DE10105600A1

DE10105600A1 - Shaft level sensor for district heating channels has level sensors above and below the normal water level and GSM modem connection to a fixed or mobile control center

Info

Publication number: DE10105600A1
Application number: DE2001105600
Authority: DE
Inventors: Thomas Hendel; Heinz Mueller; Jens Hoermann
Original assignee: HEW AG
Current assignee: HEW AG
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2002-08-22

Abstract

A shaft (1) level sensor has level sensors (4, 5) and temperature sensor (4a) above and below the normal level or water in a heating pipe (3) manhole (2) shaft with GSM modem (6) connection to a fixed or mobile control center.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung des Wasserstandes in einem Schacht, insbesondere in einem Schacht eines Fernwärmenetzes.The invention relates to a device for monitoring the water level in a shaft, in particular in a shaft of a district heating network.

In unterirdischen Versorgungsnetzen, insbesondere in Fernwärmenetzen sind je nach Rohrverlegeart in gewissen Abständen Schächte für die Inspektion notwendig. Die Schächte sind unterirdische begehbare Bauwerke mit beispielsweise einer Größe von 3 × 3 × 2 m, wobei allerdings die Größe sehr unterschiedlich ausfallen kann. Diese Schächte werden regelmäßig vom Betriebspersonal zur Inspektion und Kontrolle begangen.In underground supply networks, especially in district heating networks Depending on the type of pipe laying, shafts for inspection at certain intervals necessary. The shafts are built with walk-in structures for example, a size of 3 × 3 × 2 m, but the size is very can be different. These shafts are regularly Operators committed for inspection and control.

Ziel ist es vor allem, eingedrungenes Wasser aus den Schächten zu entfernen, da dieses zu Schäden am Bauwerk und an den Rohrleitungen führt. Eine weitere Anforderung besteht darin, Undichtigkeiten der Fernwärmeleitung im Bereich des Schachtes ebenfalls erfassen zu können. In vielen Fällen müssen die Begehungsintervalle der Schächte so bemessen werden, daß evtl. angefallenes Wasser rechtzeitig entfernt werden kann.The main goal is to keep water from entering the shafts remove, as this will damage the structure and the pipes leads. Another requirement is leakage of the District heating pipe in the area of the shaft can also be detected. In In many cases, the inspection intervals of the shafts have to be dimensioned in this way that any water that has accumulated can be removed in good time.

Diese Kontrollfunktion ist naturgemäß personal- und kostenintensiv. Es ist daher schon versucht worden, Schächte mit Vorrichtungen für Wasserstandsmeldungen zu versehen. Hierfür sind aber Strom- und Fernmeldeanschlüsse sowie ein Schaltschrank erforderlich. Durch den umfangreichen notwendigen Tiefbau entstehen daher erhebliche Kosten, so daß diese Art der Überwachung nur selten durchgeführt wird. This control function is naturally personnel and cost intensive. It is therefore, attempts have already been made to provide manholes for To provide water level messages. But for this are electricity and Telecommunications connections and a control cabinet required. By the extensive necessary civil engineering therefore incurs considerable costs that this type of surveillance is rarely carried out.

So ist aus der DE 34 43 130 eine Einrichtung zur Überwachung des Wasserstandes im Kanalisationssystem eines Gebäudes bekannt. Der Sensor kann ein einen Schalter betätigender Schwimmer oder in Form von mit einer Widerstandsmesseinrichtung verbundenen Kontaktpaaren vorhanden sein. Dieser Sensor ist innerhalb eines Rohrstückes einer Hauptabflußleitung angeordnet, das sich in einem Schacht befindet und nach Abnehmen eines Schachtdeckels von oben her zugänglich ist. Der Wasserstandssensor ist über elektrische Leitungen mit einer außerhalb des Schachtes angeordneten Anzeigeeinrichtung verbunden, die ein Alarmsignal erzeugt, wenn der Wasserstand in der Hauptabflußleitung einen unzulässig hohen Pegel überschreitet.DE 34 43 130 describes a device for monitoring the Water level in the sewer system of a building is known. The sensor can be a switch actuating a float or in the form of with a Resistance measuring device connected contact pairs may be present. This sensor is inside a pipe section of a main drain line arranged, which is located in a shaft and after removing one Manhole cover is accessible from above. The water level sensor is over electrical lines with one arranged outside the shaft Display device connected, which generates an alarm signal when the Water level in the main drain line is too high exceeds.

