阅读说明：本技术 具有占用检测的座位 (Seat with occupancy detection ) 是由 巴斯蒂安·西莫尼 塞利姆·达格达格 于 2020-01-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种具有占用检测的座位(20),特别用于车辆,其包括第一传感器(32),该第一传感器(32)布置成在使用者将自己落座在座位(20)上和腾空座位时产生第一电信号。座位(20)还包括第二传感器(34)当使用者坐在座位(20)上时,能够以基本上连续或重复的方式产生第二电信号。(The invention relates to a seat (20) with occupancy detection, in particular for a vehicle, comprising a first sensor (32), which first sensor (32) is arranged to generate a first electrical signal when a user takes himself on the seat (20) and empties the seat. The seat (20) also includes a second sensor (34) capable of generating a second electrical signal in a substantially continuous or repetitive manner when a user is seated on the seat (20).)

具有占用检测的座位

技术领域

发明涉及一种座位，特别是用于车辆的座位，其包括第一传感器，该第一传感器被布置成在使用者将自己落座在座位上并且使用者腾空座位时产生第一电信号。

背景技术

在铁路运输行业中，以集中方式实时了解车辆中座位的占用状态是有用的，例如为了检测未占用的座位并能够将使用者引导至它们。

为此，使用包括安装在座位上并与集中式数据采集模块通信的存在传感器的检测系统是已知的实践。

这种系统能够通过从每个传感器到数据采集模块的有线连接进行操作，这使得信息和数据的传输成为可能，并为传感器提供电源。但是，这样的系统安装复杂，并且维护操作繁琐且麻烦。另外，有线通信元件的增加是轨道车辆有限空间中的障碍。

无需直接供电即可工作的无线传感器为克服此问题提供了手段。传感器包括例如电池，以便向它们提供操作所需的电能。然而，传感器直接集成到座位的座位底座的体积中，并且更换耗尽的电池需要完全拆卸座位，这构成了繁琐的操作。

使用能量收集传感器也是已知的技术，该能量收集传感器能够通过物理效应例如通过利用压电效应来产生自身的电能。

这样的传感器在被激活时，特别是当使用者落坐在座位上或从座位站起来时，特别是以电压的形式产生能量。如此产生的电压足以临时向通信模块供电，该通信模块通过信号表明使用者已经就座或从座位上站起来。这些检测系统因此以自主方式操作而无需供电。

但是，这些系统不能提供完全的满意度。实际上，他们不能区分坐着的使用者和站起来的使用者，而仅将状态变化传达给集中式数据采集模块。如果通信中丢失了信息，系统可能将座位的状态视为与其实际状态相反的状态，而无进行校正的可能。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于检测轨道车辆的座位是否被占用的系统，从而使得能够获得关于每个座位的状态的更精确和更可靠的信息。本发明的其他目的是确保检测系统能够无线且自主地操作。

为此，本发明的目的涉及一种前述类型的座位，其中，该座位还包括第二传感器，当使用者坐在座位上时，该第二传感器能够以基本上连续或重复的方式产生第二电信号。

根据特定实施例，根据本发明的座位具有以下给出的一个或多个特征，这些特征是独立地或根据任何技术上可行的组合来考虑的：

-座位包括通信模块，该通信模块被配置为当第一传感器产生第一电信号时将主信号向前发送到数据采集模块，并且当使用者坐在座位上且第二传感器产生第二电信号时将次级信号向前发送到数据采集模块；

-第一传感器和第二传感器是能量收集传感器；

-通信模块是自主模块，其仅由第一传感器和第二传感器供电；

-第一传感器包括至少一个压电换能器；

-第一传感器包括分布在座位的底座和/或靠背下方的多个压电换能器，第一传感器被配置为检测使用者自己落坐在座位上或使用者腾空座位，并在至少预定数量的压电换能器经受机械应力的变化时产生第一信号；

