DE102005001941A1 - Measuring station for use in sewage treatment plants has open or closed channel and pipelines and water collecting reservoir whereby one or more thermoelectric elements are provided for power supply of measuring station - Google Patents

Measuring station for use in sewage treatment plants has open or closed channel and pipelines and water collecting reservoir whereby one or more thermoelectric elements are provided for power supply of measuring station Download PDF

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/002Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow wherein the flow is in an open channel

Abstract

The measuring station has an open or closed channel and pipelines (2). The water collecting reservoir has a measuring device (3) and power supply. One or more thermoelectric elements (1a,1b,1c) particularly seebeck elements are provided for the power supply of the measuring station. Independent claims are also included for the following: (A) Circuit; and (B) Application of measuring station.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messstation zur Verwendung in Kläranlagen mit offenen oder geschlossenen Kanal- und Rohrleitungen und/oder Wassersammelbecken bestehend aus Messvorrichtungen, und Energieversorgung.The The invention relates to a measuring station for use in sewage treatment plants with open or closed sewer and piping and / or water collection tanks consisting of measuring devices, and power supply.

Die in Kläranlagen installierten Messstationen zur Messung der Durchflussmenge oder der Temperatur usw. müssen in der Regel auf aufwendige Weise miteinander verkabelt werden. Während die Übertragung der Messdaten an eine zentrale Steuereinheit drahtlos erfolgen kann, erfordert die Energieversorgung der unter der Wasseroberfläche oder unterirdisch liegenden Geräte in der Regel eine aufwendige Verkabelung. Die Notwendigkeit zur Verkabelung ergibt sich auch dann, wenn unmittelbar oberhalb einer unterirdischen Messstation im Freien zur Energieversorgung eine Solarpanelle installiert ist. Auch der Einsatz von Akkus zur Stromversorgung einzelner Messstationen verlangt eine aufwendige Installation sowie ständige Kontroll- und Wartungsarbeiten.The in sewage treatment plants installed measuring stations for measuring the flow rate or the temperature and so on usually be cabled together in a complex manner. While the transfer the measurement data can be sent wirelessly to a central control unit, requires the energy supply of the underwater surface or underground equipment usually a complicated wiring. The need for Wiring also occurs when just above a outdoor underground metering station for power supply one Solar panel is installed. Also, the use of batteries to power individual Measuring stations require a complex installation and constant monitoring and maintenance.

Das Potential thermoelektrischer Elemente zur Stromerzeugung unter Ausnutzung der natürlichen Temperaturunterschiede sowie der in technischen Anlagen auftretenden Temperaturunterschiede ist prinzipiell aus DE 199 46 806 A1 bekannt. Der Einsatz dieser Elemente zur Stromerzeugung in Wassersammelbecken und in Rohrleitungen oder an Rohrleitungswänden ist dagegen nicht bekannt.The potential of thermoelectric elements for power generation taking advantage of the natural temperature differences and occurring in technical installations temperature differences is in principle DE 199 46 806 A1 known. The use of these elements for power generation in water collection tanks and in pipelines or on pipeline walls, however, is not known.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht vor diesem Hintergrund in der Schaffung einer Messstation für Kläranlagen und Was sersammelbecken sowie Kanal- und Rohrleitungen mit einer eigenständigen und wartungsarmen Energieversorgung, die in unmittelbarer Nähe zum stromverbrauchenden Teil der Messstation installierbar ist.The Object of the present invention is against this background in the creation of a measuring station for sewage treatment plants and water reservoirs and sewer and piping with a stand-alone and low-maintenance power supply, the close to the power consuming part of the measuring station can be installed.

Wassersammelbecken im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede volumenbegrenzende Vorrichtung mit Zufluss und Abfluss für das darin gespeicherte Fluid, wobei der Abfluss auch eine Sickeröffnung sein kann. Neben Klärbecken in Klärwerken kommen insbesondere Regenüberlaufbecken, Jauchegruben, Sondermüllgruben und Sickergruben in Frage.Water reservoirs For the purposes of the present invention, each volume limiting Device with inflow and outflow for the fluid stored therein, wherein the drain can also be a seepage. In addition to clarifier come to sewage treatment plants especially rain overflow tanks, Crushed pits, special waste pits and septic tanks in question.

