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Die Erfindung betrifft eine Gasdetektionsvorrichtung.
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Gasdetektionsvorrichtungen werden beispielsweise in Anlagen zur Förderung und Verarbeitung von brennbaren und/oder toxischen Gasen eingesetzt, um ungewollt austretende Gase zu detektieren.
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Bekannt sind Gasdetektionsvorrichtungen, die die Konzentration solcher Gase lokal, d.h. in unmittelbarer Umgebung messen, und dabei miteinander vernetzt sind, um die Überwachung größerer Bereiche zu ermöglichen.
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Daneben gibt es auch Gasdetektionsvorrichtungen mit offener Messstrecke, die als Open-Path-Gasdetektionsvorrichtungen bezeichnet werden. Die Messstrecken können dabei von wenigen Metern bis zu einigen hundert Metern betragen. Open-Path-Gasdetektionsvorrichtungen werten elektromagnetische oder Lichtstrahlung aus, die einen definierten Überwachungsbereich durchlaufen hat. Die elektromagnetische oder Lichtstrahlung wird hinsichtlich einer möglichen, die Eigenschaften der Strahlung verändernden Wechselwirkung mit einem ungewollt ausgetretenen Gas analysiert. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung eines relativ großen Bereichs hinsichtlich eines ungewollten Austretens von Gasen, wobei durch Auswertung der veränderten Eigenschaften der Strahlung auch Rückschlüsse auf die Menge und die Art des oder der ausgetretenen Gase möglich sind. Bei der zur Überwachung genutzten Strahlung kann es sich beispielsweise um thermische Strahlung des Hintergrunds handeln oder diese stammt aus einer Strahlungsquelle der Gasdetektionsvorrichtung selbst.
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Die in Gasdetektionsvorrichtungen genutzten Funktionsgeräte haben in der Regel ein eingeschränktes Blickfeld, d.h. diese müssen relativ genau auf die Strahlungsquelle beziehungsweise auf den zu überwachenden Bereich ausgerichtet werden. Dies gilt auch für Open-Path-Gasdetektionsvorrichtungen, die in der Regel zumindest einen Sender mit einer Strahlungsquelle und einen Empfänger mit einem Strahlungsdetektor, auf den die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung fokussiert wird, als Funktionsgeräte umfassen. Bei der Strahlungsquelle kann es sich beispielsweise um einen thermischen Strahler, wie beispielsweise eine Xenon-Blitzlampe, oder einen Halbleiterstrahler, wie beispielsweise einen durchstimmbaren Laser, handeln. Derartige Open-Path-Gasdetektionsvorrichtungen erfordern eine Ausrichtung sowohl des Senders beziehungsweise der darin integrierten Strahlungsquelle, um genügend Strahlungsleistung auf die Eintrittsapertur des Empfängers zu richten, als auch des Empfängers, damit die auf die Eintrittsapertur fallende Strahlung möglichst zentral auf den Strahlungsdetektor trifft.
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Ein anderer Typ von Open-Path-Gasdetektionsvorrichtungen umfasst einen Reflektor, der in einer Entfernung von regelmäßig bis zu fünfzig Metern von einer kombinierten Sender/Empfänger-Einheit positioniert wird und auf den die von einer Strahlungsquelle des Senders emittierte Strahlung projiziert wird. Der Reflektor reflektiert die Strahlung in Richtung der Sender/Empfänger-Einheit, wodurch diese von einem Strahlungsdetektor der Einheit detektiert werden kann.
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Bei Open-Path-Gasdetektionsvorrichtungen wird prinzipiell nicht die Konzentration des detektierten Gases sondern die sogenannte integrale Konzentration ermittelt. Diese ist das Produkt aus der Konzentration und der Länge der Messstrecke. Eine Lokalisierung eines dazugehörigen Gaslecks, d.h. eine Bestimmung der Konzentration und Größe der Gaswolke ist nicht möglich, da eine große Wolke mit kleiner Konzentration zu dem gleichen Messwert wie eine kleine Wolke mit großer Konzentration führen kann. Aus diesem Grund werden die Störungsmeldungen von Open-Path-Gasdetektionsvorrichtungen selten allein zur Auslösung von Folgemaßnahmen, wie beispielsweise einem Notabschalten oder einer Evakuierung der zu überwachenden Anlage herangezogen. In der Regel wird zumindest eine zusätzliche Bestätigung der Detektion durch Punktmessgeräte benötigt, welche die absolute Konzentration messen können. Vielfach muss der die Störung verursachende Messbereich auch von Notfallpersonal, z.B. Feuerwehrpersonal, aufgesucht werden, um die Ursache für die Störungsmeldung zu ermitteln.
