DE102010047831A1

DE102010047831A1 - Method for detecting lowering of foundation of building, involves determining gravitational forces of foundation based on signals from acceleration sensor attached to foundation in fastening position, at different points of time

Info

Publication number: DE102010047831A1
Application number: DE102010047831A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2012-04-05

Abstract

The method involves attaching (10) an electronic acceleration sensor on a foundation of building in fastening position. The gravitational forces of the foundation are determined (12,14) based on signals from the acceleration sensor at different points of time. The difference between gravitational forces is determined (16) and dynamic fluctuation of the foundation is detected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Absenkung eines Fundaments eines Bauwerks und eine hierzu geeignete Vorrichtung.The invention relates to a method for detecting a lowering of a foundation of a building and a device suitable for this purpose.

Bauwerke aller Art, beispielsweise Häuser, Brücken, Türme oder Industrieanlagen werden auf Fundamente gegründet, die einen Übergang vom Bauwerk zum Boden bilden. Je nach Beschaffenheit des Bodens und den jeweiligen Anforderungen des Bauwerks sind ganz unterschiedliche Fundamente bekannt, beispielsweise betonierte Bodenplatten, Einzel- oder Streifenfundamente. Aufgrund der hohen, von dem Fundament zu tragenden Lasten, dem hohen Eigengewicht vieler Fundamente und der teils hohen Nachgiebigkeit der das Fundament umgebenden Böden kann es zu Absenkungen eines Fundaments kommen. Dies ist problematisch, insbesondere weil es dabei schnell zu einer Beschädigung des Bauwerks kommt, beispielsweise in Form von Setzrissen in einem Mauerwerk. Häufig werden Absenkungen eines Fundaments erst bemerkt, wenn derartige Schäden am Bauwerk eingetreten sind.Structures of all kinds, such as houses, bridges, towers or industrial plants are founded on foundations that form a transition from the structure to the ground. Depending on the condition of the floor and the respective requirements of the building, very different foundations are known, for example, concrete floor slabs, single or strip foundations. Due to the high loads to be borne by the foundation, the high weight of many foundations and the sometimes high flexibility of the soils surrounding the foundation, it is possible to lower the foundations. This is problematic, especially because it quickly leads to damage to the structure, for example in the form of setting cracks in a masonry. Frequently, subsidence of a foundation is not noticed until such damage to the structure has occurred.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Absenkung eines Fundaments eines Bauwerks mit einfachen Mitteln präzise und zuverlässig erfasst werden kann, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.It is therefore the object of the invention to provide a method with which a lowering of a foundation of a structure can be detected with simple means accurately and reliably, and an apparatus for performing this method.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Erfassung einer Absenkung eines Fundaments eines Bauwerks und weist die folgenden Schritte auf:

• Befestigen eines elektronischen Beschleunigungssensors an dem Fundament oder an einer fest mit dem Fundament verbundenen Struktur in einer Befestigungsposition,
• Ermitteln einer ersten Schwerkraftrichtung auf Grundlage von Signalen des Beschleunigungssensors zu einem ersten Zeitpunkt, in dem sich der Beschleunigungssensor in der Befestigungsposition befindet,
• Ermitteln einer zweiten Schwerkraftrichtung auf Grundlage von Signalen des Beschleunigungssensors zu einem zweiten Zeitpunkt, in dem sich der Beschleunigungssensor in der Befestigungsposition befindet,
• Ermitteln einer Differenz zwischen der ersten Schwerkraftrichtung und der zweiten Schwerkraftrichtung.

The method according to the invention serves to detect a lowering of a foundation of a structure and has the following steps:

Securing an electronic acceleration sensor to the foundation or to a structure fixedly connected to the foundation in a fastening position,
Determining a first direction of gravity based on signals of the acceleration sensor at a first time, in which the acceleration sensor is in the attachment position,
Determining a second direction of gravity based on signals of the acceleration sensor at a second time, in which the acceleration sensor is in the mounting position,
• Determining a difference between the first direction of gravity and the second direction of gravity.

Elektronische Beschleunigungssensoren haben unterschiedliche technische Anwendungen. Insbesondere werden dynamische Beschleunigungen erfasst, beispielsweise in Fahrzeugen zum Erkennen kritischer Fahrsituationen oder in aktiven Federungssystemen, zur Messung von Vibrationen an Maschinen, zum Schutz von Festplatten in tragbaren Computer vor Erschütterungen, zur Bildstabilisierung in Photoapparaten, usw. Es ist auch bekannt, derartige Beschleunigungssensoren zur Messung der Richtung der Erdbeschleunigung einzusetzen, beispielsweise um in digitalen Photoapparaten zwischen Aufnahmen im Hoch- und Querformat zu unterscheiden.Electronic acceleration sensors have different technical applications. In particular, dynamic accelerations are detected, for example in vehicles for detecting critical driving situations or in active suspension systems, for measuring vibrations on machines, for protecting hard disks in portable computers from vibrations, for image stabilization in cameras, etc. It is also known to use such acceleration sensors for Measuring the direction of gravitational acceleration to use, for example, to distinguish in digital cameras between shooting in portrait and landscape mode.

