DE10046593A1 - Kommunikationsanordnung zur Anbringung an einem mobilen Gerät - Google Patents

Abstract

Es wird eine Kommunikationsanordnung (19) zur Anbringung an einem mobilen Gerät (1), wie etwa einem Eisenbahnwaggon, und zur Übertragung von Daten an wenigstens eine Überwachungsstation vorgeschlagen, welche einen Energiespeicher, einen von dem Energiespeicher gespeisten Sender und einen Energiewandler zum Laden des Energiespeichers aufweist. Hierbei kann der Energiewandler ein Windrad (35) und einen von dem Windrad getriebenen Generator umfassen. Weist eine in dem Energiespeicher verbleibende Energiemenge einen geringen Wert auf, so kann die Kommunikationsanordnung von einem Normal-Betriebszustand in einen Energiespar-Betriebszustand übergehen. Ferner können Komponenten der Kommunikationsanordnung in einem ansonsten luftdichten Behälter (23) untergebracht sein, welcher einen definierten Druckausgleichsweg aufweist. Außerdem kann eine Wärmebrücke (105) vorgesehen sein, welche die Kommunikationsanordnung (19) an das mobile Gerät (1) koppelt. DOLLAR A Komponenten der Kommunikationsanordnung können bei tiefen Temperaturen geheizt werden. Bei zu tiefen Temperaturen kann ferner von einem Normal-Betriebszustand in einen Kalt-Betriebszustand übergegangen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsanordnung zur Anbringung an einem mobilen Gerät und zur Übertragung von Daten an eine Überwachungsstation. Als mobiles Gerät kommt hier insbesondere ein Eisenbahnwaggon, ein Transportcontainer, ein Lastkraftwagen oder ein Transporter jeglicher Art in Frage. Die zur Übertragung vorgesehenen Daten können Daten umfassen, die zur Beurteilung eines Betriebszustands der Kommunikationsanordnung oder des mobilen Geräts relevant sind oder einen solchen Betriebszustand wiedergeben. Insbesondere können die Daten den Ort der Kommunikationsanordnung, eine Temperatur derselben oder einen Ladezustand einer Batterie derselben angeben, sowie ferner Eigenschaften des mobilen Geräts, wie etwa dessen momentanen Ort, eine von diesem zurückgelegte Wegstrecke, Angaben zu einer Betriebssicherheit des mobilen Geräts, wie etwa auftretender Vibrationen oder Ausrichtung eines Fahrgestells, Informationen zu einem Zustand von auf dem mobilen Gerät geladenem Ladegut, wie etwa dessen Druck, Temperatur usw.

Eine herkömmliche Kommunikationsanordnung wird eingesetzt zur Überwachung von Lastkraftwagen, welche insbesondere Gefahrgüter transportieren. Die Kommunikationsanordnung umfasst einen Sender, um Daten an eine Überwachungsstation zu senden, welche den momentanen Ort des Lastkraftwagens bzw. der Kommunikationsanordnung angeben, so dass von der Überwachungsstation die ordnungsgemäße Bewegung des Gefahrgutes auf seiner vorbestimmten Strecke überwacht werden kann.

Der Sender der herkömmlichen Kommunikationsanordnung wird hierbei aus dem Bordnetz des Lastkraftwagens gespeist, welches wiederum bei laufendem Motor von der Lichtmaschine des Lastwagens und bei stillstehendem Motor von dessen ausreichend dimensionierter Batterie gespeist wird.

Auf Grund der fahrzeugtechnischen Gegebenheiten kann im Hinblick auf den Betrieb der Kommunikationsanordnung davon ausgegangen werden, dass Energie zum Betrieb der Kommunikationsanordnung am Lastkraftwagen in ausreichender Menge zur Verfügung steht.

Soll die herkömmliche Kommunikationsanordnung allerdings nicht zusammen mit einem Lastkraftwagen, sondern beispielsweise einem Eisenbahnwaggon eingesetzt werden, so tritt ein Problem im Hinblick auf die Energieversorgung des Senders auf, da die vorangehend erläuterte Lichtmaschine an dem Eisenbahnwaggon nicht zur Verfügung steht.

Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kommunikationsanordnung bereitzustellen, die flexibler einsetzbar ist und deren Energieversorgung insbesondere von einer Lichtmaschine eines Lastkraftwagens unabhängig ist.

Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Kommunikationsanordnung vorzusehen, welche über lange Zeiträume wartungsfrei und selbständig arbeiten kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kommunikationsanordnung bereitzustellen, welche zur Nachrüstung an einem mobilen Gerät ausgelegt und insbesondere kompakt ist.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Kommunikationsanordnung vorzuschlagen, welche über lange Zeitdauern in kalten oder/und dunklen Umgebungen einsetzbar ist.

Die Erfindung geht hierbei aus von einer Kommunikationsanordnung zur Anbringung an einem mobilen Gerät und zur Übertragung von Daten an wenigstens eine Überwachungsstation und welche einen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Verbraucher-Energie, einen von dem Energiespeicher mit der Verbraucher-Energie gespeisten Sender zum Übertragen der Daten und einen Energiewandler zum Bereitstellen von elektrischer Ladeenergie an den Energiespeicher umfasst.

