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Gegenstand der Erfindung ist ein System mit einem leichten Fallgewichtsgerät zur Bestimmung von Verformungskennwerten unter Stoßbelastungen von Böden und einer Messauswertungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Fallgewichtsgeräte zur Messung der Tragfähigkeit von Böden, wobei unter dem Begriff ”Böden” auch Verfüllmaterial, Tragschichten ohne Bindemittel, Bodenverbesserungen, Kaltrecyclingschichten, mineralische Dichtungsschichten, Asphalt und Beton in nicht ausgehärtetem Zustand und Fels im Straßenbau verstanden werden sollen, sind in der technischen Prüfvorschrift TP BF-StB Teil B 8.3 der Bundesanstalt für Straßenbau beschrieben. Die Fallgewichtsgeräte dienen zur Ermittlung der Verformungskennwerte, insbesondere des Kennwertes des Verformungsmoduls der Böden unter definierten Stoßbelastungen. Hierbei ist insbesondere der dynamische Verformungsmodul EVD von Interesse, welcher unter anderem in der vorgenannten technischen Prüfvorschrift sowie den Druckschriften
DE 9210220 U1 und
DE 9305327 U1 beschrieben ist.
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Ein weiteres Gerät zur Fallgewichtverdichtung ist beispielsweise in der
DE 603 03 303 T2 beschrieben. Ein Gerät mit einem Bohrer zur Bestimmung weiterer Bodenparameter ist der
JP 2005 054 395 A offenbart. Ein weiteres Fallgewichtsgerät ist der
US 2007/0131025 entnehmbar.
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In den vorgenannten Dokumenten weisen die Fallgewichtsgeräte eine auf den zu prüfenden Boden plan aufzulegende Lastplatte, einen auf der Lastplatte aufgeschraubten Sensordom mit einem Beschleunigungssensor, eine auf dem Sensordom aufzusetzende Belastungsvorrichtung, welche zumindest eine Führungsstange, ein definiertes Fallgewicht und ein Federelement umfasst, sowie eine elektronische Messauswertungseinrichtung auf. Zur Messung wird die Lastplatte plan auf den zu prüfenden Untergrund gelegt, die Belastungsvorrichtung mit dem Fallgewicht auf den Sensordom der Lastplatte gestellt und das definierte Fallgewicht an der Führungsstange aus definierter Höhe fallen gelassen. Aufgrund der auf den Boden wirkenden Kraft des fallenden Fallgewichts wird eine Vertikalverschiebung der Lastplatte gemäß den Kennwerten des Bodens bewirkt. Diese Vertikalverschiebung wird vom Beschleunigungssensor gemessen und von der Messauswertungseinrichtung registriert. Die maximale Setzung sowie der Setzungsverlauf der Lastplatte erlauben die Berechnung des dynamischen Verformungsmoduls EVD und lassen so Rückschlüsse auf die Tragfähigkeit sowie die Verdichtung des Bodens zu.