Bei der Erfindung wird ein solcher elektronischer Beschleunigungssensor in einer Befestigungsposition befestigt, d. h. in seiner relativen Lage zu dem Fundament oder einer fest mit dem Fundament verbundenen Struktur, etwa einem Teil des Bauwerks, fixiert.In the invention, such an electronic acceleration sensor is fixed in a mounting position, i. H. fixed in its relative position to the foundation or structure firmly attached to the foundation, such as a part of the structure.

Nachfolgend wird in zwei weiteren Verfahrensschritten die Richtung, in der die Schwerkraft wirkt, ermittelt. Dies erfolgt auf Grundlage von Signalen des Beschleunigungssensors. Zu den beiden unterschiedlichen Zeitpunkten befindet sich der Beschleunigungssensor relativ zu dem Fundament in der Befestigungsposition, die er bei seiner Befestigung erhalten hat.Subsequently, in two further process steps, the direction in which the gravitational force acts is determined. This is done on the basis of signals from the acceleration sensor. At the two different times, the acceleration sensor is located relative to the foundation in the mounting position that it received when it was fastened.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Differenz zwischen den beiden ermittelten Schwerkraftrichtungen ermittelt. Die Differenz ist ein Maß für eine zwischen den beiden Zeitpunkten erfolgte Absenkung des Fundaments, bzw. für eine Neigung des Fundaments gegenüber einer Horizontalen. Dabei deutet eine auf diese Weise erfasste Neigung des Fundaments auf eine für die Integrität des Bauwerks besonders kritische Bewegung des Fundaments hin, bei der dieses verkippt, beispielsweise weil eine Seite des Fundaments aufgrund einer Setzung des Bodens stärker absackt als eine gegenüberliegende Seite.In a further method step, a difference between the two determined directions of gravity is determined. The difference is a measure of a reduction in the foundations between the two points in time, or an inclination of the foundation relative to a horizontal. In this case, an inclination of the foundation detected in this way indicates a movement of the foundation which is particularly critical for the integrity of the structure, in which it tilts, for example because one side of the foundation sags more than an opposite side due to a subsidence of the foundation.

Durch die Verwendung eines elektronischen Beschleunigungssensors, der in einer definierten Befestigungsposition angeordnet ist, reduziert sich das Verfahren im Wesentlichen auf eine einfache Auswertung elektronischer Messwerte. Dadurch, dass der für die Messung eingesetzte elektronische Beschleunigungssensor zu beiden Zeitpunkten in derselben Befestigungsposition angeordnet ist, kann eine stets schwierige und in der Regel mit größeren Ungenauigkeiten behaftete absolute Lagebestimmung des Fundaments entfallen. Das Verfahren ist auch aus diesem Grund besonders einfach durchführbar.By using an electronic acceleration sensor, which is arranged in a defined attachment position, the method is essentially reduced to a simple evaluation of electronic measured values. The fact that the electronic acceleration sensor used for the measurement is arranged at the same time in the same fastening position means that an always difficult absolute position determination of the foundation, which as a rule involves large inaccuracies, can be dispensed with. The method is also particularly easy to carry out for this reason.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass industriell verfügbare elektronische Beschleunigungssensoren einerseits die zur Erfassung auch geringer Neigungen ausreichende Winkelauflösung bieten, andererseits eine überraschend hohe Langzeitstabilität aufweisen, die einen aussagekräftigen Vergleich zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelter Schwerkraftrichtungen erst möglich macht. Dies ist überraschend, da die verwendeten Beschleunigungssensoren für dynamische Anwendungen konzipiert sind.The invention is based on the finding that industrially available electronic acceleration sensors, on the one hand, provide the angular resolution sufficient for detecting even slight inclinations, and on the other hand have a surprisingly high long-term stability, which makes a meaningful comparison of two different gravitational directions determined at different times possible. This is surprising since the acceleration sensors used are designed for dynamic applications.