Unter einem ersten Aspekt sieht die Erfindung vor, dass der Energiewandler ein Windrad und einen von dem Windrad getriebenen Generator zum Bereitstellen der Ladeenergie an dem Energiespeicher umfasst. Die Kommunikationsanordnung ist dadurch in der Lage, Windenergie zum Aufladen ihres Energiespeichers auszunutzen. Hierdurch ist es insbesondere möglich, die Kommunikationsanordnung als im Hinblick auf ihre Energieversorgung unabhängige Einheit auszubilden. Die Ausnutzung der Windenergie ist hierbei insbesondere deshalb günstig, weil das mobile Gerät, an dem die Kommunikationsanordnung angebracht ist, häufig eigene Bewegungen ausführt und der damit verbundene "Fahrtwind" zur Gewinnung von Energie für die Kommunikationsanordnung ausgenutzt werden kann. Auch in den Fällen, in denen das mobile Gerät zeitweise keine Bewegungen ausführt und ortsfest verharrt, treten jedoch witterungsbedingte Winde auf, die ebenfalls zur Energiegewinnung für die Kommunikationsanordnung nutzbar sind. Ferner macht das Windrad die Kommunikationsanordnung auch bereit zum Einsatz in hohen nördlichen oder südlichen Breiten auf der Erde, wo sehr kurze Tageszeiten oder gar Wochen oder Monate andauernde Dunkelheit verbunden mit großer Kälte den Einsatz anderer Energiewandler, wie beispielsweise Solarzellen, unwirtschaftlich machen. Ferner ist die Kommunikationsanordnung durch die Ausnutzung der Windenergie im Hinblick auf ihre Energieversorgung unabhängig von dem mobilen Gerät selbst, so dass beispielsweise keine Stromversorgungsleitungen von einem Radgenerator eines Eisenbahnwaggons zu der Kommunikationsanordnung verlegt werden müssen. Die Kommunikationsanordnung ist hierdurch auch besonders gut zur einfachen Nachrüstung an dem mobilen Gerät geeignet.

Unter der Vielzahl von Typen bekannter Windräder ist die Auswahl des Savonius-Rads für den Einsatz als Windrad der Kommunikationsanordnung besonders geeignet. Zwar weist es bekanntermaßen einen geringen Wirkungsgrad auf, allerdings haben die Erfinder herausgefunden, dass das Savonius-Rad für den beabsichtigten Einsatz der Kommunikationsanordnung besonders geeignet ist, da es insbesondere einen geringen Anlaufwiderstand aufweist, so dass bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten bzw. Fahrtgeschwindigkeiten eine Energiegewinnung über das Savonius-Rad möglich ist. Hierbei ist insbesondere eine Anordnung am Savonius-Rad und direkt auf dessen Welle gekoppeltem Scheibenläufergenerator günstig, da ohne Zwischenschaltung eines Getriebes auch bei geringen Drehzahlen bereits Ladestrom erzeugt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist die Kombination des Windenergiewandlers mit einem Sonnenenergiewandler, wie beispielsweise einer Solarzelle. Hierdurch wird die Kommunikationsanordnung für weitgehend sämtliche Bereiche der Erde einsetzbar. In Bereichen hoher nördlicher oder südlicher Breite mit geringer Sonneneinstrahlung übernimmt der Windenergiewandler die Bereitstellung eines Hauptanteils der Ladeenergie für den Energiespeicher, in äquatornäheren Bereichen, wo weitgehend regelmäßig Sonnenlicht hoher Intensität zur Verfügung steht, stellt der Sonnenenergiewandler den Hauptteil der Ladeenergie auch in Zeiten bereit, in denen lang dauernde Windstille herrscht.

Gleichwohl kann es bei widrigen Witterungs- und Betriebszuständen vorkommen, dass dem Windenergiewandler und weiteren gegebenenfalls vorgesehenen Energiewandlern, wie etwa der Solarzelle, nicht ausreichend Energie zugeführt wird, um einen zum Betrieb des Senders ausreichenden Ladezustand des Energiespeichers sicherzustellen. Für einen solchen Fall sieht die Erfindung unter einem weiteren Aspekt vor, dass die Kommunikationsanordnung die Überwachungsstation über die zu geringe Energiezufuhr für die Aufrechterhaltung des in einem Normalzustand vorgesehenen Sendebetriebs informiert. Insbesondere umfasst die Kommunikationsanordnung hierfür eine Steuerung, welche einen Ladezustand des Energiespeichers erfasst, und die Steuerung veranlasst den Übergang von dem Normalbetriebszustand in einen Energiespar- Betriebszustand, in dem der im Normalbetrieb stattfindende Betrieb des Senders nicht erfolgt. Da die Überwachungsstation über die mangelnde Energiezufuhr informiert ist, wird sie aus einem Ausbleiben von Datensendungen von der Kommunikationsanordnung somit nicht unbedingt auf einen Defekt der Kommunikationsanordnung schließen müssen, so dass dann Maßnahmen zur Reparatur der Kommunikationsanordnung oder ähnliches nicht eingeleitet werden müssen. Hierbei ist des weiteren eine Überwachungsfunktion vorgesehen, die gewährleistet, dass im Falle einer Gefahrensituation eine ausreichende Menge an Restenergie vorhanden ist, um eine entsprechende Gefahrenmeldung an die Überwachungsstation zu senden.

