Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zur Erfassung von Umweltparametern, mit einer Sendevorrichtung, mittels der ein Ausgangssignal des Sensors absendbar ist, und einer Korrekturvorrichtung, mittels der der Sensormesswert zur Ausgabe eines korrekten Ausgangssignals korrigierbar ist, und auf ein Verfahren zur Kalibrierung derartiger Sensoren.

Derartige Sensoren zur Erfassung von Umweltparametern sind seit geraumer Zeit sehr gebräuchlich und kommen für die un- terschiedlichsten Zwecke zum Einsatz. Es wird angestrebt, derartige Sensoren zur Erfassung von Umweltparametern mit einem möglichst geringen wirtschaftlichen Aufwand herzustellen, wobei eine zuverlässige Funktionsfähigkeit dieser Sensoren über einen möglichst langen Nutzungszeitraum gewährleistet sein soll.

Aus Kostengründen werden in preiswerten Sensoren günstige Sensorelemente, z.B. Feuchtefühler, Temperaturfühler etc., verwendet. Diese haben in der Regel eine nicht ausreichende bzw. geringe Genauigkeit. Um die Genauigkeit des Sensors, zu dem üblicherweise ein Sensorelement, eine Signalverarbeitung und ein Interface gehören, zu erhöhen, wird eine Kalibrierung durchgeführt. Hierbei werden die Korrekturwerte für jeden Sensor einzeln bestimmt und gespeichert. Mit den gespeicherten Korrekturwerten kann der Sensormesswert des Sensors so korrigiert werden, dass das ausgegebene Ausgangssignal des Sensors eine höhere Genauigkeit und damit Qualität hat. Problematisch ist hierbei, dass für aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Kalibrierung ein erheblicher wirtschaftlicher und zeitlicher Aufwand entsteht. Insbesondere bei den Anwendern dieser Sensoren ist keine oder nur eine geringe Akzeptanz für eine regelmäßige Kalibrierung der Senso- ren vorhanden.

Hierbei sind insbesondere die Degradation derartiger Sensoren über die Lebensdauer problembehaftet, da - ohne genaue und aufwändige, aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen und Verfahren zur Kalibrierung - die Messwerte derartiger

Sensoren mit zunehmender Nutzungsdauer erheblich an Qualität verlieren. Als Ursachen für die Degradation derartiger Sensoren kommen z.B. Verschmutzungen und Kontaminierungen der eigentlichen Sensorelemente derartiger Sensoren in Frage.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Sensoren zur Erfassung von Umweltparametern, auch mobile und vernetzte derartige Sensoren, zur Verfügung zu stellen, bei der ohne großen technisch-konstruktiven und wirtschaftlichen Aufwand gewährleistet ist, dass die von diesen Sensoren zur Verfügung ge- stellten Messwerte über eine lange Lebens- bzw. Nutzungsdauer möglichst genau sind.

Diese Aufgabe wird für einen Sensor zur Erfassung von Umwelt- parametern mit einer Sendevorrichtung, mittels der ein Ausgangssignal des Sensors absendbar ist, und einer Korrekturvorrichtung, mittels der der Sensormesswert zur Ausgabe eines korrekten Ausgangssignals korrigierbar ist, dadurch gelöst, dass der Sensor mittels seiner Korrekturvorrichtung auf der Grundlage von cloudbasierten Daten kalibrierbar ist. Hinsichtlich des Verfahrens zur Kalibrierung von Sensoren zur Erfassung von Umweltparametern, bei dem der Sensor zur Ausgabe korrekter Ausgangssignale kalibriert wird, besteht die Lösung darin, dass der Sensor auf der Grundlage cloudbasierter Daten kalibriert wird.

Der Speicherort der Korrekturdaten kann in dem Sensor oder in der Cloud sein. Wenn die Daten im Sensor gespeichert werden, kann auch die Korrektur der Messwerte im Sensor ohne Zugriff auf die Cloud, also Offline, durchgeführt werden.

Wenn die Korrekturwerte in der Cloud oder auf einem Server gespeichert sind, benötigt der Sensor für die Aufgabe eines korrigierten Messwertes einen Zugriff auf die Cloud oder ei- rien Server. Entweder erhält der Sensor vom Server den notwendigen Korrekturwert oder direkt den von einem Dienst auf dem Server bereits korrigierten Messwert, der dann direkt ausgegeben werden kann. Zweckmäßigerweise ist einem derartigen Sensor ein Server zugeordnet, mittels dem Zugriff auf die cloudbasierten Daten nehmbar ist, aus den cloudbasierten Daten Korrekturdaten für den Sensor ermittelbar und die ermittelten Korrekturdaten an den Sensor bzw. dessen Korrekturvorrichtung weiterleitbar sind. Das vom Sensor abgesendete Ausgangssignal kann dann nach einer Korrektur unter Zugrundelegung der dem Sensor ü- bermittelten Korrekturdaten korrigiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Sensors kann auf dem ihm zugeordneten Server auf der Grundlage der ermittelten Korrekturdaten das Ausgangssignal des Sen- sors korrigiert und das korrigierte Ausgangssignal dem Sensor zur Verfügung gestellt werden.