Zur Lösung der Aufgabe lehrt die Erfindung eine Messstation, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Energieversorgung der Messstation ein oder mehrere thermoelektrische Elemente (1a, 1b, 1c), insbesondere Seebeck-Elemente vorgesehen sind.To achieve the object, the invention teaches a measuring station, which is characterized in that one or more thermoelectric elements ( 1a . 1b . 1c ), in particular Seebeck elements are provided.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht im Einsatz von thermoelektrischen Elementen zur Energieversorgung der im Bereich eines Klärbeckens oder im Bereich von Kanal- und Rohrleitungen installierten Messstationen. Im Gegensatz zu Solarpaneelen, die nachteiligerweise dem Vandalismus direkt ausgesetzt sind und nicht selten zu Diebesgut werden, können thermoelektrische Elemente an gesicherter Stelle installiert werden. Dies gilt mit besonderem Vorteil auch für den Betrieb von freistehenden und leicht zugänglichen Umweltmessstationen und auch von Verkehrsüberwachungsstationen. Darüber hinaus erlauben thermoelektrische Elemente den Betrieb von elektrischen Geräten auch in schattigen Bereichen und auch unter der Erdoberfläche. Im Vergleich mit Solarzellen ist zudem die Energieversorgung auch zur Nachtzeit sichergestellt.Of the The core idea of the invention is the use of thermoelectric Elements for energy supply in the area of a clarifier or Measuring stations installed in the area of sewer and piping. In contrast to solar panels, which disadvantageously vandalism are directly exposed and not infrequently become stolen goods, thermoelectric Elements are installed in a secure location. This applies with particular advantage for the operation of freestanding and easily accessible environmental monitoring stations and also from traffic monitoring stations. Furthermore thermoelectric elements allow the operation of electrical devices also in shady areas and also under the earth's surface. in the Comparison with solar cells is also the power supply to the Guaranteed nighttime.

Dem Aufbau eines Seebeck-Elementes liegen folgende Zusammenhänge zugrunde: Wenn zwei Metalle mit unterschiedlichen Fermi-Grenzen sich berühren, entsteht als thermoelektrischer Effekt ein Diffusionsstrom, der zu einem Ausgleich der durch die Fermi-Grenzen bestimmten Niveaus führt. Die Elektronen der Metalle, die ein höheres Fermi-Niveau aufweisen, haben eine geringere Austrittsarbeit, so dass ein Metall wie z. B. Zink Elektronen an ein anderes Metall mit einem niedrigeren Fermi-Niveau (z. B. Kupfer) abgibt. Der aufgrund der unterschiedlichen Austrittsarbeit fließende Diffusionsstrom baut eine entgegengesetzt wirkende Kontaktspannung auf, wobei der Diffusionsstrom aussetzt, wenn die Fermi-Niveaus in beiden Bereichen auf gleicher Höhe liegen.the Structure of a Seebeck element are based on the following relationships: When two metals with different Fermi boundaries touch each other, it is thermoelectric Effect a diffusion current, which balances the through the Fermi boundaries determined Levels leads. The Electrons of metals that have a higher Fermi level, have a lower work function, so that a metal such. For example, zinc electrons to another metal with a lower Fermi level (eg copper). The due to the different work function flowing Diffusion current builds an oppositely acting contact voltage on, with the diffusion current suspended when the Fermi levels in both areas are at the same height.

Der Seebeck-Effekt, der durch die genannte Temperaturabhängigkeit der Kontaktspannung zweier verschiedener Metalle verursacht wird, lässt sich nutzen, wenn zwei verschiedene Metalldrähte durch Löten verbunden werden, wobei auch die beiden freien Leiterenden unter Einschaltung eines Strommessgerätes verbunden werden. Das Strommessgerät wird einen elektrischen Strom anzeigen, sofern die Lötstelle 2 eine von der Lötstelle 1 verschiedene Temperatur aufweist. Seebeck-Elemente sind auch zur Temperaturmessung besonders gut geeignet, weil sie eine geringe Wärmekapazität bei einer hohen Empfindlichkeit haben und die Temperaturwerte in Form von elektrischen Signalen direkt zu Steuer- und Regelzwecken weiter verarbeitet werden können.Of the Seebeck effect caused by the said temperature dependence the contact voltage of two different metals is caused, can be used, if two different metal wires by soldering be connected, with the two free conductor ends under Switching on an ammeter get connected. The ammeter becomes an electric current Show, provided the solder joint 2 one from the solder joint 1 different temperature. Seebeck elements are also for Temperature measurement particularly well suited because they have a low Heat capacity at one have high sensitivity and the temperature values in the form of electrical signals directly for control purposes can be processed.