Es können elektronische Beschleunigungssensoren verwendet werden, die die Beschleunigung in allen drei Raumrichtungen erfassen. Grundsätzlich ist auch eine Beschränkung auf zwei Raumrichtungen, d. h. auf eine Neigung gegenüber der Horizontalen, beispielsweise um eine X- und eine Y-Achse, ausreichend. Electronic acceleration sensors can be used which detect the acceleration in all three spatial directions. In principle, a restriction to two spatial directions, that is, to an inclination relative to the horizontal, for example around an X and a Y axis, is sufficient.

Es versteht sich, dass zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt ein längerer Zeitraum liegen kann. In einer Ausgestaltung hat dieser Zeitraum eine Länge von mindestens einem Tag. Es können auch noch längere Zeiträume verwendet werden, beispielsweise von mindestens einer Woche, einem Monat oder drei Monaten. Bei einer Betrachtung derart langer Zeiträume lassen sich auch sehr langsame Absenkvorgänge zuverlässig erfassen.It is understood that between the first time and the second time may be a longer period. In one embodiment, this period has a length of at least one day. Even longer periods of time may be used, for example at least one week, one month or three months. Considering such long periods of time, even very slow lowering operations can be detected reliably.

In einer Ausgestaltung der Erfindung verbleibt der Beschleunigungssensor in dem Zeitraum zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt in seiner Befestigungsposition. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Beschleunigungssensor zum zweiten Zeitpunkt erneut in seine Befestigungsposition zu bringen. Die Befestigungsposition kann dabei durch eine geeignete Befestigungseinrichtung, mit deren Hilfe der Beschleunigungssensor in der stets gleichen Position angeordnet werden kann, vorgegeben werden. Verbleibt der Beschleunigungssensor jedoch während des gesamten Zeitraums unbewegt in seiner Befestigungsposition, kann eine besonders hohe Genauigkeit erzielt werden, weil sichergestellt ist, dass es nicht durch das erneute Anordnen des Beschleunigungssensors in der Befestigungsposition zu Abweichungen kommt. Es spielt dabei in der Regel eine untergeordnete Rolle, dass der Beschleunigungssensor bei dieser Ausgestaltung während des gesamten Zeitraums nicht für andere Messungen verwendet werden kann.In one embodiment of the invention, the acceleration sensor remains in its attachment position in the period between the first time and the second time. In principle, it is also possible to bring the acceleration sensor into its fastening position again at the second time. The attachment position can be specified by a suitable fastening device, with the help of the acceleration sensor can be arranged in the same position always. However, if the acceleration sensor remains stationary in its mounting position during the entire period, a particularly high accuracy can be achieved because it is ensured that deviations are not caused by the reassembly of the acceleration sensor in the mounting position. It usually plays a subordinate role that the acceleration sensor in this embodiment can not be used for other measurements during the entire period.

In einer Ausgestaltung wird nach dem Befestigen des Beschleunigungssensors eine Abdeckung an dem Fundament oder an einer fest mit dem Fundament verbundenen Struktur befestigt, die den Beschleunigungssensor vor einer unbeabsichtigten Verschiebung aus seiner Befestigungsposition heraus schützt. Bei der Abdeckung kann es sich beispielsweise um einen Deckel, ein Gehäuse oder einen Käfig handeln, der um den Beschleunigungssensor herum angeordnet wird. Dadurch verhindert die Abdeckung, dass der Beschleunigungssensor von einer Person oder sonstigen Umgebungseinflüssen aus seiner Befestigungsposition verrückt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Beschleunigungssensor an einem schwer zugänglichen Ort, beispielsweise in einer Ecke eines Kellerraums oder an einer Decke des Gebäudes befestigt werden. Auch diese einfache Maßnahme kann vor einer unbeabsichtigten Berührung und Verschiebung des Beschleunigungssensors schützen. Die Abdeckung kann Mittel zur Fixierung eines Anschlusskabels, das mit dem Beschleunigungssensor verbunden ist, aufweisen, beispielsweise eine Zugentlastung für das Kabel. Dadurch wird ein unerwünschtes Beeinflussen der Position, in der sich der Beschleunigungssensor befindet, bei einem für die Datenerfassung erforderlichen Zugriff auf das Anschlusskabel verhindert.In one embodiment, after attaching the acceleration sensor, a cover is attached to the foundation or to a structure fixedly attached to the foundation that protects the acceleration sensor from inadvertent displacement from its attachment position. The cover may be, for example, a cover, a housing or a cage which is arranged around the acceleration sensor. As a result, the cover prevents the acceleration sensor from being driven out of its mounting position by a person or other environmental influences. Alternatively or additionally, the acceleration sensor can be fixed in a hard to reach place, for example in a corner of a basement room or on a ceiling of the building. This simple measure can also protect against unintentional contact and displacement of the acceleration sensor. The cover may include means for fixing a connection cable connected to the acceleration sensor, for example a strain relief for the cable. This prevents unwanted influence on the position of the accelerometer, with access to the connection cable required for data acquisition.