Zweckmäßigerweise sind auf dem Sensor aus seinem Ausgangssignal und dem ihm zur Verfügung gestellten korrigierten Aus- gangssignal die Korrekturdaten ermittel- und abspeicherbar.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform ist mittels dem Sensor auf cloudbasierte Daten zugreifbar und sind auf der Grundlage der cloudbasierten Daten die Korrekturdaten des Sensors ermittelbar.

Um eine Gewichtung der Messsignale eines derartigen Sensors zweckgerichtet vornehmen zu können, ist es vorteilhaft, wenn dem Ausgangssignal des Sensors ein Kennwert für die Signal- qualität zuordnungsbar ist. Entsprechend kann der von einem derartigen Sensor übermittelte Messwert dann entsprechend der dem Sensor bzw. dessen Messwert zugeordneten Signalqualität in die Berechnung bzw. Ermittlung eines Umweltparameterwerts eingehen .

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kalibrierung von Sensoren zur Erfassung von Umweltparame- tern sind die cloudbasierten Daten nach Sensorkennung, Zeit und Ort abgespeicherte Datensätze, vorzugsweise einer Vielzahl gleichartiger derartiger Sensoren. Vorteilhaft wird bei einem derartigen erfindungsgemäßen Verfahren das Ausgangssignal des jeweiligen Sensors auf der Grundlage der cloudbasierten Daten einer Plausibilitätsprü- fung unterzogen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auf der Grundlage der cloudbasierten Daten Korrekturdaten für das Ausgangssignal des jeweiligen Sensors ermittelt und wird dieser Sensor auf der Grundlage dieser Korrekturdaten kalibriert.

Vorteilhaft sind die Korrekturdaten im Sensor abspeicherbar.

Zur Gewichtung des Ausgangssignals des jeweiligen Sensors ist es vorteilhaft, wenn diesem Ausgangssignal ein Kennwert für die Signalqualität zugeordnet wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens empfängt ein cloudbasierter Dienst die Sensordaten, ermittelt für diesen Sensor die Korrekturwerte, sendet diese aber nicht an den Sensor zurück, sondern verwendet diese Korrekturdaten nur für Weiterverarbeitung der Messwerte in der Cloud. Damit erhält der Anwender bzw. Träger des Sensors keine verbesserte LangzeitStabilität der ihm angezeigten Messwerte. Die in der Cloud weiter zu verarbeitenden korrigierten Messwerte haben jedoch eine höhere Genauigkeit und Qualität. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kalibrierung von Sensoren zur Erfassung von Umweltparametern darstellt.

Ein anhand der einzigen Figur im Folgenden beschriebener erfindungsgemäßer Sensor 1, der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kalibrierung von Sensoren 1 zur Erfassung von Umweltparametern kalibrierbar ist, hat ein Sensorelement 2, mit dem der zu erfassende Umweltparameter messbar ist.

Bei dem zu erfassenden bzw. zu überwachenden Umweltparameter kann es sich z.B. um die Ozon-, die NO _x -, die CO-, die C0 ₂ - Konzentration, die Lufttemperatur, die Luftfeuchte, die Sonneneinstrahlung, die UV (Ultraviolett ) -Strahlung, die Staubbelastung, die Position, die Geschwindigkeit etc. handeln. Die Aufzählung der vorstehend genannten Umweltparameter ist lediglich beispielhaft. Eine Vielzahl weiterer Umweltparameter kann mit mit entsprechend gestalteten Sensorelementen 2 ausgerüsteten Sensoren 1 erfasst bzw. überwacht werden.

Derartige Sensoren 1 können z.B. in Gebäuden oder Messstationen fest verbaut sein. Sie können auch als mobile Sensoren, z.B. in Fahrzeugen oder Mobiltelefonen, vorgesehen sein. Auch die Ausgestaltung als sog. „Wearables", z.B. in Kleidungsstücke, ist möglich.

Ein Großteil derartiger, der Erfassung von Umweltparametern dienender Sensoren 1 erfasst die jeweiligen Umweltparameter bzw. -daten, um den Besitzern bzw. einer sog. „Community" diese Messdaten zur Verfügung zu stellen. Einer Community wird dann z.B. mittels einer cloudbasierten Vorrichtung der Zugriff auf aufbereitete und z.B. visuali- sierte Messdaten einer großen Anzahl derartiger Sensoren 1 zur Erfassung von Umweltparametern ermöglicht.

Bei einer derartigen Vorgehensweise bzw.. einem derartigen Verfahren kann z.B. aufgrund der vorliegenden Temperaturdaten und der ebenfalls vorliegenden Positionsdaten der diese Tem- peraturdaten erfassenden, über einen geografischen Bereich, z.B. eine Stadt oder eine Region verteilten zahlreichen - auch mobilen - Sensoren 1 eine Temperaturkarte der betreffenden Stadt oder Region erstellt und zugriffsfähig gemacht wer- den .

Analog kann eine die jeweilige Luftqualität darstellende Karte einer Stadt oder Region zur Verfügung gestellt werden, mittels der ein Benutzer z.B. aktuell hohe Schadstoffkonzentrationen aufweisende Orte meiden kann.