Die Umkehrung des Seebeck-Effekts ist der Peltier-Effekt. Wird ein Strom durch zwei unterschiedliche und an beiden Enden durch Löten miteinander verbundenen Metalle geschickt, kühlt sich eine Lötstelle ab und die andere erwärmt sich. Besonders Halbleiter zeigen starke Peletier-Effekte. Peletier-Elemente (z. B. aus Wismuttellurit) werden in der Technik in Kühlschränken oder Wärmepumpen eingesetzt oder dienen zur Kühlung von integrierten Schaltkreisen. Die Wirkung von Peletier-Elementen kann durch die kaskadenartige Anordnung bzw. durch die Mehrfachverwendung in einer Reihen- oder die Parallelschaltung verstärkt werden.The reversal of the Seebeck effect is the Peltier effect. When a current is passed through two dissimilar metals bonded together by soldering at both ends, one solder joint cools and the other heats up. Especially semiconductors show strong peletting effects. Peletier elements (eg from bismuth tellurite) are used in the Technology used in refrigerators or heat pumps or are used for cooling of integrated circuits. The effect of Peletier elements can be enhanced by the cascade arrangement or by the multiple use in a series or parallel connection.

Prinzipiell ist auch denkbar, dass ein oder mehrere Seebeck-Elemente mit einem oder mehreren Peletier-Elementen kombiniert werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Peletier-Elemente bezüglich der Seebeck-Elemente so angeordnet werden, dass die von den Peletier-Elementen ableitbare Temperatur für die Erhöhung der Temperatur-Differenz am Seebeck-Element nutzbar ist. Die Seebeck-Elemente und die Peletier-Elemente können dabei elektrisch untereinander jeweils in Parallel- und/oder in Reihenschaltung verbunden sein.in principle It is also conceivable that one or more Seebeck elements with one or more Peletier elements be combined. It is envisaged that the Peletier elements regarding the Seebeck elements are arranged so that those of the Peletier elements dissipative temperature for the increase the temperature difference at the Seebeck element is usable. The Seebeck elements and the Peletier elements can while electrically each other in parallel and / or in Connected in series.

Es ist vorgesehen, dass die für den Betrieb der Seebeck-Elemente erforderlich Temperaturdifferenz aus der Natur abgeleitet wird. Als Wärmequellen mit höheren Temperaturniveau dient dabei das Wasser oder das Klärwasser in den Rohrleitungen bzw. in den Sammelbecken oder der Klärschlamm oder die Abwärme des Abwasser bzw. des Klärschlamms. In den Rohrleitungen sammelt sich erfahrungsgemäß in dem oberhalb des Wassers liegenden Bereich Dampf, dessen Temperatur höher ist, als die Umgebungstemperatur in diesem Bereich. Als Umgebungstemperatur wird die Temperatur der Rohrleitungswand sowie des dahinterliegenden Erdreichs bezeichnet.It is provided that for the operation of the Seebeck elements required temperature difference derived from nature. As heat sources with higher temperature level serves the water or the sewage water in the pipelines or in the collecting basin or the sewage sludge or the waste heat of the Sewage or sewage sludge. In the pipelines, experience has shown that it collects in the water above lying area of steam, whose temperature is higher than the ambient temperature in this area. As ambient temperature, the temperature of the Pipe wall and the underlying soil called.

In Abhängigkeit vom Anbringungsort der Seebeck-Elemente ergibt sich eine Vielzahl alternativer Ausführungsformen der Erfindung. Denkbar ist, dass die Seebeck-Elemente auf der inneren Wandseite eines Durchflussmessers, einer Rohrleitung oder einer Kanalwand befestigt sind. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Wärmeleitfähigkeit der Rohrleitung hoch ist und die Temperatur der Wand der Rohrleitung in etwa der Umgebungstemperatur entspricht. In der Regel bestehen die Wände der Rohrleitungen bzw. der Kanäle aus Stahl oder aus Stahlbeton.In dependence From the location of the Seebeck elements results in a variety alternative embodiments the invention. It is conceivable that the Seebeck elements on the inner Wall side of a flow meter, a pipeline or a Channel wall are attached. It is assumed that the thermal conductivity the pipeline is high and the temperature of the wall of the pipeline corresponds approximately to the ambient temperature. In general, exist the walls the piping or the channels made of steel or reinforced concrete.