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Offene Messstrecken können zudem durch Hindernisse, z.B. Fahrzeuge oder Personen, oder eine Verschmutzung der Funktionsgeräte der Gasdetektionsvorrichtung geblockt und damit die Detektierung der Strahlung unterbrochen werden (sogenannter „Beamblock“). In der Regel wird dann erst bei einer längerfristigen Unterbrechung der Messstrecke eine Störungsmeldung ausgegeben, da dann nicht mehr davon ausgegangen werden kann, dass sich nur eine Person oder ein Fahrzeug durch die Messstrecke bewegt.
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Bei der Ermittlung eines „Beamblocks“ oder einer einen Grenzwert überschreitenden Konzentration eines zu detektierenden Gases sollte möglichst schnell die Ursache dafür ermittelt werden können.
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In
DE 10 2006 006 419 A1 wird eine Raucherkennungsvorrichtung mit einem Bilderfassungssensor 10a, einer Recheneinheit 20a und vier Signaleinheiten 12a, 14a, 16a, 18a beschrieben. Der Bilderfassungssensor 10a vermag Bilder eines zu überwachenden Raums zu erzeugen und ist beispielsweise eine CCD-Kamera. Die Signaleinheiten 12a und 14a senden elektromagnetische Strahlung aus. Die Signaleinhalten 16a, 18a umfassen jeweils eine Empfangsdiode 74a, 76a und empfangen elektromagnetische Strahlung.
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DE 35 17 619 A1 zeigt eine Vorrichtung, welche Leckströme von einem Prüfgegenstand zu lokalisieren und zu kartographieren vermag. Der Prüfgegenstand wird unter Druck gesetzt. Holographische Bilder des Prüfgegenstands werden erzeugt und auf einem Bildschirm dargestellt. Diese Bilder werden erzeugt, während der Prüfgegenstand unter Druck steht.
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In
US 2004 / 0 144 186 A1 eine Vorrichtung beschrieben, welche zu prüfen vermag, ob die Emissionen, die ein Fahrzeug ausstößt, oberhalb einer vorgegebenen Schranke liegen oder nicht. Bei der Ausgestaltung gemäß
2 fährt ein Fahrzeug 52 zunächst an einer Station 53 und dann an einer Station 54 vorbei. Jede Station 53, 54 umfasst jeweils einen Rauchdetektor 55 sowie eine Vorrichtung 57, welche mittels Zeichenerkennung ein Nummernschild am Fahrzeug 52 zu lesen vermag. Ein Fahrzeug mit einer zu großen Emission wird detektiert, wenn beide Rauchdetektoren jeweils eine hohe Emission messen.
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EP 1 300 816 A1 zeigt eine Vorrichtung, die Rauch und einem Brand in einem Frachtraum 1 zu erkennen vermag. Die Verbrennungsprodukte, die beim Brand entstehen, z.B. CO2, CO, sowie Aerosole und Staubpartikel führen zu einer Absorption von elektromagnetischen Wellen. Eine Lichtquelle 2 erzeugt einen Lichtstrahl 3, 3`, welcher quer durch den Frachtraum 1 gelenkt wird. Zwei Umlenkspiegel 4 lenken den Lichtstrahl 3, 3` so um, dass dieser zunächst auf eine Videokamera 6 und anschließend auf eine Videokamera 5 fällt. Ein halbdurchlässiger Spiegel 8 vor der Videokamera 5 lenkt einen Teil des Lichtstrahls 3, 3` zu einem Strahlungssensor 10. Ein Strahlungssensor 12 in einer Ecke des Frachtraums 1 hat ein Blickfeld mit den Begrenzungslinien 7 und misst elektromagnetische Strahlungen im Infrarotbereich und im Ultraviolettbereich.
