sich das Detektionsmittel (1) über die Spalte (11) bewegt, trifft vom Sender (5) ausgesandte und bis dahin von der Eisschicht (12) reflektierte Strahlung nicht mehr oder nur teilweise am Empfänger (6) im Detektionsmittel (1) ein, oder ein Teil der Strahlung trifft erst nach großer Laufzeit entsprechend großem Abstand einer reflektierenden Schicht am Empfänger (6) ein, dies ist bei der bevorzugt verwendeten zeitlich variablen Strahlung erkennbar.

Das Detektionsmittel (1) gibt diese Information über das reflektierte Signal an die Mittel zur Datenverarbeitung und dieses - nach entsprechender Auswertung - an die Warnmittel (hier beides im Gehäuse (8)) weiter, woraufhin das Warnmittel ein Warnsignal abgibt. Die Person (9) wird so vor der Spalte (11) gewarnt, bevor sie die Spalte betritt und darin einbrechen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es der Person (9) in der Folge sogar, einen sicheren Umweg um die verborgene Spalte (11) zu finden, indem die Person den Untergrund mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach verborgenen Hohlräumen absucht.

3 zeigt die völlig analoge Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Person (9), die sich auf Ski (15) über einen Gletscher mit Schneeschicht (10) und darunter verborgenen Spalten (11) in der Eisschicht (12) bewegt. Die Schneeschicht (10) entspricht in dieser speziellen Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung den oberflächlichen Schichten (7a) der 1, während die Eisschicht (12) den tieferen, festeren Schichten (7b) der 1 entspricht. Das Detektionsmittel (1) ist nun bevorzugt an der Spitze eines der Ski (15) befestigt, so dass der emittierte Strahlungskegel sowie der Empfangskegel sich zumindest teilweise überlappen und den Bereich unmittelbar vor dem Ski (vorzugsweise einschließlich der orthogonalen Richtung zur Schneeoberfläche) überdecken. Die hier gezeigte Anordnung des Detektionsmittels (1), bei dem die Strahlungskegel über die Spitze des Skis hinaus zeigen, kann natürlich auch bei der Gleitvorrichtung (14) (vgl. 2) analog angewandt werden.

Das Detektionsmittel (1) ist zur Energieversorgung und Datenübermittlung mit den übrigen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden, die beispielhaft in einem gemeinsamen Gehäuse (8) untergebracht dargestellt sind. Wie bereits erwähnt, kann am Detektionsmittel auch ein eigenes Energieversorgungsmittel vorgesehen sein und die Datenverbindung zum Datenverarbeitungsmittel (2) drahtlos erfolgen. Damit entfiele die hier gezeigte Kabelverbindung zwischen Detektionsmittel (1) und übrigen Komponenten in Gehäuse (8).

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Anwendung auf Ski ist völlig analog zur Anordnung wie in 2 dargestellt und beschrieben.

Bezugszeichenliste

1:
Detektionsmittel
2:
Datenverarbeitungsmittel
3:
Warnmittel
4:
Mittel zur Energieversorgung
5:
Strahlungssender
6:
Strahlungsempfänger
7:
Reflektierender Untergrund
8:
Gehäuse (ggf. mit Datenverarbeitungs-, Warn- und Energieversorgungsmitteln)
9:
Person
10:
Schneeschicht
11:
Gletscherspalte (unter der Schneeschicht)
12:
Eisschicht (unter der Schneeschicht)
13:
Stab
14:
Gleitvorrichtung
15:
Ski