Häufig ist die Auskleidung und Stabilisierung der Kanalwände durch Metallpaneelen, die mit Maschinenkraft ins Erdreich gerammt werden. Das gleiche gilt für die Seitenwände eines Klär- oder Sammelbeckens. Diese Metallwände eignen sich besonders für die Anbringung von thermoelektrischen Elementen. Die für den Betrieb der Seebeck-Elemente erforderliche Energie wird durch den Temperaturunterschied zwischen der Wand der Rohrleitung und dem in der Rohrleitung geführten Flüssigkeit erzeugt. Unter der Voraussetzung, dass die Wärmeleitfähigkeit der Rohrleitung hoch ist, ist aber auch denkbar, dass die Seebeck-Elemente auf deren äußerer Wandseite befestigt sind. Zur optimalen Ausnützung der auch mit der Jahreszeit variierenden Temperaturunterschiede ist natürlich denkbar, dass die Seebeck-Elemente sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Bandseite der Rohrleitung befestigt sind und in Abhängigkeit von der Jahreszeit selektiv genutzt werden.Frequently the lining and stabilization of the canal walls by metal panels, the be rammed into the ground with machine power. The same goes for for the side walls a clarification or collecting bins. These metal walls are particularly suitable for attachment of thermoelectric elements. The required for the operation of the Seebeck elements Energy is due to the temperature difference between the wall of the Produced pipeline and the guided in the pipeline liquid. Under the Condition that the thermal conductivity the pipeline is high, but it is also conceivable that the Seebeck elements on the outer wall side are attached. For optimal utilization of the also with the season varying temperature differences is of course conceivable that the Seebeck elements both on the inner and on the outer band side of the pipeline are fixed and depending be used selectively by the season.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Seebeck-Elemente unterhalb und/oder oberhalb des in der Rohrleitung oder im Kanal herrschenden Wasserstandes befestigt sind.It lies within the scope of the invention that the Seebeck elements below and / or above the prevailing in the pipeline or in the channel Water level are attached.

Die sich durch die verschiedenen Anbringungsorte der Seebeck-Elemente ergebenden Ausführungsformen für Rohrleitungen bestehen in analoger Weise für Kanäle, die nach oben offen sind und seitliche Wände aufweisen.The resulting from the different locations of the Seebeck elements embodiments for pipelines exist in an analogous way for Channels, which are open at the top and have side walls.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Seebeck-Elemente, in einen Rahmen aus schwimmfähigem Material wie beispielsweise Styropor eingelassen sind und, an der Unterseite wasserumspült, auf der Wasseroberfläche eines Wassersammelbeckens oder einer Rohrleitung oder eines Kanals schwimmen. Der Schwimmer wird durch Seile oder Federn derart fixiert, dass er dem schwankenden Wasserstand folgen kann. Zur Ableitung der durch das Seebeck-Element erzeugten Energie führt ein Kabel zum einem entsprechenden Messgerät, für dessen Energieversorgung das Seebeck-Element vorgesehen ist.In an alternative embodiment The invention provides that the Seebeck elements, in a Frame made of buoyant Material such as Styrofoam are embedded and, at the Bottom water-rinsed, on the water surface a water collecting basin or a pipeline or a canal swim. The float is fixed by ropes or springs, that he can follow the fluctuating water level. For derivation the energy generated by the Seebeck element introduces Cable to a corresponding meter, for its power supply the Seebeck element is provided.

Zur Erhöhung der Stromausbeute ist vorgesehen, dass mehrere Seebeck-Elemente kombiniert werden. Die Messstation beinhaltet die dem Fachmann bekannten Vorrichtungen zur Erfassung umweltrelevanter Messwerte und/oder Betriebsparameter. Dies betrifft insbesondere die Messung der Durchflussmenge, der Temperatur, des pH-Wertes und des Sauerstoffgehaltes. Als Durchflussmesser kommen Düsenmesser, Durchflussmesser mit Turbinen, Differenzdruckmesser mit Venturi-Rohr, Schwebekörper-Durchflussmesser und/oder Staurandmesser in Frage. Denkbar ist auch der Einsatz eines auf akustischen Signalen, insbesondere auf Ultraschall basierenden Messgerätes. Die Messung der Temperatur erfolgt mit einem entsprechenden Thermometer, während die Messung des pH-Wertes und des Sauerstoffgehaltes mit einer entsprechenden Mess-Elektrode durchführbar ist.to increase The current yield is provided that several Seebeck elements be combined. The measuring station includes those known to those skilled in the art Devices for recording environmentally relevant measured values and / or Operating parameters. This concerns in particular the measurement of the flow rate, the temperature, the pH and the oxygen content. Come as a flow meter Nozzle diameter, Turbine flow meters, Venturi differential pressure gauges, Rotameter and / or reservoir knives in question. Also conceivable is the use of a on acoustic signals, especially on ultrasound-based Meter. The temperature is measured with a suitable thermometer, while the measurement of the pH and the oxygen content can be carried out with a corresponding measuring electrode.