Um die Kommunikationsanordnung insbesondere witterungsfest, feuergeschützt oder explosionsgeschützt auszubilden, umfasst sie vorteilhafterweise einen Behälter mit im Wesentlichen starren Behälterwänden zur Aufnahme von Komponenten der Kommunikationsanordnung, wobei der Behälter diese Komponenten im Wesentlichen luftdicht gegenüber der Umgebung abschließt. Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Kommunikationsanordnung an dem ansonsten im Wesentlichen luftdichten Behälter allerdings einen Druckausgleichsweg mit einem vorbestimmten Strömungswiderstand für Luft. Hierdurch ist eine Möglichkeit vorgesehen, um Druckunterschiede bezüglich der Umgebung, beispielsweise durch thermische Ausdehnung des in dem Behälter eingeschlossenen Luftvolumens auf Grund von Sonneneinstrahlung, auszugleichen. Hierdurch wird auch eine Leichtgängigkeit des Windrads unterstützt, da dessen Achsdurchführung nicht durch derartige Druckunterschiede belastet wird. Der Strömungswiderstand des Druckausgleichswegs ist hierbei vorzugsweise so bemessen, dass ein Druckausgleich mit einer Zeitkonstanten von 0,1 Minute bis 1 Stunde, insbesondere von 1 Minute bis 0,5 Stunden erfolgt. Dies bedeutet, dass bei einem exponentiell abklingenden Druckunterschied dieser nach den den angegebenen Zeitkonstanten entsprechenden Zeitdauern einen Wert von 1/e eines Anfangswerts angenommen hat.

Der Druckausgleichsweg umfasst vorteilhafterweise eine Strecke durch ein granulares oder/und poröses Material oder/und eine Strecke durch ein Gewebematerial. Das granulare oder poröse Material stellt hierbei in dem Druckausgleichsweg eine Wärmekapazität zur Verfügung, um ein Eindringen von Flammgasen in den Behälter zu unterdrücken. Das Gewebematerial ist vorzugsweise wasserabweisend oder/und schmutzabweisend oder/und ölabweisend, um ein Eindringen von Wasser, Schmutz, Öl oder explosiven Gasen und Dämpfen in den Behälter zu unterdrücken.

Bevorzugterweise umfasst die Kommunikationsanordnung einen Druckgasspeicher, der sich bei einem Unterdruck in dem Behälter öffnet, um einen Druckausgleich hervorzurufen. Hierdurch kann weitgehend ausgeschlossen werden, dass brennbare oder explosive Gase in den Behälter der Kommunikationsanordnung eindringen.

Wird die Kommunikationsanordnung bei besonders niedrigen Umgebungstemperaturen, insbesondere in hohen nördlichen oder südlichen Breiten, eingesetzt, so besteht die Gefahr, dass elektronische Komponenten der Kommunikationsanordnung nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren.

Demgemäß sieht die Erfindung im Hinblick auf eine an einem mobilen Gerät mit einer Wärmeisolierung anbringbare Kommunikationsanordnung unter einem weiteren Aspekt eine Wärmebrücke vor, welche die Wärmeisolierung des mobilen Geräts durchsetzt und die Kommunikationsanordnung an die unter der Wärmeisolierung vorgesehene Struktur des mobilen Geräts thermisch koppelt. Dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die wärmeisolierte Struktur des mobilen Geräts thermisch besonders träge ist und dadurch bei Auftreten besonders niedriger Umgebungstemperaturen vergleichsweise warm ist und über die Wärmebrücke die Kommunikationseinrichtung "heizen" kann.

Der thermische Anschluss der Wärmebrücke an die Kommunikationsanordnung kann vorteilhafterweise über eine Außenwand eines Behälters von Komponenten der Kommunikationsanordnung erfolgen, während zudem oder alternativ hierzu auch ein Anschluss an ein Inneres eines solchen Behälters vorteilhaft ist.

Im Hinblick auf die vorangehend geschilderte Problematik sieht die Erfindung unter einem weiteren Aspekt eine aktive Heizung von wenigstens einer Komponente der Kommunikationsanordnung bei Umgebungstemperaturbedingungen vor, bei denen ein ordnungsgemäßer Betrieb von elektronischen Komponenten der Kommunikationsanordnung nicht ausreichend gewährleistet ist. Hierzu umfasst die Kommunikationsanordnung vorteilhafterweise einen Temperatursensor zur Messung einer Temperatur von wenigstens einer Komponente der Kommunikationsanordnung und zur Bereitstellung eines entsprechenden Temperaturmesswerts an die Steuerung sowie eine durch die Steuerung steuerbare und durch den Energiespeicher gespeiste Heizeinrichtung zum Heizen von wenigstens einer Komponente der Kommunikationsanordnung.

Alternativ oder ergänzend hierzu ist es vorteilhaft, dass die Kommunikationsanordnung bei dem Auftreten von tiefen Temperaturen von einem Normalbetriebszustand in einen Kaltbetriebszustand übergeht, in welchem eine Sendung von Daten an die Überwachungsstation nicht wie in dem Normalbetriebszustand erfolgt. Vorteilhafterweise veranlasst die Steuerung auch eine Information der Überwachungsstation über diese Betriebszustandsänderung.

Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass der Übergang von dem Normalbetriebszustand in den Kaltbetriebszustand auch in Abhängigkeit von einem Ladezustand des Energiespeichers erfolgt. Beispielsweise kann dann, wenn der Ladezustand des Energiespeichers hoch ist, die aktive Heizung die elektronischen Komponenten der Kommunikationsanordnung auf einer Temperatur halten, bei welcher ein ordnungsgemäßer Betrieb derselben gewährleistet ist, und der Übergang in den Kaltbetriebszustand erfolgt nur dann, wenn die Umgebungstemperatur oder die Temperatur von Komponenten der Kommunikationsanordnung für einen ordnungsgemäßen Betrieb derselben zu niedrig ist und der Energiespeicher keine Energie für den Betrieb der Heizung bereitstellen kann.

Unter einem weiteren Aspekt ist die Kommunikationsanordnung an einem mobilen Gerät angebracht, welches wenigstens einen Sensor zur Erfassung eines Zustands des mobilen Geräts umfasst. Dieser Sensor kann beispielsweise einen Sicherheitszustand des mobilen Geräts, wie beispielsweise eine Radlagertemperatur erfassen, er kann einen Wartungszustand des mobilen Geräts, wie beispielsweise eine zurückgelegte Wegstrecke erfassen, oder er kann einen Zustand einer Ladung des mobilen Geräts erfassen, wie beispielsweise einen Druck in einem mit einem zu transportierenden Gut befüllten Druckkessel des mobilen Geräts oder eine Temperatur darin erfassen. Dieser wenigstens eine Sensor kommuniziert mit der Kommunikationsanordnung drahtlos, d. h. beispielsweise über eine Funk- oder Ultraschallstrecke, und insbesondere umfasst der Sensor eine von der Kommunikationsanordnung unabhängige Energieversorgung. Hierbei liegt der Gedanke zugrunde, dass der Sensor im Vergleich zu dem Sender der Kommunikationsanordnung vergleichsweise wenig Betriebsenergie benötigt, so dass die Energieversorgung beispielsweise mit einer Batterie langdauernd gewährleistet sein kann, während ein Energiespeicher der Kommunikationsanordnung während derart langer Dauern durch einen separaten Energiewandler nachgeladen werden muss.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht des Druckbehälters eines Eisenbahnwaggons mit einer daran angebrachten erfindungsgemäßen Kommunikationsanordnung,

Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Darstellung der Kommunikationsanordnung der Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die Kommunikationsanordnung der Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Detaildarstellung eines Druckausgleichswegs der Fig. 3,

Fig. 5 ein schematisches Funktionsdiagramm der Kommunikationsanordnung der Fig. 1,

Fig. 6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 eine Draufsicht auf die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine aufgeschnittene Teilansicht eines mobilen Geräts in Form eines Eisenbahnwaggons 1, der einen Druckbehälter 3 zur Aufnahme eines flüssigen Gefahrguts 5 trägt. Das Gefahrgut 5 darf erhöhten Temperaturen nicht ausgesetzt werden, weshalb der Druckbehälter 3 außen von einer Isolationsschicht 7 umgeben ist, welche wiederum zum Schutz nach außen von einem Metallmantel 9 umgeben ist.

Die Temperatur im Inneren des Druckbehälters 3 wird durch ein Messgerät 11 überwacht, welches einen im Inneren des Druckbehälters 3 angeordneten Temperaturensensorkopf 13 und einen Sender 15 samt einer Antenne 17 zur Übertragung von die Temperatur im Inneren des Druckbehälters 3 kennzeichnenden Daten aufweist. Diese Daten werden von einer Kommunikationsanordnung 19 empfangen, welche von einer an dem Außenmantel 9 des Druckbehälters 3 befestigten Halterung 21 an der Waggonaußenseite getragen ist. Die Kommunikationsanordnung 19 empfängt die von dem Sender 15 gesendeten Temperaturdaten und überträgt sie weiter an eine in den Figuren nicht dargestellte Überwachungsstation, wozu die Kommunikationsanordnung über ein ausreichend leistungsstarkes GSM-Modul verfügt.

Die Kommunikationsanordnung 19 ist in Fig. 2 in schematischer, teilweise aufgeschnittener, perspektivischer Darstellung gezeigt und umfasst einen im Wesentlichen luftdicht verschließbaren Kasten 23, in dem ein Gehäuse 25 zur Aufnahme einer Mehrzahl nachfolgend beschriebener elektronischer Komponenten angeordnet ist, sowie drei Batterieblöcke 27 zur Bereitstellung der für den Betrieb der elektronischen Komponenten notwendigen Energie.

Zum Laden der Batterie in 27 ist ein im Inneren des Behälters 23 angeordneter Generator 29 mit einer Drehachse 31 vorgesehen, welcher einen Deckel 33 des Kastens 23 durchsetzt und außerhalb des Kastens 23 ein Windrad 35 trägt. Das Windrad 35 ist als Savonius-Rotor ausgeführt und umfasst eine mit der Drehachse 31 des Generators 29 gekoppelte untere Scheibe 37 sowie eine koaxial zu und mit Abstand von dieser angeordnete obere Scheibe 39, wobei die beiden Scheiben 37 und 39 durch drei in Umfangsrichtung um die Drehachse 31 verteilt angeordnete gekrümmte Schaufelblätter 41 miteinander verbunden sind. Die Drehachse 31 des Savonius-Rotors 35 ist vertikal angeordnet, und zwischen Welle 31 und Deckel 33 ist eine im wesentlichen gasdichte Drehdichtung vorgesehen, so dass zwischen Deckel 33 und Welle 31 keine Gase in den Kasten 23 eindringen können.