-第二传感器包括至少一个布置在座位的底座或靠背下方的热电堆，该热电堆具有第一表面和第二表面，该第一表面延伸以面对底座或靠背，第二表面远离该底座或靠背延伸；

-通信模块被配置为即使由于座位底座或靠背有残留温度而使第二传感器继续发出第二信号，也可以在使用者腾空座位之后停止发送次级信号；

-热电堆的第二表面通过热导体连接到座位的金属结构。

本发明的目的还涉及一种轨道车辆，特别是轨道车辆，其包括如上所述的多个座位，和能够接收基于第一和/或第二信号的信号的数据采集模块，并根据接收到的信号确定每个座位的已占用或空闲状态。

本发明的目的还另外涉及一种如上所述的用于检测使用者对座位的占用的占用检测方法，该方法包括以下步骤：

-使用者自己落坐在座位上，并且使用者在座位上施加压力；

-由第一传感器生成第一信号，并且用户发送至数据采集模块的主信号被传输；

-数据采集模块接收主信号，并且座位状态变为占用状态被确定；

-使用者占用座位，并且第二传感器以连续或重复的方式产生第二信号，并且用于发送至数据采集模块的次级信号以连续的或重复的方式被传输；

-数据采集模块接收次级信号，并由数据采集模块确认座位的占用状态，或校正错误的空闲状态；

-使用者腾空座位，第一传感器产生第一信号，且用于发送至数据采集模块的主信号被传输；

-由数据采集模块接收主信号，并且座位状态变为空闲状态被确定。

根据特定实施例，根据本发明的方法呈现了下面给出的一个或多个特征，独立地或根据任何技术上可行的组合来考虑：

-腾空座位的步骤包括停止次级信号的重复发送。

-主信号包括三个冗余帧，数据获取模块通过接收所述帧中的至少一个来确定座位状态的改变。

附图说明

通过阅读下面的描述，将更好地理解本发明，下面的描述仅作为例子给出并参考附图，其中：

图1是根据本发明的轨道车辆的侧视局部剖视图；

图2是根据本发明的第一变型实施例的图1所示的轨道车辆的座位的剖视图；

图3是图2所示的座位的热电堆的立体图；

图4是根据本发明的第二变型实施例的图1所示的轨道车辆的座位的剖视图。

具体实施方式

图1所示的轨道车辆10包括主体12，该主体12安装在车轮14上并限定用于容纳旅客的车厢16。

该轨道车辆10包括布置在车厢16中的多个座位20，每个座位20能够将一名旅客容置在就座位置。

轨道车辆10还包括数据采集模块22，该数据采集模块22例如布置在车厢16中，该数据采集模块能够与座位20通信。

如图2所示，每个座位20包括一个座位底座24、一个靠背26和有利地至少一个扶手28，以及一个结构30，该结构30支承座位底座24、靠背26和每个扶手28。

座位底座24特别地以增加座位20的使用者的舒适度的方式构成坐垫的顶表面。

结构30包括形成刚性框架的金属部分，以及由刚性塑料材料制成的部分，该部分被附接到金属部分并用于改善座位20的美学外观。

每个座位20还包括第一传感器32、第二传感器34和通信模块36。

座位20的第一传感器、第二传感器和通信模块以及数据采集模块22一起形成用于监控座位20的占用的占用监控系统，该占用监控系统能够以集中方式确定每个座位20的占用状态或空闲状态。

第一传感器32被安装在座位20的座位底座24中，并且能够检测使用者自己坐在座位20上或使用者腾空座位20的情况，并且能够在上述检测后发送第一电信号。

更精确地，第一传感器32能够检测座位20的状态的变化，也就是说，当其从空置状态变为占用状态时，反之亦然。

第二传感器34也安装在座位20的座位底座24中，并且能够检测使用者对座位20的占用，并且能够以基本上连续或重复的方式传输第二电信号，只要座位20已被占用。

术语“基本上连续的”应理解为表示第二传感器34对第二电信号的传输在所述传输的大部分持续时间内以连续的方式进行，并且该传输的中断或间断表示此持续时间的可忽略部分，例如小于5％。

有利地，第一传感器32和第二传感器34是能量收集传感器。

术语“能量收集传感器”应理解为表示传感器在其执行的检测过程中从外部源收集能量，并且该收集的能量的至少一部分构成了由传感器产生的电信号，该电信号作为检测后的结果。

有利地，第一传感器32和第二传感器34能够传输将被发送的第一和第二电信号发送到通信模块36。

通信模块36电连接到第一传感器32和第二传感器34，从而接收第一电信号和第二电信号。此外，通信模块36能够与轨道车辆10的数据采集模块22通信。

通信模块36有利地被配置为在接收到由第一传感器32发送的第一电信号时发送需要发送至数据采集模块22的主信号，并在接收到由第二传感器34基本连续地发送的第二电信号时，重复发送次级信号。