Zur drahtlosen Übermittlung der durch die einzelnen Messstationen erfassten Messwerte ist vorgesehen, dass diese beispielsweise über Funk oder Infrarot-Strahlung abrufbar und zur weiteren Auswertung an einen zentralen Messstand übermittelbar sind.to wireless transmission the measured values recorded by the individual measuring stations are provided, for example, these Radio or infrared radiation available and for further evaluation can be transmitted to a central measuring station are.

Der Durchflussmessung in Abwasserkanälen und in den Zuleitungen der Kläranlagen kommt eine besondere Bedeutung zu. Die Klärwerksbetreiber erheben Abwassergebühren, die davon abhängig sind, welche Abwassermengen in die Kläranlage eingeleitet werden. Aufgrund der im Tageszyklus periodisch auftretenden Abwasserschwankungen ist neben der Erfassung der Abwassermenge die möglichst genauen Erfassung des Abgabezeitpunktes wichtig.The flow measurement in sewage and in the supply lines of sewage treatment plants is of particular importance. The operators of sewage treatment plants levy wastewater charges that are dependent on the amount of wastewater discharged into the sewage treatment plant. Due to the wastewater fluctuations that occur periodically in the daily cycle, it is important not only to record the amount of wastewater, but also to record the discharge time as accurately as possible.

Die Berechnung geschieht bislang in der Weise, dass Mittelwerte über ein Zeitfenster von einer Stunde gebildet wird. Dazu wird die Durchlaufmenge pro Zeiteinheit (z.B. Liter/Sekunde) durch ein Durchflussmessgerät erfasst, wobei der Wert mit dem Faktor 3,6 multipliziert und hieraus den Zufluss in Kubikmeter pro Stunde zu ermitteln. Dieses Messverfahren stellt eine Linearisierung dar und ist nicht genau, weil die innerhalb des Erfassungszeitraum auftretenden Schankungen im Mittelwert nicht ausreichend zum Ausdruck kommen. Treten extreme Zuleitungsmengen, sogenannte Spitzen auf, so kann dies zur Folge haben, dass das Wasser in der Kläranlage ungenügend oder nur kurz geklärt werden kann.The Calculation so far done in such a way that averages over a Time window of one hour is formed. This is the flow rate per unit of time (e.g., liters / second) detected by a flow meter, where the value multiplied by a factor of 3.6 and from this the Inflow in cubic meters per hour to determine. This measuring method represents a linearization and is not accurate because the inside of the data collection period does not occur in the average value be sufficiently expressed. If extreme supply quantities occur, So-called peaks, this can cause the water in the sewage treatment plant insufficient or just briefly clarified can be.