In einer Ausgestaltung ist das Bauwerk eine Windenergieanlage. Windenergieanlagen weisen hohe Türme auf, und aufgrund des Windes ergeben sich hohe und schwankende Belastungen des Fundaments. Eine zuverlässige Erfassung einer Absenkung des Fundaments einer Windenergieanlage ist daher von besonderem Interesse.In one embodiment, the structure is a wind energy plant. Wind turbines have high towers, and the wind causes high and fluctuating loads on the foundation. A reliable detection of a lowering of the foundation of a wind turbine is therefore of particular interest.

In einer Ausgestaltung ist das Fundament auf dem Meeresgrund angeordnet. Beispielsweise kann es sich um ein Fundament einer Offshore-Windenergieanlage handeln. Das Erfassen von Absenkungen derartiger Fundamente ist besonders schwierig, weil die unter Wasser befindlichen Fundamente nur schwer zugänglich sind. Der Beschleunigungssensor kann dabei sowohl oberhalb der Wasserlinie befestigt werden, als auch unter Wasser in unmittelbarer Nähe zu dem Fundament oder an dem Fundament selbst. Für die durchzuführenden Messungen muss der Beschleunigungssensor selbst nicht unmittelbar zugänglich sein. Es genügt, eine elektrische Schnittstelle zum Beschleunigungssensor vorzusehen. Diese kann ggfs. über ein Datennetzwerk mit einer Auswerteeinrichtung in Verbindung stehen. Somit kann das Verfahren auch für auf dem Meeresgrund befindliche Fundamente angewendet werden, sofern der Beschleunigungssensor in einer geeigneten Position befestigt worden ist. Auch der eingangs geschilderte Vorteil des Verfahrens, dass keine absolute Lagebestimmung erforderlich ist, kommt bei einer Anwendung an einem Fundament auf dem Meeresgrund besonders zum Tragen, weil derartige Messungen durch die schwere Zugänglichkeit des Fundaments zusätzlich verkompliziert werden.In one embodiment, the foundation is arranged on the seabed. For example, it may be a foundation of an offshore wind turbine. The detection of subsidence of such foundations is particularly difficult because the underwater foundations are difficult to access. The acceleration sensor can be fastened both above the waterline, as well as under water in the immediate vicinity of the foundation or on the foundation itself. For the measurements to be carried out, the acceleration sensor itself need not be directly accessible. It is sufficient to provide an electrical interface to the acceleration sensor. If necessary, this can be connected to an evaluation device via a data network. Thus, the method can also be applied to foundations on the seabed, if the acceleration sensor has been fixed in a suitable position. Also, the above-described advantage of the method that no absolute orientation is required, is particularly useful when applied to a foundation on the seabed, because such measurements are further complicated by the difficult accessibility of the foundation.

In einer Ausgestaltung wird auf Grundlage von Signalen des Beschleunigungssensors eine dynamische Schwankung des Fundaments erfasst. Hierzu werden über einen bestimmten Zeitraum kontinuierlich oder in kurzen Zeitabständen Ausgangssignale des Beschleunigungssensors aufgenommen. Die Amplitude und/oder Frequenz einer erfassten Schwankung kann mit dem aktuellen Belastungszustand oder mit zu einem anderen Zeitpunkt erfassten Schwankungen verglichen werden. Zeigen sich dabei stärkere oder andere Schwankungen als üblich, kann dies auf eine Schwächung des Fundaments oder auf eine Änderung der Bodenbeschaffenheit in der Umgebung des Fundaments schließen lassen. Diese zusätzlichen Informationen können insbesondere für eine Prognose der Tragfähigkeit des Fundaments oder die Gefahr einer Absenkung herangezogen werden.In one embodiment, dynamic fluctuation of the foundation is detected based on signals from the acceleration sensor. For this purpose, output signals of the acceleration sensor are recorded continuously or at short intervals over a certain period of time. The amplitude and / or frequency of a detected fluctuation may be compared with the current load condition or with variations detected at another time. If there are stronger or different fluctuations than usual, this may indicate a weakening of the foundation or a change in the soil condition in the vicinity of the foundation. This additional information can be used especially for a prognosis of the carrying capacity of the foundation or the risk of subsidence are used.

Die oben bezeichnete Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch die Vorrichtung zur Erfassung einer Absenkung eines Fundaments eines Bauwerks mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat

• einen elektronischen Beschleunigungssensor,
• eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Beschleunigungssensors an dem Fundament oder einer fest mit dem Fundament verbundenen Struktur,
• eine Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, aus Signalen des Beschleunigungssensors eine Schwerkraftrichtung zu ermitteln, und zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelte Schwerkraftrichtungen miteinander zu vergleichen.