有利地，通信模块36包括天线38，并且能够根据无线通信协议(例如，Wi-Fi或EnOcean协议)与轨道车辆10的数据采集模块22通信。

有利地，通信模块36是自主自发模块(self-contained autonomousmodule)，仅由第一和第二传感器32、34供电。这被理解为表示通信模块36、第一传感器32和第二传感器34不连接至外部能量源，并且用于发送主信号和次级信号的能量完全由第一、第二传感器32、34分别通过第一电信号和第二电信号供应。

主信号由通信模块36传输到数据采集模块22，以便用信号通知座位20的状态从占用变为空闲，反之亦然。

主信号有利地包括三个冗余帧，也就是说，主信号包括一个信息项，该信息项被连续相同地重复三遍。由于主信号在座位20的状态改变时仅被发送一次，因此可以降低在向数据采集模块22的发送过程中信息丢失的风险。

次级信号包括单个帧，该单个帧被重复发送到数据采集模块22，其确定座位20的占用状态。由于它是重复发送的，因此没有接收到其中一次的次级信号不会带来问题。

主信号和次级信号包括信息项，这些信息项尤其使得数据采集模块22可以识别正在传输次级信号的座位20。

在附图所示的优选实施例中，第一传感器32包括多个压电换能器40，第二传感器34包括至少一个热电堆42。

每个压电换能器40在经受随时间变化的机械应力时能够产生电压。

压电换能器40一种方式分布在座位20的座位底座24上，从而使得当使用者正坐至座位20上或从座位20上站起时产生电压，因此导致由使用者施加在座位底座24上并传送至压电换能器40的机械应力发生变化。

因此，第一传感器32适于当使用者坐下或站起时以由压电换能器40产生的电压的形式将要发送的第一信号发送到通信模块36。

有利地，用于监控座位20的占用的占用监控系统适配成用于确定座位底座24上的机械应力的变化是否对应于正坐下或站起的使用者，或对应于另一原因，例如放置行李物品在座位上20。

为此，第一传感器32的压电换能器40例如以这样的方式串联连接，使得由经受机械应力的压电换能器40产生的电压被加在一起。这些相加的电压形成第一信号，该第一信号然后具有可变的幅值，该可变的幅值根据经受应力变化的压电换能器40的数量而变化。

在这种情况下，通信模块36被配置为将第一信号的幅值与预定的检测阈值进行比较，并且仅当第一信号的幅值大于或等于检测阈值时才将主信号继续发送至数据采集模块22。

如图3所示，每个热电堆42具有两个相对的表面，其第一表面44定向为面向座位底座24，第二表面46定向为背离座位底座24。热电堆42能够以连续的方式产生电压，该电压具有的幅值与两个表面44、46的温度之间的差成正比。

热电堆42将占据座位20并因此加热座位底座24的使用者发出的热能转换成电能，其形式为产生的电压，构成第二信号。

因此，只要使用者坐在座位20上，第二传感器34就适于以基本上连续或重复的方式将第二信号以电压的形式发送给通信模块36。

有利地，如图4所示，热电堆42的第二表面46通过导热体48连接到座位20的结构30的金属部分。结构30的金属部分用作散热器，其呈现恒定的温度并且小于或等于车厢16中的环境温度。

因此，尽管座位底座24与使用者接触变热，热电堆42的第二表面46仍保持在小于或等于车厢16中的环境温度的温度。

有利地，通信模块36适于将第二电信号的值与阈值进行比较，该阈值对应于热电堆42的两个表面44、46之间的足够的温差，以确保(确认)使用者坐在座位上20。阈值例如对应于7摄氏度的温度差。因此，通信模块36然后被配置为仅在第二信号的幅值大于或等于阈值时才发送次级信号。