In einer besonderen Ausführungsform umfasst die Messstation daher eine Schaltung für eine Durchflussmesseinrichtung. Die Schaltung beinhaltet Einrichtungen zur Erfassung und Speicherung der durch den Durchflussmesser jeweils pro Zeiteinheit gemessenen Durchflussvolumina. Daneben umfasst die Schaltung eine Einrichtung zur Berechnung des Mittelwertes für ein definiertes, aus der Summe mehrerer Zeiteinheiten zusammengesetztes, Zeitintervall. Die Schaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Mittelwert nach jeder Zeiteinheit erneut berechenbar ist, wobei bei der Neuberechnung des Mittelwertes der Messwert jenes Durchflussvolumens, dessen Mes sung zeitlich am längsten zurückliegt, durch den Wert des aktuell gemessenen Durchflussvolumens ersetzt wird. Zur Festlegung des Mittelungszeitintervalls eine Pulsdetektionsschaltung mit oder ohne Schwellenwertschalter vorgesehen ist. Vorteilhafterweise erhält man dadurch eine laufende Aktualisierung der Durchflussmengen. Die Aktualisierung der Durchflussmengen ist deshalb interessant, weil das Volumen der in die Klärwerke eingeleiteten Abwässer stark von der Tageszeit abhängig ist. Die am Morgen, Mittag und Abend auftretenden Belastungsspitzen können auf diese Weise sehr genau erfasst werden, sodass in der Folge vorteilhafterweise eine dem Verursacherprinzip folgende Berechnung der Kosten möglich ist.In a particular embodiment Therefore, the measuring station comprises a circuit for a flow measuring device. The circuit includes means for acquisition and storage the measured by the flow meter in each case per unit time Flow volumes. In addition, the circuit comprises a device for the calculation of the mean value for a defined, from Sum of time units composed of time interval. The Circuit is characterized by the fact that the mean value after each Time unit is re-calculable, with the recalculation the mean value of the measured value of that flow volume whose measurement is sung in the longest time is due, by the value of the currently measured flow volume is replaced. To fix the averaging time interval, a pulse detection circuit is provided with or without a threshold switch. advantageously, receives thereby an ongoing update of the flow rates. The Updating the flow rates is interesting because the volume of the sewage treatment plants introduced wastewater strongly dependent on the time of day is. The stress peaks occurring in the morning, noon and evening can be detected in this way very accurately, so advantageously in the sequence a calculation of costs following the polluter pays principle is possible.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Schaltung neben einer Abtast-Halteschaltung zur Bereitstellung von zeitlich aufeinander folgenden Messwerten eine die Messwerte digitalisierende Analog/Digitalwandlerschaltung sowie eine Rechenschaltung umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass mit Hilfe der Rechenschaltung die digitalisierten Werte innerhalb eines bestimmten Mittelungszeitintervalls numerisch integrierbar sind und so der über das betreffende Mittelungsintervall vorliegende mittlere Durchfluss bestimmbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die digitalisierten Werte innerhalb eines Mittelungszeitintervalls mit Hilfe der Rechenschaltung nach dem Riemann'schen Integrationsprinzip integrierbar sind, d. h. Berechnung eines bestimmten Integrals ∫ f(x) dx in den Grenzen von a bis b, ergibt sich als Grenzwert (für Δx → 0) von Summen der Form Σ f (xj)· Δx(mit Δx = xj – xj-1).It is within the scope of the invention that the circuit comprises, in addition to a sample and hold circuit for providing temporally successive measured values, an analog / digital converter circuit digitizing the measured values, as well as an arithmetic circuit. It is provided that with the aid of the arithmetic circuit, the digitized values can be integrated numerically within a certain averaging time interval and thus the average flow rate present over the relevant averaging interval can be determined. It is provided that the digitized values can be integrated within an averaging time interval with the aid of the arithmetic circuit according to the Riemann integration principle, ie calculation of a specific integral ∫ f (x) dx within the limits of a to b, results as limit value (for Δx → 0) of sums of the form Σ f (x j ) · Δx (where Δx = x j -x j-1 ).

Naheliegenderweise wird die Rechenschaltung durch eine Mikroprozessorschaltung realisiert.Obviously, the calculation circuit is realized by a microprocessor circuit.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die einzelnen Messstationen, die im Hinblick auf ihre Stromversorgung beispielsweise auf dem Gelände eines Klärwerks, Kraftwerkes oder ähnlichen Anlagen unabhängig voneinander installiert sind, zum Aufbau eines Messnetzes per Funkverbindung miteinander in Kontakt stehen.It is within the scope of the invention that the individual measuring stations, in terms of their power supply for example on the Terrain of a sewage treatment plant, Power station or similar Plants independent are installed from each other, to set up a monitoring network via radio link in contact with each other.

Im Folgenden sollte weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Das abgebildete Beispiel soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:in the Following should provide further details and features of the invention using an example closer explained become. However, the example illustrated is not meant to be the invention restrict but only explain. It shows in a schematic representation:

1 Rohrleitung mit thermoelektrischen Elementen und Messvorrichtung 1 Pipe with thermoelectric elements and measuring device