The above-described object is also achieved by the device for detecting a lowering of a foundation of a building with the features of claim 8. Advantageous embodiments are specified in the subsequent subclaims. The device according to the invention has

An electronic acceleration sensor,
A fastening device for fastening the acceleration sensor to the foundation or a structure fixedly connected to the foundation,
An evaluation device, which is designed to determine a direction of gravity from signals of the acceleration sensor, and to compare two directions of gravity determined at different points in time.

Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt und kann weitere Merkmale aufweisen, die sich aus den vorstehend erläuterten Verfahrensmerkmalen ergeben. Hinsichtlich der Vorrichtungsmerkmale und der besonderen Vorteile wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen.The device is intended in particular for carrying out the method according to the invention and may have further features which result from the method features explained above. With regard to the device features and the particular advantages, reference is made to the above explanations of the corresponding method features.

Die Befestigungseinrichtung sorgt für eine konstante Positionierung des Beschleunigungssensors in seiner Befestigungsposition. Es kann sich beispielsweise um eine Halterung handeln, insbesondere aus Metall, die mit dem Beschleunigungssensor verschraubt, verklebt, vergossen oder auf sonstige Weise dauerhaft verbunden ist. Die Befestigungseinrichtung kann zur Befestigung an dem Fundament oder einer mit dem Fundament fest verbundenen Struktur beispielsweise durch Verschrauben befestigt werden.The fastening device ensures a constant positioning of the acceleration sensor in its mounting position. It may be, for example, a holder, in particular of metal, which is screwed to the acceleration sensor, glued, potted or permanently connected in any other way. The fastening device can be fastened for fastening to the foundation or a structure firmly connected to the foundation, for example by screwing.

In einer Ausgestaltung ist der elektronische Beschleunigungssensor in einem Gehäuse angeordnet und die Auswerteeinrichtung weist ein Elektronikmodul mit einem separaten Gehäuse auf, wobei das Elektronikmodul über ein Kabel mit dem Beschleunigungssensor verbunden ist und eine Schnittstelle zu einer Datenverarbeitungseinrichtung aufweist. Bei der Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine RS-232-Schnittstelle, eine USB-Schnittstelle, eine Ethernet-Schnittstelle oder eine sonstige standardisierte Schnittstelle handeln. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann beispielsweise ein Laptop sein. Das Elektronikmodul kann unter anderem eine Spannungsversorgung für den elektronischen Beschleunigungssensor aufweisen. Die Auswertung der Sensorsignale kann ganz oder teilweise innerhalb des Elektronikmoduls erfolgen. Hierzu kann das Elektronikmodul insbesondere einen Mikroprozessor aufweisen.In one embodiment, the electronic acceleration sensor is arranged in a housing and the evaluation device has an electronic module with a separate housing, wherein the electronic module is connected via a cable to the acceleration sensor and has an interface to a data processing device. The interface may be, for example, an RS-232 interface, a USB interface, an Ethernet interface or any other standardized interface. The data processing device may be, for example, a laptop. Among other things, the electronic module can have a voltage supply for the electronic acceleration sensor. The evaluation of the sensor signals can take place wholly or partly within the electronic module. For this purpose, the electronic module may in particular have a microprocessor.

Die Anordnung des Elektronikmoduls in einem separaten Gehäuse mit einer Schnittstelle, die eine weitere Verarbeitung der erfassten Daten ermöglicht, ist besonders zweckmäßig, um bei aufeinanderfolgenden Messungen ein unbeabsichtigtes Bewegen des Beschleunigungssensors aus seiner Befestigungsposition heraus zu verhindern.The arrangement of the electronic module in a separate housing with an interface that allows further processing of the acquired data is particularly useful to prevent inadvertent movement of the acceleration sensor out of its mounting position in successive measurements.

In einer Ausgestaltung ist eine gesonderte Befestigungseinrichtung vorhanden, mit der das Elektronikmodul an dem Fundament oder an einer fest mit dem Fundament verbundenen Struktur befestigbar ist. Die Befestigungseinrichtung kann ähnlich oder gleich beschaffen sein, wie die Befestigungseinrichtung für den Beschleunigungssensor. Das Verwenden einer gesonderten Befestigung in Verbindung mit einem von dem Elektronikmodul getrennten Beschleunigungssensor stellt zusätzlich sicher, dass das Anschließen einer Datenverarbeitungseinrichtung an das Elektronikmodul keinen Einfluss auf die Befestigungsposition des Beschleunigungssensors hat.In one embodiment, a separate fastening device is provided, with which the electronic module can be fastened to the foundation or to a structure fixedly connected to the foundation. The attachment means may be similar or similar to the attachment means for the acceleration sensor. In addition, using a separate attachment in conjunction with an acceleration sensor separate from the electronics module ensures that connecting a data processing device to the electronics module has no influence on the mounting position of the acceleration sensor.