Ein besonderes Problem bei Fernwärmenetzen liegt darin, daß die Temperatur in den Schächten bei etwa 50°C liegt, was - je nach Außenwetterlage - zur Kondensatbildung führen kann, so daß das Problem besteht, daß nicht nur das von außen durch Regenfälle oder Gewitter eindringende Wasser oder aus dem Inneren der Schächte stammendes Wasser aufgrund von Leckagen oder Rohrbrüchen beseitigt werden müssen, sondern daß diese hohe Feuchtigkeit auch dazu beiträgt, daß elektrische Leitungen und alle elektrisch betriebenen Geräte gefährdet werden. Hier ist auf eine besondere Kapselung der elektrischen Geräte zu achten.A particular problem with district heating networks is that Temperature in the shafts is around 50 ° C, which - depending on Outside weather conditions - can lead to condensation, so the problem there is not only that from the outside through rains or thunderstorms water entering or from inside the shafts Water must be removed due to leakage or pipe bursts but that this high humidity also contributes to the fact that electrical Cables and all electrically operated devices are at risk. Here is to pay attention to a special encapsulation of the electrical devices.

Überlegungen, Meßdaten wie bei der Gebäudeüberwachungstechnik per Funk zu übertragen, sind in der Praxis daran gescheitert, daß eine hohe Empfindlichkeit der elektrischen Geräte bestand. Zum anderen sind aufgrund der starken Dämmung durch Bauwerk und Erdboden Schachtaußenantennen erforderlich, die beispielsweise an den Schachtdeckeln angebracht werden müssen, um eine funktionierende Funkverbindung sicherzustellen. Considerations, measurement data as with building monitoring technology per To transmit radio has failed in practice due to the fact that a high Sensitivity of the electrical devices existed. Second are due the strong insulation provided by the structure and the ground required, which are attached to the manhole covers, for example to ensure a functioning radio connection.

Es besteht daher immer noch ein Bedürfnis danach, bei Schächten und insbesondere solchen, bei denen erschwerte Umweltbedingungen vorliegen, zu leitungsunabhängigen Stör- und Kontrollmeldungen zu kommen und damit weitgehend auf eine personalintensive Begehung verzichten zu können.There is therefore still a need for it, at shafts and especially those with difficult environmental conditions, to get line-independent fault and control messages and largely waive a personnel-intensive inspection can.

Erfindungsgemäß wird nunmehr eine Vorrichtung zur Überwachung des Wasserstandes in einem Schacht, insbesondere in einem Schacht eines Fernwärmenetzes vorgeschlagen, wobei ein Sensor den Wasserstand angibt und diesen über einen im Schacht befindlichen Signalgeber an ein externes Empfangsgerät weiterleitet, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Schacht zwei Sensoren für die Wasserstandsanzeige, nämlich jeweils eines Sensors im Bereich des normalen und eines weiteren Sensors oberhalb des im Normalen liegenden Wasserstandes, optional gekoppelt mit einem Temperaturwächter vorgesehen sind, und daß die Informationen auf ein GSM-Modem und über ein Mobilfunknetz an eine Leitzentrale übermittelbar sind.According to the invention, a device for monitoring the Water level in a shaft, especially in a shaft of one District heating network proposed, with a sensor indicating the water level and this to an external one via a signal transmitter located in the shaft Forwarding device forwards, which is characterized in that in the shaft two sensors for the water level indicator, namely one sensor each in the area of the normal and another sensor above the im Normal lying water level, optionally coupled with a Temperature monitors are provided and that the information is on a GSM modem and can be transmitted to a control center via a cellular network are.

Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß unter Vermeidung von aufwendigen Tiefbauarbeiten Schächte so ausgerüstet werden können, daß eine leitungsunabhängige Kontroll- und Störmeldung ermöglicht wird. In den bereits vorhandenen Schächten werden zwei Wasserstandssensoren, die beispielsweise die Form eines Schwimmschalters aufweisen können, eingebaut, wobei der erste Sensor im Bereich des normalen Wasserstandes liegt, wie er beispielsweise durch starke Regengüsse oder Kondensatbildung entstehen kann. Der zweite Sensor wird beabstandet von dem ersten Sensor in einer Höhe angebracht, die nach der Erfahrung nur in Ausnahmefällen durch den Wasserstand erreicht wird, also bei heftigen Gewittergüssen oder Rohrbrüchen innerhalb des Leitungsnetzes. Optional wird mit der Wasserstandsmeldung die Schachttemperatur überwacht und übertragen. Kenntnis der Temperatur des Schachtes ermöglicht es dem Kontrollpersonal in der Leitzentrale umgehend zu entscheiden, ob bei einem erhöhten Wasserstand dieser durch natürliche Ursachen wie heftige Regengüsse oder Gewitter verursacht worden ist oder ob im Falle des Ansprechens der Temperaturüberwachung eine Leckage im Rohrsystem ein sofortiges Handeln erforderlich macht.Surprisingly, it has now been found that while avoiding complex civil engineering manholes can be equipped so that a line-independent control and fault message is made possible. In the existing shafts will be two water level sensors that can have the form of a float switch, for example, installed, with the first sensor in the range of normal water level lies, such as due to heavy downpour or condensation can arise. The second sensor is spaced from the first sensor installed at a height which, according to experience, only in exceptional cases is reached by the water level, i.e. during violent thunderstorms or Broken pipes within the pipeline network. Optionally with the Water level message monitors and transmits the shaft temperature. Knowing the temperature of the shaft enables the control personnel to immediately decide in the control center whether an increased Water level this due to natural causes such as heavy rain or Thunderstorm has been caused or if the response of the Temperature monitoring a leak in the pipe system an immediate action makes necessary.