1 zeigt die erfindungsgemäße Messstation, die in einem wasserführenden Rohr 2 befestigt ist. Die Messvorrichtung 3, die hier als elektrische pH-Messelektrode ausgebildet ist, ist zur Energieversorgung mit einem Seebeck-Element 1a verbunden. Das Seebeck-Element 1a liefert aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen der Wand der Rohrleitung 2 und der oberhalb des Wassers 5 angesammelten Luftstrom Temperaturunterschied für die Messelektrode. Alternativ kann der Temperaturunterschied zwischen der Luft und dem Wasser 5 durch ein in einem schwimmfähigen Rahmen 6 positioniertes Seebeck-Element 1c genutzt werden. Denkbar ist auch die Anbringung eines Seebeck-Elements 1b auf der Außenseite der Rohrleitung denkbar. 1 shows the measuring station according to the invention, in a water-carrying pipe 2 is attached. The measuring device 3 , which is designed here as an electrical pH measuring electrode, is for power supply with a Seebeck element 1a connected. The Seebeck element 1a supplies due to the temperature difference between the wall of the pipeline 2 and the above the water 5 accumulated air flow temperature difference for the measuring electrode. Alternatively, the temperature difference between the air and the water 5 by one in a buoyant frame 6 positioned Seebeck element 1c be used. Also conceivable is the attachment of a Seebeck element 1b conceivable on the outside of the pipeline.

1a–1c1a-1c
Seebeck-ElementeSeebeck elements
22
Rohrleitungpipeline
33
Messelektrodemeasuring electrode
44
Befestigungsseilfastening rope
55
Wasser in der Rohrleitungwater in the pipeline

Claims (15)