In einer Ausgestaltung weist das Elektronikmodul einen nicht-flüchtigen Speicher auf und ist dazu ausgebildet, eine ermittelte Schwerkraftrichtung darin zu speichern. Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere die zum ersten Zeitpunkt ermittelte Schwerkraftrichtung in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden. Sie steht dann bei einer späteren Messung, insbesondere beim Ermitteln der zweiten Schwerkraftrichtung zu dem zweiten Zeitpunkt, unmittelbar zur Verfügung. Es können auch eine Vielzahl von aufeinanderfolgend ermittelten Schwerkraftrichtungen in dem nicht-flüchtigen Speicher festgehalten werden, um einen Langzeitvergleich zu vereinfachen. Grundsätzlich kann eine erste Schwerkraftrichtung auch extern, beispielsweise in einer mit dem Elektronikmodul zu verbindenden Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert werden. Die lokale Speicherung in dem Elektronikmodul ist jedoch weniger fehlerträchtig, weil eine Verwechslung unterschiedlicher Messdaten bei der Auswertung ausgeschlossen ist. Gemeinsam mit der Schwerkraftrichtung kann ein Zeitpunkt, zu dem die Schwerkraftrichtung ermittelt worden ist, in dem nicht-flüchtigen Speicher abgelegt werden. Das Speichern der ersten Schwerkraftrichtung bedeutet, dass ein zu dem Zeitpunkt ermittelter Referenzwert gespeichert wird. Dies kann auch in Form einer Kalibrierung des Beschleunigungssensors erfolgen, bei der die erste Schwerkraftrichtung als Nulllage festgelegt wird. Die zweite Schwerkraftrichtung kann sich dann auf diese Nulllage beziehen, sodass die Differenzbildung zwischen erster und zweiter Schwerkraftrichtung in der Ermittlung der zweiten Schwerkraftrichtung enthalten ist und nicht als nachgelagerter Verfahrensschritt ausgeführt wird.In one embodiment, the electronic module has a non-volatile memory and is designed to store a determined direction of gravity in it. When carrying out the method according to the invention, in particular the direction of gravity determined at the first time can be stored in the non-volatile memory. It is then immediately available for a later measurement, in particular when determining the second direction of gravity at the second time. Also, a plurality of successively detected gravitational directions may be retained in the nonvolatile memory to facilitate long term comparison. In principle, a first direction of gravity can also be stored externally, for example in a data processing device to be connected to the electronic module. The local storage in the electronic module is less error prone, because a confusion of different measurement data is excluded in the evaluation. Together with the direction of gravity, a point in time at which the direction of gravity has been determined can be stored in the non-volatile memory. Storing the first direction of gravity means that a reference value determined at the time is stored. This can also be done in the form of a calibration of the acceleration sensor, in which the first direction of gravity is set as the zero position. The second direction of gravity can then refer to this zero position, so that the difference between the first and second direction of gravity in the determination of second gravity direction is included and is not carried out as a downstream process step.

In einer Ausgestaltung weist der elektronische Beschleunigungssensor ein mikro-elektro-mechanisches System mit einem Feder-Masse-System auf, wobei eine Auslenkung der Masse kapazitiv gemessen wird. Derartige mikro-elektro-mechanische Systeme können beispielsweise aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial gefertigt werden. Sie sind unter der Abkürzung MEMS bekannt. Derartige Beschleunigungssensoren sind zuverlässig, störunanfällig, kompakt und hinreichend genau und aus diesen Gründen für die Erfindung besonders geeignet.In one embodiment, the electronic acceleration sensor has a micro-electro-mechanical system with a spring-mass system, wherein a deflection of the mass is measured capacitively. Such micro-electro-mechanical systems can be made for example of silicon or other semiconductor material. They are known by the abbreviation MEMS. Such acceleration sensors are reliable, immune to interference, compact and sufficiently accurate and for these reasons particularly suitable for the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in two figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 1 a schematic representation of the method according to the invention, and

2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 a schematic representation of the device according to the invention.