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Nachteil der in den vorgenannten Gebrauchsmustern dargestellten Systeme von Fallgewichtsgerät und Messauswertungseinrichtung ist es, dass lediglich das Verformungsmodul, nicht jedoch die Position bzw. der Ort der Messung als Teil der vorgehaltenen Daten abgespeichert wird. Sofern eine Ortsmessung angesprochen wird, ist nicht offenbart wie die Ortsdaten mit den Messdaten verknüpft werden. Dies führt dazu, dass stets ein Zweifel besteht, ob der Messwert tatsächlich an einer bestimmten Position aufgenommen wurde. Die damit einhergehenden Möglichkeiten zur Manipulation erzeugen einen großen Schaden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das System dahingehend zu verbessern, dass die ermittelten Daten auf einfache und zeitsparende Weise bereit- und dargestellt werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Da das System eine Vorrichtung zur satellitengestützten Bestimmung der Position aufweist, wobei die Vorrichtung mit der Messauswertungseinrichtung verbunden und in geringem Abstand zur Lastplatte angeordnet ist und eine Steuereinheit zur Registrierung der Verformungskennwerte und der im zeitlichen Zusammenhang dazu bestimmten Position vorhanden ist, wobei ein elektronisches mit der Messauswertungseinrichtung verbundenes Speichermedium die Verformungskennwerte und die bestimmte Position als Daten speichert und vorhält, ist die Ermittlung der genauen Messposition sehr einfach. Die Manipulationssicherheit wird deutlich erhöht. Zudem werden die Messergebnisse authentischer. Alternativ kann die Vorrichtung zur satellitengestützten Bestimmung zur Position auch direkt am Fallgewichtsgerät angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weist die Messauswertungseinrichtung zudem eine Schnittstelle auf, welche derart ausgebildet ist, dass durch die Schnittstelle eine Datenbank für Kartenmaterial ansteuerbar ist und die im elektronischen Speichermedium vorgehaltenen Daten in einer die Position umfassenden Karte, welche aus der Datenbank ermittelt wurde, mittels eines Anzeigemediums und/oder Ausgabemediums an der bestimmten Position darstellbar sind. Insbesondere durch die Schnittstelle und deren programmtechnische Ausführung zum Ansteuern einer Datenbank können die die Verformungskennwerte und die dazu bestimmte Position umfassenden Daten direkt in eine Karte eingefügt werden und mittels eines Anzeigemediums wie beispielsweise eines Monitors oder eines Ausgabemediums wie beispielsweise eines Druckers dargestellt werden. Durch das Einpflegen der Daten in eine in der Datenbank enthaltene Karte entfällt das Anlegen einer Karte sowie das anschließende manuelle Einzeichnen der einzelnen Messpositionen bzw. das händische Notieren eines jeden Messpunktes. Hierdurch wird der Arbeitsvorgang des Messens zeitlich stark verkürzt.
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Das Anzeige- und/oder Ausgabemedium kann hierbei direkt mit der Steuereinheit in Verbindung stehen, kann jedoch auch mit einer zweiten Steuereinheit, welche lediglich die Daten des elektronischen Speichermediums einliest und anschließend der Schnittstelle zuführt, verbunden sein. Als Datenbanken für das Kartenmaterial sind beispielsweise Karten zur Navigation oder aus Geoinformationssystemen oder Diensten wie Google Maps abrufbar.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels genauer erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine Ausführungsform eines leichten Fallgewichtsgeräts mit einer Messauswertungseinrichtung;
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2 eine schematische Darstellung einer Messauswertungsvorrichtung mit Schnittstelle.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Das leichte Fallgewichtsgerät FGG enthält eine auf den zu prüfenden Boden aufzulegende Lastplatte LP, einen auf diese Lastplatte aufgeschraubten Sensordom SD und eine auf den Sensordom SD aufgesetzte Belastungsvorrichtung BV, wobei die Belastungsvorrichtung BV eine Führungsstange FS, ein definiertes Fallgewicht FG und ein Federelement FE aufweist. Weiterhin zeigt die 1 eine Messwerteauswertungseinrichtung MWV bestimmt, welche sich zum Großteil in der Einbaugruppe EBG befindet. Die Einbaugruppe EBG weist dabei eine Auswertungselektronik für den im Sensordom SD angeordneten Beschleunigungssensor BS auf. Weiterhin umfasst die Einbaugruppe EBG eine Vorrichtung GPS zur satellitengestützten Bestimmung der Position, welche entweder als ”GPS”- oder Galileo-Empfangsgerät oder eines weiteren Standards ausgeführt sein kann. Weiterhin ist eine Antenne AN vorhanden, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf die Frontplatte FP der Messwerteauswertungseinrichtung MWV montiert ist.