Die Meldungen werden von den Sensoren über ein Mobilfunknetz an eine Leitzentrale übermittelt. Das Funkmodem mit Signalverarbeitung, und die Batterien/Akkus sind daher die einzigen Vorrichtungen, die sorgfältig feuchteisoliert sein müssen. Dieses erfolgt durch entsprechende Kapselung (in Schutzart IP68) durch ein entsprechendes Kunststoffgehäuse mit feuchtigkeitsaufnehmendem Mittel oder in anderer an sich bekannter Weise erreicht werden kann.The messages are sent from the sensors to a cell phone network Control center transmitted. The radio modem with signal processing, and the Batteries are therefore the only devices that need careful attention must be insulated against moisture. This is done by appropriate encapsulation (in protection class IP68) with an appropriate plastic housing moisture-absorbent or in any other known manner can be achieved.

Als besonderes Problem hat sich aufgrund des notwendigen Einsatzes von Batterien oder Akkus die Tatsache herausgestellt, daß bei einer regelmäßigen Betriebszeit von mindestens einem Jahr die erhöhte Temperatur von etwa 50°C in solchen Schächten der Lebensdauer von Batterien entgegensteht. Es können daher nur Batterien oder Batteriepacks bzw. Akkus eingesetzt werden, die diesen relativ extremen Anforderungen standhalten können. Wenn man davon ausgeht, daß für das Modem ein Leistungsbedarf im Stand- By-Betrieb von 2,8 mW und im Aktivbetrieb von 1,7 W und für das GSM- Wählgerät ein Spannungsbedarf von 7,2 V erreicht werden müssen, ergibt sich, daß bei einem Sendebetrieb von etwa 3 Minuten pro Tag ein täglicher Leistungsbedarf von 0,1 W vorhanden ist, d. h. also, daß von den im Handel erhältlichen Batterien nur solche mit 3,6 V und 19 Ah einsetzbar sind und hiervon, da mindestens 7,2 V erforderlich sind, mindestens zwei eingesetzt werden müssen. Dies ergibt eine Betriebszeit von 684 Tagen, was etwa 1,87 Jahren entspricht und somit eine hinreichende Sicherheit bedeutet.A particular problem has arisen due to the necessary use of Batteries or accumulators highlighted the fact that with a regular Operating time of at least one year the elevated temperature of about 50 ° C in such shafts prevents the lifespan of batteries. It therefore only batteries or battery packs or rechargeable batteries can be used that can withstand these relatively extreme requirements. If one assumes that the modem has a power requirement in the stationary By operation of 2.8 mW and active operation of 1.7 W and for the GSM Dialer a voltage requirement of 7.2 V must be achieved yourself that with a transmission of about 3 minutes a day a daily Power requirement of 0.1 W is present, i. H. so that of those in the trade available batteries only those with 3.6 V and 19 Ah can be used and of these, since at least 7.2 V are required, at least two are used Need to become. This results in an operating time of 684 days, which is approximately 1.87 Years and therefore means sufficient security.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind, wie Versuche ergeben haben, Außenantennen nicht notwendig, da trotz Erdreich und Bauwerk die Dämpfung für die Datenübertragung nicht zu stark ist.In the device according to the invention, as tests have shown, External antennas are not necessary, because despite the soil and the structure Attenuation for data transmission is not too strong.