1 illustriert das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung einer Absenkung eines Fundaments eines Bauwerks. Das Verfahren weist einen ersten Schritt 10 auf, in dem ein elektronischer Beschleunigungssensor an dem Fundament oder an einer fest an dem Fundament verbundenen Struktur befestigt wird. Anschließend wird, wenn sich der Beschleunigungssensor in seiner Befestigungsposition befindet, im Schritt 12 eine erste Schwerkraftrichtung auf Grundlage von Signalen des Beschleunigungssensors ermittelt. Dies geschieht zu einem ersten Zeitpunkt. 1 illustrates the inventive method for detecting a lowering of a foundation of a building. The method has a first step 10 in which an electronic acceleration sensor is attached to the foundation or to a structure fixedly connected to the foundation. Subsequently, when the acceleration sensor is in its mounting position, in step 12 determining a first direction of gravity based on signals from the acceleration sensor. This happens at a first time.

In einem späteren, weiteren Verfahrensschritt 14 wird eine zweite Schwerkraftrichtung ermittelt, ebenfalls auf Grundlage von Signalen des Beschleunigungssensors zu einem zweiten Zeitpunkt. Wie durch die Sanduhr zwischen den Verfahrensschritten 12 und 14 angedeutet, verstreicht zwischen den beiden Ermittlungen der Schwerkraftrichtungen ein längerer Zeitraum von beispielsweise einem Monat. Auch bei der Ermittlung der zweiten Schwerkraftrichtung im Schritt 14 befindet sich der Beschleunigungssensor in seiner Befestigungsposition, wobei er bevorzugt während des gesamten Verfahrens in dieser Befestigungsposition verbleibt.In a later, further process step 14 a second direction of gravity is determined, also based on signals from the acceleration sensor at a second time. Like the hourglass between the steps 12 and 14 indicated, passes between the two investigations of the gravitational directions a longer period of, for example, a month. Also in the determination of the second direction of gravity in the step 14 the acceleration sensor is in its fastening position, wherein it preferably remains in this fastening position during the entire process.

Im Schritt 16 wird eine Differenz zwischen der ersten und zweiten Schwerkraftrichtung ermittelt. Diese Differenz ist ein Maß für eine zwischen den beiden Zeitpunkten erfolgte Neigung des Fundaments. Wie bereits vorstehend erläutert, kann die Ermittlung der Differenz entweder als der Ermittlung der zweiten Schwerkraftrichtung im Schritt 14 nachgelagerter Verfahrensschritt durchgeführt werden, oder durch Nullsetzen der ersten Schwerkraftrichtung im Rahmen einer Kalibrierung vorbereitet werden. In diesem Fall bezieht sich die im Schritt 14 ermittelte zweite Schwerkraftrichtung automatisch auf die definierte Nulllage, und die Abweichung von der Nulllage entspricht der Differenz zwischen den beiden zu den unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten Schwerkraftrichtungen.In step 16 a difference between the first and second direction of gravity is determined. This difference is a measure of the inclination of the foundation between the two times. As already explained above, the determination of the difference, either as the determination of the second direction of gravity in step 14 downstream process step or be prepared by zeroing the first direction of gravity in the context of a calibration. In this case, the in step 14 determined second gravitational direction automatically to the defined zero position, and the deviation from the zero position corresponds to the difference between the two determined at different times gravitational directions.

2 zeigt ein von einem Boden 32 umgebenes Fundament 18 in Form einer Bodenplatte aus Beton. Im Beispiel handelt es sich bei dem auf dem Fundament 18 errichteten Bauwerk 20 um ein Wohnhaus. Ein Beschleunigungssensor 30 ist mit einer Befestigungseinrichtung 22 fest mit einer Wand des Bauwerks 20 verbunden und somit in seiner relativen Anordnung zu dem Fundament 18 fixiert. Es befindet sich in einer Befestigungsposition. 2 shows one from a floor 32 surrounded foundation 18 in the form of a concrete floor slab. In the example, this is on the foundation 18 built structure 20 around a residential building. An acceleration sensor 30 is with a fastening device 22 stuck to a wall of the structure 20 connected and thus in its relative arrangement to the foundation 18 fixed. It is in a mounting position.

Weiterhin ist um den Beschleunigungssensor 30 und die Befestigungseinrichtung 22 herum eine Abdeckung 28 angeordnet, die ebenfalls an dem Bauwerk 20 befestigt ist. Die Abdeckung 28 umgibt den Beschleunigungssensor 30 derart, dass eine unbeabsichtigte Berührung, die mit einer Positionsänderung des Beschleunigungssensors 30 einhergehen könnte, zuverlässig verhindert wird.Furthermore, it is about the acceleration sensor 30 and the fastening device 22 around a cover 28 arranged, which also attached to the building 20 is attached. The cover 28 surrounds the accelerometer 30 such that inadvertent contact with a change in position of the acceleration sensor 30 could be accompanied, reliably prevented.