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In dem dargestellten Teil der Messwerteauswertungseinrichtung, welcher sich in der Einbaugruppe EBG befindet, ist zudem ein elektronisches Speichermedium in Form einer Speicherkarte oder eines Flashspeichers wechselbar angeordnet, so dass die in der Einbaugruppe EBG zusammengeführten Daten des Beschleunigungssensors und Messdaten der Positionsbestimmung der Vorrichtung GPS auf dem elektronischen Speichermedium gespeichert und zur späteren Auswertung aus der Einbaugruppe EBG herausgenommen und einer Datenverarbeitungsanlage zugeführt werden können.
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Anhand der 2 soll näher ausgeführt werden, wie die Daten aus verschiedenen Messungen gewonnen und zu einem einheitlichen Datensatz zusammengeführt werden.
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Um einen Verformungskennwert wie beispielsweise das dynamische Verformungsmodul EVD zu messen, wird das Fallgewicht FG aus definierter Höhe auf den Sensordom SD fallen gelassen. Die durch diese Kraft erzeugte Vertikalverschiebung der Lastplatte LP wird durch den Beschleunigungssensor BS gemessen und der Messwerteauswertungseinrichtung MWV zugeführt. Hierbei kann das leichte Fallgewichtsgerät FGG per Kabel oder kabellos mit der Messwerteauswertungseinrichtung MWV verbunden sein. Dies betrifft insbesondere, wie in 1 gezeigt, die Verbindung mit einer Einbaugruppe EBG der Messwerteauswertungseinrichtung MWV.
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Die durch den Beschleunigungssensor BS ermittelten Verformungskennwerte werden der Steuereinheit SE der Messwerteauswertungseinrichtung zugeführt. Dabei kann die Steuereinheit beispielsweise in der Einbaugruppe EBG angeordnet sein. Zeitgleich zur Messung der Verformungskennwerte mittels des Beschleunigungssensors BS ermittelt die Vorrichtung GPS zur satellitengestützten Bestimmung der Position die zur Messung der Verformungskennwerte gehörige Position. Die Anfrage nach der bestimmten Position wird durch die Steuereinheit SE an die Vorrichtung GPS übermittelt und nimmt die daraufhin empfangenen bestimmten Positionen zusammen mit den Verformungskennwerten als Datensatz auf und speichert dieses Daten in einem elektronischen Speichermedium, welches beispielsweise wechselbar in der Einbaugruppe EBG angeordnet ist.
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Weiterhin ist, um die Manipulationssicherheit der Ergebnisse weiter zu erhöhen, die Steuereinheit SE mit einer Authentifizierungsvorrichtung AV verbunden, wobei die Authentifizierungsvorrichtung die Echtheit der zu den Verformungskennwerten bestimmten Position als Teil des Datensatzes speichert. Die Authentisierungsvorrichtung kann den Daten beispielsweise einen gegebenenfalls verschlüsselten Hash-Wert hinzufügen. Eine nachträgliche Änderung entweder der Verformungskennwerte oder der bestimmten Position führt zu einer Änderung der durch die Authentifizierungsvorrichtung erweiterten Daten, was zu einer Benachrichtigung des Verwenders der ermittelten Daten führt.
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Weiterhin weist die Messwerteauswertungseinrichtung MWV eine Schnittstelle SchS auf, mittels welcher die Steuereinheit SE oder eine weitere mit dem elektronischen Speichermedium verbindbare Steuereinheit, welche beispielsweise in einer externen Datenverarbeitungsanlage angeordnet sein kann, mit einer Datenbank für Kartenmaterial verbunden werden kann und über welche die Daten an die Datenbank übergeben werden. Die Übergabe der Daten wird mittels der Schnittstelle strukturiert vorgenommen, so dass die Daten in der zu den Positionen der Daten korrespondierenden Karte identifiziert werden und die Daten an den entsprechenden Positionen in der korrespondierenden Karte eingefügt werden. Die Karten können anschließend gespeichert werden. Hierbei ermittelt die Schnittstelle dasjenige Kartenmaterial, welches zur im elektronischen Speichermedium gespeicherten bestimmten Position eines Verformungskennwertes korrespondiert, wobei die Steuereinheit SE oder eine weitere Steuereinheit die Daten der Karte bzw. die zu verwendende in der Datenbank vorgehaltene Karte als Teil der Daten mit den Verformungskennwerten und der bestimmten Position speichert und vorhält.