Das externe Empfangsgerät bei dieser Art der Kommunikation kann mobil oder stationär sein, wobei letzteres die Regel ist, da die Daten an eine Leitzentrale übermittelt werden. In Ausnahmefällen und wenn sofortiges Handeln erforderlich ist, können die Daten auch in an sich bekannter Weise auf ein mobiles Empfangsgerät übertragen werden.The external receiving device with this type of communication can be mobile or be stationary, the latter being the rule because the data is sent to a Control center to be transmitted. In exceptional cases and if immediate Action is required, the data can also be done in a manner known per se be transferred to a mobile receiving device.

Die zu überwachenden Schächte sind mit einer Codenummer versehen, die automatisch vom Mobilfunkgerät an die Leitzentrale übermittelt wird. Anhand der Codenummer ist für das Betriebspersonal ersichtlich, wo sich dieser Schacht befindet.The manholes to be monitored are provided with a code number, the is automatically transmitted from the mobile device to the control center. Based on the code number, the operating personnel can see where it is this shaft is located.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen insbesondere darin, daß Schachtbegehungen bei regulärem Betrieb nur noch etwa einmal in 1 bis 1,5 Jahren erfolgen müssen, um Batterien oder Akkus auszuwechseln. Im Vergleich zu bisher üblichen Meldeerfassungen reduzieren sich die Installationskosten auf etwa 20% der bisher notwendigen Kosten, wobei noch hinzu kommt, daß sogenannte Elektroprüfungen, also z. B. wegen Arbeitssicherheit, notwendigem Isolationswert usw. entfallen. Hinzu kommt die völlige Unabhängigkeit von leitungsgebundenen Fernmelde- und Stromnetzen.The advantages of the device according to the invention are in particular that manhole inspections in regular operation only about once in 1 to 1.5 years to replace batteries or accumulators. in the This reduces the number of reports that have been used up to now Installation costs to about 20% of the previously necessary costs, whereby Add to that that so-called electrical tests, so z. B. because Occupational safety, the necessary insulation value, etc. are eliminated. Come in addition complete independence from wired telecommunications and Power grids.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:
Die Zeichnung zeigt schematisch einen Schacht im Querschnitt.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing:
The drawing schematically shows a shaft in cross section.

Der Schacht 1 mit dem Deckel 2 für das Mannloch und anschließendem Kanal 8 weist im Inneren das Fernheizungsrohr 3 mit Ummantelung auf. Kurz oberhalb der Wasserstandslinie 7, wie sie bei normalem Regen zu erwarten ist, befindet sich der untere Wasserstandssensor 4 ggf. mit Temperaturwächter 4a. Weiter oben und beabstandet vom unteren Wasserstandssensor befindet sich der zweite Wasserstandssensor 5. Der Abstand zwischen den Sensoren richtet sich nach Erfahrungswerten und sollte in dem Bereich liegen, in dem die Wasserstandslinie bei extremen Witterungsverhältnissen oder Betriebsstörungen verläuft. Die Sensoren sind mit einem Modem 6 verbunden, so daß die Daten per Funk in Form einer Meldung über ein Mobilfunknetz an eine Leitzentrale übermittelt und dort weiterverarbeitet werden können.The shaft 1 with the cover 2 for the manhole and the subsequent duct 8 has the district heating pipe 3 with a jacket on the inside. Just above the water level line 7, as is to be expected under normal rain, is the lower water level sensor 4, if necessary, with a temperature monitor 4. The second water level sensor 5 is located further up and at a distance from the lower water level sensor . The distance between the sensors is based on experience and should be in the area in which the water level line runs in extreme weather conditions or malfunctions. The sensors are connected to a modem 6 , so that the data can be transmitted to a control center by radio in the form of a message via a mobile radio network and processed there.

Claims

1. Device for monitoring the water level in a shaft, in particular in a shaft of a district heating network, wherein a sensor indicates the water level and forwards it to an external receiver via a signal transmitter located in the shaft, characterized in that two sensors ( 1 ) 4 , 5 ) are provided for the water level display spaced apart in the normal ( 4 ) and one above the normal water level ( 5 ) and that the measured values / messages on a GSM modem ( 6 ) can be further transmitted to a control center via a mobile radio network ,

2. Device according to claim 1, characterized in that the sensors ( 4 , 5 ) are designed as float switches.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that batteries / rechargeable batteries with an output with an operating time of at least 365 days of 0.1 W / d and a voltage of at least 7.2 V are used for the energy supply of the modem ( 6 ) are.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that at least the sensor ( 4 ) is coupled to a temperature monitor ( 4 a).

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the external receiving device is stationary.

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6. The device according to claim 1 to 4, characterized in that the external receiving device is mobile.

7. The device according to claim 1 to 6, characterized in that an additional coding of the shaft ( 1 ) is transferable.