数据采集模块22能够接收每个座位20发出的主信号和次级信号，并据此推导每个座位20的占用或空闲状态。

数据采集模块22被配置为在接收到至少一个帧时确定座位20已经改变了状态，并且冗余减少了信息丢失的风险，主信号仅在座位20的状态变化的时刻被发送。

数据采集模块22还被配置为基于次级信号来校正其中一个座位20的可能的错误状态。实际上，仅当座位20被占用时才发送次级信号，并且数据采集模块22对次级信号的接收提供了纠正座位20的可能的错误状态的途径，该座位20的错误的状态是在主信号发送和接收过程中导致的错误而被认为是空闲的。

现在将描述用于检测使用者对轨道车辆10的座位20的占用的占用检测方法。

座位20最初未被占用，并且数据采集模块22认为座位的状态为空闲。

该方法包括落座步骤，即使用者自己落座于座位22上从而支承在座位底座24上。

在该步骤期间，使用者在座位底座24的顶表面上施加压力，从而导致改变施加到第一传感器32的压电换能器40的至少一部分的机械应力。

该方法包括，在使用者自己落座的同时的信号发送步骤，该信号发送步骤由第一传感器32发送第一信号，然后通过座位20发送主信号。

在该步骤期间，施加到压电换能器40的机械应力的变化导致通过压电换能器40中的每一个产生电压。产生的电压加在一起并形成第一信号，该第一信号通过有线连接传输到通信模块36。

在接收到第一信号时，通信模块36将主信号发送到数据采集模块22。用于发送主信号的能量完全由第一传感器32提供，其形式为形成第一信号的电压。

数据采集模块22接收主信号，并记录座位20从空置到占用的状态的变化。

有利地，主信号包括三个冗余帧，并且数据采集模块22对至少一个帧的接收使得可以确定座位20的状态改变。

在座位20被使用者占据的座位占据步骤期间，与座位底座24接触的使用者因此加热座位底座24，这升高了第二传感器34的第一表面44的温度或第二传感器34的每个第二热电堆42的第一表面44的温度。这导致在第一表面44和第二表面46之间引起温度差。

该方法然后包括信号传输步骤，该信号传输步骤由第二传感器34发送第二信号，随后由座位20发送次级信号。

在该步骤期间，由于第二传感器34的表面44、46之间的温度差的影响，电压由第二传感器34的或由第二传感器34的每个热电堆42以基本上连续的方式产生，并被传输至通信模块36。因此，第一表面44的温度升高用于引起所产生的电压超过阈值，并且该电压被通信模块36解释为第二信号。

只要通信模块36继续接收第二信号，它就重复地将次级信号发送到数据采集模块22。如果对第一信号的接收失败，则数据采集模块22确认座位20的占用状态，或校正错误的空闲状态。用于发送次级信号的能量消耗完全由第二传感器34以电压的形式通过第二信号提供。

此后，该方法包括由使用者腾空座位20的座位腾空步骤，这结束了施加到座位底座24上的机械应力。因此，施加在第一传感器32的压电换能器40上的机械应力改变。

然后，该方法包括新的信号发送步骤，即通过第一传感器32发送第一信号，然后通过通信模块36发送主信号，如前所述。

主信号由数据采集模块22接收，该数据采集模块记录座位20从占用到空闲的状态的变化。

有利地，通信模块36被配置为：如果先前已经在预定时间段内重复地发送次级信号，则在接收到第一信号时停止发送次级信号。

因此，所接收的第一信号对应于使用者对座位20的腾空。但是，不能确保第二传感器34立即停止第二信号的发送。

实际上，在座位20被腾空时，座位底座24的温度不会立即返回到环境温度，并且通信模块36继续接收第二信号。

因此，然后在足够使座位底座24再次返回到环境温度的预定时间段内，不发送次级信号，其因此不会导致座位20的空闲状态的校正。

作为变型，第一传感器32和/或第二传感器34集成到靠背26中，并以与上述完全相同的方式操作，因此也可以检测由使用者自己坐于座位20上而带来的作用于靠背26上的压力和/或温度的改变。

作为一种变型，一个或多个座位20和数据采集模块22被安装在汽车车辆中，而不是轨道车辆中，例如大客车或轮船，或者实际上安装在建筑物的房间中，例如等候室。