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Als Datenbanken kommen beispielsweise Datenbanken für Navigationssysteme, Geoinformationssysteme oder internetbasierte Services wie Google Maps in Frage.
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Die Steuereinheit SE oder eine weitere Steuereinheit bezieht die auf dem elektronischen Speichermedium SM vorgehaltenen Daten und gibt die Verformungskennwerte mit der dazu bestimmten Position in der aus der Datenbank bezogenen Karte an der exakten Position auf einem Anzeigemedium wie einem als Teil der Einbaugruppe EBG ausgeführten Monitor MON oder einem externen Monitor einer externen Datenverarbeitungsanlage wieder. Ebenfalls kann die Steuereinheit SE zur Anweisung eines Druckers DR vorgesehen sein, welcher die Verformungskennwerte und die bestimmte Position und die Darstellung der bestimmten Position in einer durch die Datenbank bezogenen Karte auf einem Medium wie Papier ausdruckt.
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Es ist offensichtlich, dass die Erfindung den Stand der Technik dahingehend verbessert, dass die Messergebnisse zum einen authentifiziert werden und zum anderen das Eintragen eines einzelnen Messpunktes per Hand in eine Karte automatisiert wird. Von daher werden die Prüfergebnisse für den Verwender der ermittelten Daten, wie beispielsweise Bundes- oder Landesbehörden authentischer und fälschungssicherer. Hierbei ist es bei der Darstellung möglich, nicht ausschließlich vollständige Karten, sondern lediglich ein aus Längen- und Breitengraden bestehendes Netz mit der nach Längen- und Breitenkoordinaten ermittelten Position darzustellen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn zunächst zahlreiche Messungen von Verformungskennwerten an verschiedenen Positionen vorgenommen werden und die jeweils bei einer Messung erfassten Verformungskennwerte und dazugehörigen Positionen auf dem Speichermedium SM gespeichert werden. Erst nach Abschluss aller Messungen bzw. einer Vielzahl von Messungen werden auf dem Speichermedium vorgehaltenen Daten über die Schnittstelle an die Datenbank für Kartenmaterial übergeben und zeitgleich in die korrespondierende Karte eingepflegt.
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Die Datenbank DB für Kartenmaterial kann über eine externe Datenverarbeitungsanlage zugänglich sein. Der Schnittstelle SchS kommt die Aufgabe zu, die beispielsweise auf dem Speichermedium SM vorgehaltenen Daten korrekt einzulesen, in das Format der Datenbank DB aufzubereiten und anschließend die Daten an die Datenbank DB zu übergeben. Gleichzeitig wird die mit den Daten versehene korrespondierende Karte von der Datenbank angefordert und anschließend auf dem Speichermedium SM abgelegt. Hierbei braucht das zunächst in der Einbaugruppe EBG vorgehaltene Speichermedium SM nicht länger mit der Einbaugruppe EBG verbunden zu sein, sondern kann sich auch in der externen Datenverarbeitungsanlage, welche an einem anderen Ort aufgestellt sein kann, befinden.
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Mithilfe des Verfahrens wird nicht nur die Arbeit der zu messenden Person erleichtert, da ein händisches Eintragen der Daten in eine Karte nicht länger vonnöten ist, sondern auch die Arbeit des Auswertenden, da die exakte Positionierung der Messwerte in einer Karte computergenau vorgenommen wird. Wird zusätzlich eine Authentifizierungsvorrichtung AV eingesetzt, kann sich der Auswertende zugleich von der Echtheit des Datenpaares aus Position und mindestens einem Verformungskennwert überzeugen.