Wie aus dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt durch die Kommunikationsanordnung 19 (ohne Darstellung des Windrads 35) hervorgeht, ist im Inneren des Behälters 23 ein Blech 43 horizontal angeordnet, dessen Außenränder 45 U-förmig nach unten abgebogen sind, so dass Enden der Ränder 45 mit ihren Stirnflächen auf einem Boden 47 des Behälters 23 aufstehen, wobei eine Ausdehnung des Blechs 43 in Horizontalrichtung in etwa einer lichten Weite zwischen Seitenwänden 49 des Behälters 23 entspricht. Das Blech 43 ist als Lochblech ausgebildet und trägt die Batterien 27 sowie das Gehäuse 25 zur Aufnahme elektronischer Komponenten. Auf Grund der U- förmigen Ausbildung des Trägerblechs 43 wird die Wirkung von Stößen, wie etwa Rangierstößen, auf das Gehäuse 25 und die darin angeordneten elektronischen Komponenten federnd gedämpft. Der Kasten 23 ist ferner mittels PU-Schaumplatten 51, welche parallel zu den Wänden 23, 49, 33 des Kastens 23 angeordnet sind, thermisch gegenüber der Umgebung isoliert.

Ferner sind die elektronischen Komponenten, welche in Fig. 3 als zwei Platinen 53 dargestellt sind, innerhalb des Gehäuses 25 gegenüber dem Gehäuseäußeren ebenfalls durch PU- Schaumplatten 55 thermisch isoliert.

Der Kasten 23 ist im Wesentlichen luftdicht verschlossen, wozu zwischen Deckel 33 und Seitenwänden 49 eine umlaufende Ringdichtung 57 angeordnet ist. Allerdings ist von dem Inneren des Kastens 23 zur Umgebung hin ein Druckausgleichsweg 59 vorgesehen, um einen definierten Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung zu schaffen. Insbesondere bei Erwärmung des Kastens 23, beispielsweise auf Grund von Sonneneinstrahlung, bei ansonsten kalter Umgebung, kann im Inneren des Kastens 23 ein Überdruck entstehen, da die Wände 33, 49, 47 des Kastens 23 im Wesentlichen starr ausgebildet sind. Um einen solchen Überdruck zu vermeiden, stellt der Druckausgleichsweg 59 einen definierten Strömungswiderstand für Luft bereit, wobei zudem auch Sicherheitsaspekte realisiert sind. So wird der Strömungswiderstand unter anderem durch eine Fein-Kiespackung 61 bereitgestellt, welche zwar Luft bzw. Gas hindurchtreten lässt, andererseits allerdings eine ausreichend hohe Wärmekapazität bereitstellt, um ein Durchschlagen von Flammen von der Umgebung in das Kasteninnere zu unterdrücken. Die Kiespackung 61 ist innerhalb eines Rohres 63 angeordnet und in Axialrichtung des Rohres 63 beidseits durch jeweils eine Gewebeschicht 6S festgelegt. Die Gewebeschicht 65 ist aus einem wasser-, schmutz- und ölabweisenden, dauerhaft ausgerüsteten, nicht entflammbaren Stoff gefertigt, der dreilagig ausgebildet ist. Auch das der Umgebung zu weisende Ende des Rohres 63 ist durch eine Gewebeschicht 65 abgeschlossen, um das Eindringen von Wasser, Schmutz, Öl oder explosiven Dämpfen und Gasen in die Kiespackung 61 zu verhindern. Ferner ist ein Metallgitter 67 vorgesehen, welches nahe an der der Umgebung zu weisenden Gewebeschicht 65 angeordnet ist, um diesem als mechanische Stütze zu dienen. Zwischen dem Metallgitter 67 und der die Kiespackung 61 begrenzenden Gewebeschicht 65 ist ein Hohlraum 69 vorgesehen, um beispielsweise eine Bildung von Wasserbrücken zwischen der umgebungsseitigen Gewebeschicht 65 und der Kiespackung 61 zu vermeiden.

In Fig. 5 ist ein schematisches Funktionsdiagramm der Kommunikationsanordnung 19 dargestellt. Hierbei sind außerhalb des Gehäuses 25 und innerhalb des Kastens 23 die Batterien 27 und der Generator 29 angeordnet, während außerhalb des Kastens 23 das Windrad 35 und eine Solarzellenanordnung 73 angeordnet sind. Innerhalb des Gehäuses 25 sind eine zentrale Steuerung 75 und eine Stromschalteinrichtung 77 angeordnet. Die Stromschalteinrichtung 77 führt von dem Generator 29 oder der Solarzellenanordnung 73 bereitgestellte elektrische Energie den Batterien 27 zu, um diese aufzuladen, oder sie entnimmt den Batterien 27 elektrische Energie, um die übrigen elektronischen Komponenten der Kommunikationsanordnung 19 zu speisen.