Messstation zur Verwendung in Kläranlagen mit offenen oder geschlossenen Kanal- und Rohrleitungen (2) und/oder Wassersammelbecken bestehend aus – Messvorrichtungen (3) und – Energieversorgung (1a, 1b, 1c) dadurch gekennzeichnet, dass zur Energieversorgung der Messstation ein oder mehrere thermoelektrische Elemente (1a, 1b, 1c), insbesondere Seebeck-Elemente vorgesehen sind.Measuring station for use in sewage treatment plants with open or closed sewer and piping ( 2 ) and / or water collection basins consisting of - measuring devices ( 3 ) and - energy supply ( 1a . 1b . 1c ), characterized in that for the energy supply of the measuring station one or more thermoelectric elements ( 1a . 1b . 1c ), in particular Seebeck elements are provided. Messstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Betrieb der Seebeck-Elemente (1a, 1b, 1c) erforderliche Temperaturdifferenz aus der Umwelt abgeleitet wird, wobei als Wärmequelle höheren Temperaturniveaus – das Wasser (5) bzw. das Klärwasser (5), oder – der Klärschlamm, oder – die Abwärme des Abwassers (5) bzw. Klärschlamms nutzbar sind.Measuring station according to claim 1, characterized in that for the operation of the Seebeck elements ( 1a . 1b . 1c ) is derived from the environment, using as a heat source higher temperature levels - the water ( 5 ) or the sewage water ( 5 ), or - the sewage sludge, or - the waste heat of the waste water ( 5 ) or sewage sludge are usable. Messstation nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seebeck-Elemente (1a, 1b, 1c) auf der inneren und/oder äußeren Wandseite einer Rohrleitung (2) befestigt sind.Measuring station according to one of claims 1 and 2, characterized in that the Seebeck elements ( 1a . 1b . 1c ) on the inner and / or outer wall side of a pipeline ( 2 ) are attached. Messstation nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seebeck-Elemente (1a, 1b, 1c) auf der inneren und/oder äußeren Wandseite eines Durchflussmessers befestigt sind.Measuring station according to one of claims 1 and 2, characterized in that the Seebeck elements ( 1a . 1b . 1c ) are mounted on the inner and / or outer wall side of a flow meter. Messstation nach einem Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seebeck-Elemente (1a, 1b, 1c) auf der äußeren und/oder inneren Seite einer Kanalwand befestigt sind.Measuring station according to claims 1 and 2, characterized in that the Seebeck elements ( 1a . 1b . 1c ) are mounted on the outer and / or inner side of a channel wall. Messstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seebeck-Elemente (1a, 1b, 1c) unterhalb und/oder oberhalb des in der Rohrleitung (2), des im Durchflussmesser oder des im Kanal herrschenden Wasserstands befestigt sind.Measuring station according to one of the preceding claims, characterized in that the Seebeck elements ( 1a . 1b . 1c ) below and / or above the one in the pipeline ( 2 ), of the flow meter or the water level prevailing in the channel. Messstation nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seebeck-Elemente (1a, 1b, 1c) in einen Schwimmer (6) eingelassen sind, wobei der Schwimmer (6) auf der Wasseroberfläche eines Wassersammelbeckens oder einer Rohrleitung (2) oder eines Kanals schwimmt.Measuring station according to one of claims 1 and 2, characterized in that the Seebeck elements ( 1a . 1b . 1c ) in a float ( 6 ), whereby the float ( 6 ) on the water surface of a water collecting basin or a pipeline ( 2 ) or a channel floats. Messstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seebeck-Elemente (1a, 1b, 1c) parallel oder in Reihe miteinander verbunden sind.Measuring station according to one of the preceding claims, characterized in that the Seebeck elements ( 1a . 1b . 1c ) are connected in parallel or in series. Messstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstation Vorrichtungen (3) umfasst, die zur Messung und Erfassung von Betriebsparameter, wie insbesondere – der Durchflussmenge, – der Temperatur, – des pH-Wertes, und/oder – des Sauerstoffgehalts des Wassers (5) bzw. Klärwassers geeignet sind.Measuring station according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring station devices ( 3 ) for measuring and recording operating parameters, in particular - the flow rate, - the temperature, - the pH, and / or - the oxygen content of the water ( 5 ) or sewage water are suitable. Messstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Messstation erfassten Messdaten drahtlos zur weiteren Auswertung an einen zentralen Messstand übermittelbar sind.Measuring station according to one of the preceding claims, characterized in that the measured data recorded by the measuring station wirelessly transmitted to a central measuring station for further evaluation are. Messstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Schaltung, für eine Durchflussmesseinrichtung, wobei die mit dem Durchflussmesser zur Übertragung der Messdaten verbundene Schaltung – eine oder mehrere Einrichtungen – zur Erfassung und Speicherung der durch den Durchflussmesser jeweils pro Zeiteinheit gemessenen Durchflussvolumina, und – zur Berechnung des Mittelwertes für ein definiertes, aus der Summe mehrerer Zeiteinheiten zusammengesetztes, Zeitintervall (Mittelwertzeitintervall), umfasst, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaltung zur Berechnung des Mittelwertes in einer Betriebsart betreibbar ist, in welcher – der Mittelwert nach jeder Zeiteinheit erneut berechenbar ist, wobei – bei der Berechnung des Mittelwertes, der Messwert jenes Durchflussvolumens, dessen Messung zeitlich am längsten zurückliegt, durch den Wert des aktuell gemessenen Durchflussvolumens ersetzbar ist.Measuring station according to one of the preceding claims with a circuit, for a flow meter, with the flow meter for transmission the measured data connected circuit - one or more facilities - for recording and storage by the flow meter each time unit measured flow volumes, and - to calculate the mean value for a defined, composed of the sum of several units of time, Time interval (mean time interval), includes, and thereby is characterized in that the circuit for calculating the mean value is operable in an operating mode in which - the mean can be calculated again after each time unit, in which - in the Calculation of the mean value, the measured value of that flow volume, its measurement is the longest in time lags, replaceable by the value of the currently measured flow volume is. Messstation mit Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung – eine Abtast-Halteschaltung zur Bereitstellung von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten der Durchflussvolumina, – eine die Messwerte digitalisierende Analog/Digital-Wandlerschaltung, und – eine Rechenschaltung umfasstMeasuring station with circuit according to claim 11, characterized characterized in that the circuit A sample and hold circuit for providing temporally successive measured values the flow volumes, - one the measured values digitizing analog / digital converter circuit, and - an arithmetic circuit includes Messstation mit Schaltung nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Rechenschaltung die digitalisierten Werte innerhalb eines jeweiligen Mittelungszeitintervalls numerisch integrierbar sind, und so der über das betreffende Mittelungszeitintervall geltende mittlere Durchfluss bestimmbar ist.Measuring station with circuit according to one of claims 11 and 12, characterized in that with the aid of the arithmetic circuit digitized values within a respective averaging time interval are integrable, and so on the average averaging time interval in effect is determinable. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Rechenschaltung die digitalisierten Werte innerhalb eines jeweiligen Mittelungszeitintervalls nach dem Riemann'schen Integrationsprinzip integrierbar sind.Circuit according to one of claims 11 to 13, characterized in that the arithmetic circuit, the digitized values within a respective averaging time interval after Rie Mann's integration principle can be integrated. Verwendung einer Messstation nach einem der vorgenannten Ansprüche zum Aufbau eines aus mehreren Messstationen bestehenden Messnetzes in Kläranlagen oder Kraftwerken.Use of a measuring station according to one of the aforementioned claims for the construction of a measuring network consisting of several measuring stations in sewage treatment plants or power plants.
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