Der Beschleunigungssensor 30 ist über ein Kabel mit einem Elektronikmodul 24, das zum Zwecke der Verbindung mit dem Beschleunigungssensor 30 eine erste Schnittstelle 34 aufweist, verbunden. Das Elektronikmodul 24 ist über ein Netzteil, das in der 2 nicht dargestellt ist, mit einer Stromversorgung verbunden. Über die Schnittstelle 34 wird auch der Beschleunigungssensor 30 mit einer Versorgungsspannung versorgt. Ferner enthält das Elektronikmodul 24 einen Mikroprozessor und einen nicht-flüchtigen Speicher, die in der Figur ebenfalls nicht dargestellt sind. Das Elektronikmodul 24 befindet sich in einem separaten Gehäuse und kann mit einer gesonderten Befestigungseinrichtung an dem Fundament 18 oder einer damit verbundenen Struktur, insbesondere einem Teil des Bauwerks 20, befestigt sein.The acceleration sensor 30 is via a cable with an electronics module 24 for the purpose of connection with the accelerometer 30 a first interface 34 has connected. The electronics module 24 is about a power adapter that is in the 2 not shown, connected to a power supply. About the interface 34 also becomes the accelerometer 30 supplied with a supply voltage. Furthermore, the electronic module contains 24 a microprocessor and a non-volatile memory, which are also not shown in the figure. The electronics module 24 is located in a separate housing and can with a separate attachment device to the foundation 18 or an associated structure, in particular a part of the structure 20 to be attached.

Weiterhin weist das Elektronikmodul 24 eine zweite Schnittstelle 36 auf, die zum Anschließen einer Datenverarbeitungseinrichtung 26 dient. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine USB-Schnittstelle, mit der als Datenverarbeitungseinrichtung 26 ein Laptop verbunden ist. Statt eines mobilen Laptops 26 kann auch ein fest an dem Bauwerk 20 oder dem Fundament 18 angeordneter Mini- oder Template-PC verwendet werden.Furthermore, the electronic module 24 a second interface 36 on, for connecting a data processing device 26 serves. In the example shown, it is a USB interface with which as a data processing device 26 a laptop is connected. Instead of a mobile laptop 26 can also be a firm to the building 20 or the foundation 18 arranged mini or template PC can be used.

Claims

Method for detecting a subsidence of a foundation ( 18 ) of a building ( 20 ) with the following steps: • Attaching an electronic acceleration sensor ( 30 ) on the foundation ( 18 ) or on a structure permanently connected to the foundation in an attachment position, • determining a first direction of gravity based on signals of the acceleration sensor ( 30 ) at a first time, in which the acceleration sensor ( 30 ) is in the attachment position, • determining a second direction of gravity based on signals from the acceleration sensor ( 30 ) at a second time, in which the acceleration sensor ( 30 ) is in the attachment position, • determining a difference between the first direction of gravity and the second direction of gravity.

A method according to claim 1, characterized in that between the first time and the second time is a period of at least one day.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the acceleration sensor ( 30 ) remains in its attachment position in the period between the first time and the second time.

A method according to claim 3, characterized in that after mounting the acceleration sensor ( 30 ) a cover ( 28 ) on the foundation ( 18 ) or attached to a fixed structure connected to the foundation, which the acceleration sensor ( 30 ) protects against unintentional displacement out of its mounting position.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the building ( 20 ) is a wind turbine.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the foundation ( 18 ) is arranged on a seabed.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the basis of signals of the acceleration sensor ( 30 ) a dynamic fluctuation of the foundation ( 18 ) is detected.

Device for detecting a lowering of a foundation ( 18 ) of a building ( 20 ) with • an electronic acceleration sensor ( 30 ), • a fastening device ( 22 ) for mounting the acceleration sensor ( 30 ) on the foundation ( 18 ) or one with the foundation ( 18 ), an evaluation device, which is formed from signals of the acceleration sensor ( 30 ) to determine a direction of gravity, and to compare two determined at different times gravitational directions with each other.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the electronic acceleration sensor ( 30 ) is arranged in a housing and the evaluation device is an electronic module ( 24 ) with a separate housing, wherein the electronic module ( 24 ) via a cable with the accelerometer ( 30 ) and an interface ( 36 ) to a data processing device ( 26 ) having.

Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that a separate fastening device is provided, with which the electronic module ( 24 ) on the foundation ( 18 ) or at one with the foundation ( 18 ) connected structure is fastened.

Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the electronic module ( 24 ) has a nonvolatile memory and is adapted to store a detected direction of gravity therein.

Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the electronic acceleration sensor ( 30 ) has a micro-electro-mechanical system with a spring-mass system, wherein a deflection of the mass is measured capacitively.