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Aus der
DE 10 2010 015 467 B4 ist ein Brandmelder zur Überwachung eines Raums und zur Auslösung eines Brandalarms bekannt. Dieser umfasst einen Rauchsensor und einen Temperatursensor, wobei die Messergebnisse des Rauch- und des Temperatursensors verknüpft werden, um Fehlauslösungen möglichst zu vermeiden. Der Brandmelder kann zudem eine Kamera aufweisen, durch die der Raum optisch zur Einbruchsüberwachung eingesehen werden kann. Dazu kann ein von der Kamera aufgenommenes Bild über ein Funknetz übertragen werden. Weiterhin ist offenbart, dass der Brandmelder einen Gassensor aufweisen kann, der zur Detektion von bei einem Brand entstandenem Kohlendioxid dient.
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Die
DE 20 2008 010 173 U1 offenbart ein mobiles Überwachungszentrum für den Innen- und Außeneinsatz. Das Überwachungszentrum umfasst einen Stahlzylinder mit einem aufgesetzten Mast, der mindestens eine Sensorik und ein Einsatzmittel aufweist, wobei der Stahlzylinder eine Versorgungseinheit mit einer Netz- oder Batterieversorgung umfasst. Weiterhin sollen eine Steuereinheit und eine Vorrichtung zur Online-Kommunikation vorhanden sein. Bei den Sensoren soll es sich um bildaufnehmende Vorrichtungen, einen Bewegungsmelder und eine stereometrische Schallaufnahmevorrichtung handeln. Auch ein möglicher Einsatz eines Moduls zur Gasdetektion ist offenbart. Die Einsatzmittel sollen Scheinwerfer und Vorrichtungen zur optischen und akustischen Signalgebung umfassen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik hat der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegen, eine Open-Path-Gasdetektionsvorrichtung vorteilhaft weiterzubilden und insbesondere die Auswertbarkeit einer von dieser übermittelten Störungsmeldung zu verbessern.
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Voranstehende Aufgabe wird durch eine Gasdetektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Verwendung einer erfindungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 12. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Gasdetektionsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der Verwendung einer erfindungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass durch eine Integration einer Kamera in eine gattungsgemäße (Open-Path-)Gasdetektionsvorrichtung und eine Verknüpfung der von diesen erzeugten Daten die Auswertbarkeit einer von der Gasdetektionsvorrichtung ausgegebenen Störungsmeldung verbessert werden kann.
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Demnach ist eine Gasdetektionsvorrichtung mit mindestens einem Funktionsgerät, das zumindest zum Empfang einer einen definierten Überwachungsbereich durchlaufenden Strahlung ausgebildet ist, und mit mindestens einer Auswerteeinheit, die zur Erkennung und Auswertung einer Veränderung der empfangenen Strahlung, die in einer Wechselwirkung der Strahlung mit einem innerhalb des Überwachungsbereichs befindlichen (zu detektierenden) Gas begründet ist, ausgebildet ist, durch mindestens eine Kamera, d.h. eine optische Bildaufzeichnungsvorrichtung, gekennzeichnet, deren Blickfeld den Überwachungsbereich zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig erfasst.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Gasdetektionsvorrichtung mindestens eine Datenübertragungsvorrichtung aufweist, die dazu dienen kann, von dem Funktionsgerät und der mindestens einen Kamera erzeugte Daten an eine (entfernt positionierte) Empfangsstelle zu übertragen. Bei der Empfangsstelle kann es sich beispielsweise um eine Überwachungszentrale beziehungsweise um eine in einer Überwachungszentrale eingesetzte (weitere) Auswerteeinheit, gegebenenfalls in Kombination mit einer Ausgabeeinrichtung (z.B. einem Monitor), handeln. Die Überwachungszentrale kann dabei auch zentral als Empfangsstelle für eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtungen und auch anderen Überwachungseinrichtungen dienen. Die Datenübertragung kann sowohl kabelgebunden als auch kabellos (z.B. über eine beliebige Funkübertragung) erfolgen.