Zum Empfang der Temperaturmesswerte des Temperaturmesskopfs 13 ist innerhalb des Gehäuses 25 ein Empfänger 75 mit einer angekoppelten und außerhalb des Gehäuses 25 angeordneten Empfangsantenne 77 vorgesehen. Der Empfänger 75 gibt die empfangenen Temperaturmesswerte an die Steuerung 75 weiter, welche diese Werte wiederum an ein GSM-Modul 79 übergibt, um sie an eine in den Figuren nicht dargestellte Überwachungsstation zu senden. Neben den Temperaturdaten sendet die Steuerung 75 an die Überwachungsstation auch noch Daten, welche den Ort der Kommunikationsanordnung 19 auf der Erde angeben. Diese ortsangebenden Daten werden durch ein innerhalb des Gehäuses 25 angeordnetes GPS-Modul 81 und eine daran gekoppelte und außerhalb des Gehäuses 25 angeordnete GPS-Empfangsantenne 83 gewonnen.

Innerhalb des Gehäuses 25 ist ferner ein Temperatursensor 85 angeordnet, welcher von der Steuerung 75 überwacht wird. Sinkt die Temperatur in dem Gehäuse unter -40°C, also eine Temperatur, bei der ein fehlerfreier Betrieb der elektronischen Komponenten der Kommunikationsanordnung nicht mehr gewährleistet ist, so betreibt die Steuerung 75 über die Stromschaltanordnung 77 einen Heizwiderstand 87, welcher von der Batterie 27 gespeist wird. Die dem Heizwiderstand 87 zugeführte elektrische Energie wird dabei so bemessen, dass die von dem Temperatursensor 85 erfasste Temperatur innerhalb des Gehäuses 25 oberhalb von -40°C bleibt.

In den folgenden beiden Fällen kann die Steuerung 75 den Betrieb zur vorgesehenen Übermittlung der Daten an die Überwachungsstation nicht mehr aufrechterhalten: Dies ist zum einen eine Situation, in der die Batterie 27 entladen ist und keine weitere Energie zum Betrieb der elektronischen Komponenten bereitstellen kann, und zum anderen ist dies eine Situation, in der die Temperatur innerhalb des Gehäuses 25 auf -40°C absinkt. Bei Herannahen beider Situationen gibt die Steuerung 75 eine entsprechende informierende Nachricht über das GSM-Modul 79 an die Überwachungsstation ab, so dass diese darüber informiert ist, dass die Kommunikationsanordnung 19 bald den Betrieb einstellen wird. Bei Beendigung dieser Nicht-Normalzustände, also wenn die Temperatur innerhalb des Gehäuses 25 wieder auf einen Wert oberhalb von -40°C ansteigt bzw. wenn eine der Komponenten Windrad 35 und Generator 29 bzw. Solarzellenanordnung 37 wieder Energie liefert, nimmt die Steuerung 75 ihren Normalbetrieb wieder auf und meldet sich mittels einer entsprechenden über das GPS-Modul 79 abgegebenen Meldung bei der Überwachungsstation zurück.

Um einer Abkühlung der elektronischen Komponenten der Kommunikationsanordnung 19 unter eine Temperatur, bei der die elektronischen Komponenten nicht mehr zuverlässig arbeiten, entgegenzuwirken, ist eine in Fig. 1 dargestellte Wärmebrücke 105 vorgesehen, welche das Äußere einer Seitenwand 49 des Behälters 23 mit dem Druckbehälter 3 des Waggons 1 koppelt. Die Wärmebrücke durchsetzt hierbei die Isolation 7 des Drucktanks 3. Hierdurch wird bei tiefen Umgebungstemperaturen Wärme dem Drucktank 3 bzw. dessen Inhalt 5 Wärme entzogen und der Kommunikationsanordnung 19 zugeführt, um deren elektronische Komponenten zu erwärmen.

Außerhalb des Gehäuses 25 und innerhalb des Kastens 23 ist ein Drucksensor 89 angeordnet, der von der Steuerung 75 überwacht wird. Fällt der Gasdruck innerhalb des Kastens 23 unter einen vorbestimmten Wert ab, so steuert die Steuerung 75 die Stromschaltanordnung 77 an, um ein Ventil 91 zu öffnen. Über das Ventil 91 wird ein in einer Druckgaspatrone 93 gespeichertes Inertgas innerhalb des Kastens 23 freigesetzt, um den Druck darin anzuheben. Ein solches Vorgehen ist beispielsweise dann notwendig, wenn der Druckausgleichsweg 59, beispielsweise durch Eis oder ähnliches, verstopft ist. Durch das Aufheben eines Unterdrucks innerhalb des Kastens 23 wird erreicht, dass beispielsweise brennbare Gase nicht in das Innere des Kastens 23 gesaugt werden können.