Zum Sensor 1 gehören eine Sendevorrichtung 3 und eine Korrekturvorrichtung 4. Mittels der Sendevorrichtung 3 ist ein Ausgangssignal des Sensors 1 absendbar. Mittels der Korrekturvorrichtung 4 ist der Sensor 1 zur Ausgabe eines korrigierten Ausgangssignals kalibrierbar.

Die Sensorkalibrierung mittels der Korrekturvorrichtung 4 wird realisiert, indem für den Sensor 1 ein oder mehrere Korrekturwerte oder Korrekturfunktionen für den Sensormesswert bzw. das Ausgangssignal des Sensors 1 berechnet werden. Diese Korrekturwerte bzw. Korrekturfunktionen werden im Folgenden als „Korrekturdaten" bezeichnet. Diese Korrekturdaten werden bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem Server 5 durch einen sog. „Community-Based (CB) -Service" berechnet. Bei diesem CB-Service werden die Messdaten einer großen Anzahl derartiger - auch mobiler - Sensoren 1 gesammelt und als Datensätze zusammen mit der jeweiligen Identifikation des Sensors 1, der Zeit und dem Ort der Messung abgespeichert. Bei einer ausreichend großen Anzahl derartiger Sensoren 1 und damit einhergehend entsprechender Sensordatensätze kann der vorstehend erwähnte CB-Service auf deren Grundlage berechnen bzw. abschätzen, inwieweit die Messdaten eines Sensors 1 über Zeit und Ort mit denen entsprechender anderer Sensoren 1 kor- relieren.

Entsprechend können dann die Korrekturdaten für den jeweiligen Sensor 1 mittels gängiger Berechnungen neu bestimmt werden .

Die so bestimmten bzw. berechneten Korrekturdaten werden vom CB-Service bei der Bearbeitung der Messdaten des jeweiligen Sensors 1 berücksichtigt, bevor die Ausgangssignale des Sensors 1 visualisiert und veröffentlicht werden.

Diese Korrekturdaten stehen, sofern eine bidirektionale Verbindung zum Sensor 1 vorliegt, auch dem Sensor 1 zur Verfügung. Sie können dem Sensor 1 vom Server 5 bzw. vom CB- Service zur Verfügung gestellt werden. Der Austausch der Kor- rekturdaten kann direkt „Over-the-Air" oder auch kabelgebunden erfolgen. Die Korrekturdaten können im Sensor 1 gespeichert werden. Dann ist eine Korrektur der Ausgangssignale des Sensors 1 auch im Offline-Modus möglich. Die Korrekturdaten werden im Sensor 1 dann auf dessen Messdaten angewendet. Die entspre- chend korrigierten Messdaten werden dann den Nutzern bzw. der Community in der Cloud 6 zur Verfügung gestellt.

Alternativ kann der Sensor 1 seine nicht korrigierten Messdaten und die Korrekturdaten zur Verfügung stellen.

Möglich ist auch, dass der Sensor 1 seine nicht korrigierten Messdaten und der CB-Service die Korrekturdaten des jeweiligen Sensors 1 der Community zur Verfügung stellt. Mit seinen korrigierten oder nicht korrigierten Messdaten kann der Sensor 1 einen ihm zugeordneten QoS (Quality-of- Service ) -Indikator , bei dem es sich um einen Kennwert für die Signalqualität handelt, zur Verfügung stellen. Dieser QoS- Indikator kann vom Sensor 1 zur Verfügung gestellt und/oder in einer Datenbank verwaltet werden. Dieser QoS-Indikator kann einem einzelnen Sensor 1 oder einer Gruppe von Sensoren 1 zugeordnet werden.

Wenn es. sich bei dem Sensor 1 um einen sog. „Low-Cost-Sensor" handelt, kann diesem Sensor 1 zunächst beispielsweise ein mittlerer QoS-Indikator, z.B. von „5" bei einem Wertebereich von „0" bis „10", zugeordnet werden. Nach langer Gebrauchsbzw. Betriebszeit ohne Kalibrierung kann der QoS-Indikator auf einen Wert unterhalb von „5" abgesenkt werden. Nach einer Kalibrierung kann der QoS-Indikator wieder auf einen höheren Wert heraufgesetzt werden. Wenn es sich bei dem Sensor 1 um einen hochwertigen Sensor, z.B. um einen geeichten Sensor handelt, kann diesem Sensor 1 zunächst ein hoher QoS-Indikator , z.B. von „10" bei dem genannten Wertebereich von „0" bis „10", zugeordnet werden.

Nach langer Gebrauchs- bzw. Betriebszeit ohne Kalibrierung kann dieser QoS-Indikator dann auf einen Wert unter „10" abgesenkt werden. Nach einer Kalibrierung kann der QoS- Indikator wieder auf einen höheren Wert heraufgesetzt werden. Die den jeweiligen Sensoren 1 zugeordneten QoS-Indikatoren sind dann dafür entscheidend, wie stark die Messwerte bzw. die Ausgangssignale der jeweiligen Sensoren 1 in die Gesamtberechnung des betreffenden Umweltparameterwerts eingehen.