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Die mindestens eine Auswerteeinheit kann dazu dienen, die von dem Funktionsgerät erzeugten, auf der empfangenen Strahlung basierenden Daten sowie die von der mindestens einen Kamera erzeugten Daten auszuwerten und daraus gegebenenfalls Folgemaßnahmen abzuleiten beziehungsweise solche zu initiieren. Dabei kann die oder zumindest eine Auswerteeinheit in eine das Funktionsgerät und die mindestens eine Kamera umfassende Funktionseinheit integriert sein, wodurch eine Auswertung der Daten bereits vor Ort erfolgen kann. Dies ermöglicht insbesondere, dass die Datenübertragungsvorrichtung erst dann für die Übertragung einer Störungsmeldung an die Empfangsstelle genutzt wird, wenn von der Auswerteeinheit durch Auswertung der Daten eine Störung ermittelt wurde. Die oder zumindest eine Auswerteeinheit kann aber auch in die Empfangsstelle integriert sein, so dass vorgesehen sein kann, die von dem Funktionsgerät und der Kamera erzeugten Daten an die Empfangsstelle zu übermitteln und erst dort von der Auswerteeinheit auswerten zu lassen.
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Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass eine (erste) Auswerteeinheit in die Funktionseinheit und eine (zweite) Auswerteeinheit in die Empfangsstelle integriert ist. Dann kann insbesondere vorgesehen sein, dass von der ersten Auswerteeinheit basierend auf einer Auswertung der empfangenen Strahlung eine Störungsmeldung ausgegeben und an die Empfangsstelle übertragen wird. Gleichzeitig kann die Ausgabe der Störungsmeldung als Auslöser für eine beginnende Übertragung der von der Kamera erzeugten (Bild-)Daten an die Empfangsstelle dienen. Die Bilddaten können dann von der zweiten Auswertevorrichtung an eine Ausgabevorrichtung (z.B. Monitor) übertragen oder ausgewertet und dabei insbesondere auch mit der von der ersten Auswertevorrichtung ausgegebenen Störungsmeldung verknüpft werden. Demnach kann vorgesehen sein, dass nur dann Bilddaten an die Empfangsstelle übermittelt werden, wenn von der ersten Auswerteeinheit aufgrund einer Auswertung der von der empfangenen Strahlung abhängigen Daten eine Störungsmeldung ausgegeben wird. Möglich ist aber auch, dass die Bilddaten unabhängig von einer solchen Störungsmeldung, insbesondere auf Abfrage oder dauerhaft an die Empfangsstelle übertragen (und dort beispielsweise auf einem Monitor gezeigt und/oder gespeichert) werden, wobei jedoch erst die Ausgabe einer Störungsmeldung durch die erste Auswerteeinheit dazu führt, dass von der zweiten Auswerteeinheit eine Auswertung dieser auf Abfrage oder dauerhaft übertragenen Bilddaten erfolgt.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Kamera im sichtbaren und/oder infraroten, insbesondere dem nahen infraroten Bereich des Lichtspektrums empfindlich ist und somit entsprechende Bilder aufzeichnet. Dies ermöglicht insbesondere eine visuelle Auswertung der Bilddaten. Eine Empfindlichkeit im infraroten Bereich des Lichtspektrums ermöglicht zudem, den Überwachungsbereich nicht sichtbar mittels Infrarotlichtquellen auszuleuchten.
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Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Kamera als Wärmebildkamera ausgebildet ist oder eine solche Wärmebildkamera zusätzlich, d.h. neben einer oder mehreren, im sichtbaren und/oder nahen infraroten Bereich empfindlichen Kameras, vorhanden ist. Eine solche Wärmebildkamera, die für den mittleren bis fernen Infrarotbereich empfindlich ist, eignet sich in vorteilhafter Weise zur Detektion von potenziellen Zündquellen, indem mittels von dieser ermittelten Daten die Oberflächentemperaturen von Gegenständen in dem Überwachungsbereich ermittelt und von (einer) der Auswerteeinrichtung(en) eine Überwachung hinsichtlich eines Überschreitens möglicher Grenztemperaturen erfolgt.