Im Folgenden werten Varianten der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Kommunikationsanordnung erläutert. Hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion einander entsprechende Komponenten sind mit den Bezugszeichen der Fig. 1 bis 5 bezeichnet, zur Unterscheidung jedoch mit einem zusätzlichen Buchstaben versehen. Zur Erläuterung wird auf die gesamte vorangehende Beschreibung Bezug genommen.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Kommunikationsanordnung 19a weist eine Halterung 95 zur Befestigung oben auf einem Eisenbahnwaggon auf. An der Halterung 95 ist ein Kasten 23a schwenkbar gehalten, welcher die übrigen Komponenten der Kommunikationsanordnung 19a enthält. Ein Deckel 33a des Kastens 23a wird von einer Drehwelle 31a durchsetzt und trägt einen Savonius-Rotor 35a zum Antrieb eines innerhalb des Kastens 23a angeordneten Generators zum Speisen der Batterien der Kommunikationsanordnung. An zwei gegenüberliegenden Seiten des Kastens 23a ist jeweils eine Luftleitplatte 97 an einem Gelenk 99 schwenkbar angelenkt, um die Strömung des Fahrtwindes des Waggons im Bereich des Savonius-Rotors 35a zu optimieren.

Eine der Luftleitplatten 97 trägt auch eine Solarzellenanordnung 73a. Ferner ist in den Fig. 6 und 7 auch eine am Deckel 33a des Kastens 23a angeordnete Antenne 101 für ein GPS-Modul dargestellt.

Abgesehen von der vorangehend geschilderten Möglichkeit der Kommunikation zwischen der Kommunikationsanordnung und der wenigstens einen Überwachungsstation mittels des GSM-Systems kann auch ein anderes zellular oder zentral aufgebautes Kommunikationssystem oder auch ein Satelliten- Kommunikationssystem oder ähnliches eingesetzt werden.

Alternativ zu der in den vorangehenden Ausführungsbeispielen geschilderten Anordnung der Antennen 80, 83 und 77 innerhalb des Kastens 23 aber außerhalb des Gehäuses 25, können einzelne oder sämtliche dieser Antennen auch außerhalb des Kastens 23 oder innerhalb des Gehäuses 25 angeordnet sein.

Ferner ist es alternativ zu der vorangehend geschilderten Möglichkeit der Befestigung der Kommunikationsanordnung mittels einer an der Waggonaußenseite angeschweißten Halterung (Bezugszeichen 21 in Fig. 1) oder mittels einer Schwenkhalterung (Bezugszeichen 95 in Fig. 6, 7) auch möglich, die Kommunikationsanordnung mit ihrem Kasten direkt auf einer Waggonoberseite oder jeglichem anderen mobilen Gerät zu befestigen.

Alternativ zu dem vorangehend beschriebenen GPS-System zur Bestimmung eines Ortes auf der Erde: kann auch jegliches anderes Ortsbestimmungssystem verwendet werden, welches unter anderem beispielsweise Trägheitsmeßsysteme, Kreiselkompasse oder Laserkompasse und ähnliches einsetzt.

Claims (26)

1. Kommunikationsanordnung zur Anbringung an einem mobilen Gerät (1), insbesondere an einem Eisenbahnwaggon oder einem Transportcontainer, und zur Übertragung von Daten an wenigstens eine Überwachungsstation, umfassend:

• - einen Energiespeicher (27) zum Speichern von elektrischer Verbraucher-Energie,
• - einen von dem Energiespeicher (27) mit der Verbraucher-Energie gespeisten Sender (79) zum Übertragen der Daten, und
• - einen Energiewandler (35, 29) zum Bereitstellen von elektrischer Ladeenergie an den Energiespeicher (27),

dadurch gekennzeichnet, dass der Energiewandler ein Windrad (35) und einen von dem Windrad (35) getriebenen Generator (29) zum Bereitstellen der Ladeenergie an den Energiespeicher (27) umfasst.

2. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Windrad ein Savonius-Rad (35) ist.

3. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Windrad (35) eine in Gebrauchsstellung im wesentlichen vertikal orientierte Drehachse (31) aufweist.

4. Kommunikationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Energiewandler ferner einen Sonnenenergiewandler (73) umfasst.

5. Kommunikationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung (75, 77) welche einen Ladezustand des Energiespeichers (27) erfasst, wobei in einem Normalbetriebszustand durch die Steuerung (75, 77) eine Mehrzahl von Zeitintervallen vorgesehen ist, in welchen der Sender (79) jeweils wenigstens ein Mal Daten an die Überwachungsstation sendet, wobei ein Energiespar- Betriebszustand vorgesehen ist, in dem solche Daten nicht gesendet werden, und wobei die Steuerung (75, 77) einen Übergang von dem Normalbetriebszustand in den Energiespar-Betriebszustand veranlasst, wenn der eine Menge der in dem Energiespeicher (27) gespeicherten Energie einen vorbestimmten Lade-Schwellenwert unterschreitet.

6. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (75, 77) bei dem Übergang von dem Normalbetriebszustand in den Energiespar-Betriebszustand den Sender (79) zum Senden von diesen Übergang kennzeichnenden Daten veranlasst.

7. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuerung (75, 77) auch im Energiespar-Betriebszustand im Falle einer Gefahrensituation oder bei einer Notsituation den Sender (79) zum Senden von diese Situation kennzeichnenden Daten veranlasst, sofern eine im Energiespeicher gespeicherte Restmenge an Verbraucher- Energie dies zulässt.

8. Kommunikationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, ferner umfassend einen Behälter (23) mit im wesentlichen starren Behälterwänden (33, 47, 49) zur Aufnahme von Komponenten der Kommunikationsanordnung, wobei der Behälter einen Druckausgleichsweg (59) mit einem vorbestimmten Strömungswiderstand für Luft aufweist und der Behälter (23) die Komponenten ansonsten im wesentlichen luftdicht gegenüber der Umgebung abschließt.

9. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 8, wobei der Strömungswiderstand derart bemessen ist, dass ein Druckausgleich mit einer Zeitkonstanten von 0,1 Minute bis eine 1 Stunde, insbesondere von 1 Minute bis eine 0,5 Stunden erfolgt.

10. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Druckausgleichsweg eine Strecke durch ein granulares oder/und poröses Material (61) oder/und eine Strecke durch ein Gewebematerial (65) umfasst.

11. Kommunikationsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner umfassend eine Steuereinrichtung (75), einen Drucksensor (89) zur Messung eines Gasdrucks im Inneren des Behälters (23) und zur Bereitstellung eines entsprechenden Druckmesswerts an die Steuerung (75) sowie einen von der Steuerung (75)derart angesteuerten Druckgasspeicher (93), dass der Druckgasspeicher (93) Gas in das Innere des Behälters (23) abgibt, wenn der Druckmesswert einen Druck-Schwellwert unterschreitet.

12. Kommunikationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, ferner umfassend eine Befestigungseinrichtung (21) zur Anbringung an dem mobilen Gerät (1) und eine Kontaktfläche (49) für eine eine Wärmeisolierung (7) des mobilen Geräts (1) durchsetzende Wärmebrücke (105).

13. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 12, wobei die Kontaktfläche (49) an einer Aussenwand eines Behälters (23) von Komponenten der Kommunikationsanordnung bereitgestellt ist.

14. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, ferner umfassend eine Wärmeisolierung (51) zur thermischen Isolierung von Komponenten der Kommunikationseinrichtung gegenüber der Umgebung, wobei die Wärmebrücke auch die Wärmeisolierung (51) der Kommunikationsanordnung durchsetzt.

15. Kommunikationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder dem Oberbegriff von Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung (75) und einen Temperatursensor (85) zur Messung einer Temperatur von wenigstens einer Komponente der Kommunikationsanordnung und zur Bereitstellung eines entsprechenden Temperaturmesswerts an die Steuerung (75).

16. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 15, ferner umfassend eine durch die Steuerung (75) steuerbare Heizeinrichtung (87) zum Heizen von wenigstens einer Komponente der Kommunikationsanordnung, wobei die Steuerung (75) die Heizeinrichtung (87) wenigstens zeitweise ansteuert, wenn der Temperaturmesswert einen vorbestimmten ersten Schwellenwert unterschreitet.

17. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 16, wobei die wenigstens eine heizbare Komponente der Kommunikationsanordnung von wenigstens einer anderen nicht heizbaren Komponente der Kommunikationsanordnung thermisch isoliert ist.

18. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 17, wobei die wenigstens eine nicht heizbare Komponente den Energiespeicher (27) oder/und den Energiewandler (35, 29) umfasst.

19. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die wenigstens eine heizbare Komponente die Steuerung (75) umfasst.

20. Kommunikationsanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei in einem Normalbetriebszustand durch die Steuerung (75) eine Mehrzahl von Zeitintervallen vorgesehen sind, in welchen der Sender (79) jeweils wenigstens ein Mal Daten an die Überwachungsstation sendet, wobei ein Kaltbetriebszustand vorgesehen ist, in dem solche Daten nicht gesendet werden, und wobei die Steuerung einen Übergang von dem Normalbetriebszustand in den Kaltbetriebszustand veranlasst, wenn der Temperaturmesswert einen vorbestimmten zweiten Schwellenwert unterschreitet.

21. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 20, wobei der zweite Schwellenwert in Abhängigkeit von einem Ladezustand des Energiespeichers (27) bestimmt ist.

22. Kommunikationsanordnung nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Steuerung (75) bei dem Übergang von dem Normalbetriebszustand in den Kaltbetriebszustand den Sender (79) zum Senden von diesen Übergang kennzeichnenden Daten veranlasst.

23. Kommunikationsanordnung nach einen der Ansprüche 1 bis 22, ferner umfassend eine Empfangseinrichtung (75) zum Empfang von Messdaten, welche durch wenigstens einen an dem mobilen Gerät (1) angeordneten Sensor (13) erfasst und an die Kommunikationsanordnung übertragen werden, und wobei die an die Überwachungsstation übertragenen Daten die Messdaten umfassen.

24. Kommunikationsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, ferner umfassend ein Positionierungssystem (81) zur Erfassung eines Ortes auf der Erde, an dem sich die Kommunikationsanordnung befindet, und wobei die an die Überwachungsstation übertragenen Daten den Ort angebende Daten umfassen.

25. System aus einem mobilen Gerät (1), insbesondere einem Eisenbahnwaggon oder einem Transportcontainer, und einer an dem mobilen Gerät angebrachten Kommunikationsanordnung (19) nach einem der Ansprüche 1 bis 24.

26. System nach Anspruch 25, wobei an dem mobilen Gerät (1) wenigstens ein Sensor (13) zur Erfassung eines Zustands des mobilen Geräts (1) angeordnet ist, wobei ein drahtloser Kommunikationskanal zur Übertragung des erfassten Zustands von dem Sensor (13) zu der Kommunikationsanordnung (19) vorgesehen ist und wobei der Sensor (13) eine von der Kommunikationsanordnung unabhängige Energieversorgung aufweist.