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Anders als bei gattungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtungen, bei denen in der Regel die Ermittlung einer einen Grenzwert überschreitenden Gaskonzentration alleine nicht für die Initiierung von Folgemaßnahmen ausreichend ist, kann durch die erfindungsgemäße Integration einer Kamera in die Gasdetektionsvorrichtung und die somit ermöglichte Verknüpfung einer von dieser erzeugten Störungsmeldung mit den von der Kamera aufgenommen Bildern eine Auswertung der Störungsmeldung soweit verbessert werden, dass daraus eine direkte Initiierung einer Folgemaßnahme abgeleitet werden kann. Die Verknüpfung der Störungsmeldung mit den Bildern kann manuell (d.h. durch eine Person) erfolgen, indem eine Person den Inhalt der Störungsmeldung und den visuellen Inhalt der von der Kamera aufgenommenen Bilder in Bezug setzt. Möglich ist aber auch eine automatische Verknüpfung durch die beziehungsweise eine der Auswerteeinheiten, wozu Mittel zur automatischen Analyse der Bilder vorhanden sein sollten. Bei beiden Möglichkeiten zur Verknüpfung der Störungsmeldung mit den Bildern kann vorgesehen sein, dass eine darauf basierende Initiierung einer oder mehrerer Folgemaßnahmen manuell oder automatisch (insbesondere durch eine in die Empfangsstelle integrierte Auswerteeinheit) erfolgt.
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Als Folgemaßnahme kann beispielsweise über das Abschalten einer Anlage, insbesondere derjenigen Anlage, zu deren Überwachung die Gasdetektionsvorrichtung eingesetzt wird, oder über das Absperren einer Gasleitung, die ein in unzulässig hoher Konzentration im Überwachungsbereich vorhandenes Gas führt, entschieden werden. Weiterhin kann eine Quelle eines detektierten Gases ermittelt werden. Zudem kann entschieden werden, ob eine Unterbrechung des Empfangs der Strahlung temporär ist (und somit keine Initiierung einer weiteren Folgemaßnahme erforderlich ist). Auch kann eine potenzielle Zündquelle für ein zu detektierendes Gas ermittelt werden.
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Die erfindungsgemäße Integration einer Kamera in eine Gasdetektionsvorrichtung wird erfindungsgemäß dazu genutzt, eine Dejustierung des Funktionsgeräts zu erkennen. Dazu kann die Auswerteeinheit dazu ausgelegt sein, ein von der Kamera aufgenommenes Bild mit einem bei korrekt ausgerichtetem Funktionsgerät aufgenommenen Referenzbild zu vergleichen, um anhand einer Abweichung der miteinander verglichenen Bilder auf Richtung und Größe der Dejustierung zu schließen.
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Um eine solche Dejustierung des Funktionsgeräts erkennen zu können, sollte die Kamera vorzugsweise an oder in einem Gehäuse des Funktionsgeräts angeordnet sein, so dass diese bei einer Ausrichtbewegung des Funktionsgeräts entsprechend mitbewegt wird.
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Eine erkannte Dejustierung des Funktionsgeräts kann dazu führen, dass als Folgemaßnahme eine Neuausrichtung des Funktionsgeräts erfolgt. Dies kann automatisch erfolgen, wenn die Gasdetektionsvorrichtung eine entsprechende Justiervorrichtung mit Ausrichtaktoren aufweist. Die Ausrichtaktoren können beispielsweise in Form von elektrischen Steppermotoren, Servomotoren, Motor/Getriebe-Kombinationen und/oder Piezomotoren ausgebildet sein. Auch pneumatische oder hydraulische Ausrichtaktoren können genutzt werden. Eine Versorgung der Ausrichtaktoren (und/oder der Auswerteeinheit) mit Energie kann über eine für das Funktionsgerät (insbesondere die Strahlungsquelle und/oder den Strahlungsdetektor) vorgesehene Energieversorgung und/oder eine separate Energieversorgung erfolgen. Eine separate Energieversorgung kann mittels einer temporär anzuschließenden Versorgungsleitung zum Anschluss an ein elektrisches Versorgungsnetz und/oder mittels Batterien realisiert werden.
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Neben einer in oder an dem Gehäuse des Funktionsgeräts integrierten Kamera kann auch vorgesehen sein, dass diese separat, d.h. strukturell und räumlich getrennt von dem Funktionsgerät vorgesehen ist oder mit einer auch das Funktionsgerät fixierenden Plattform verbunden ist. Dabei kann die Verbindung zwischen dem Funktionsgerät und der Plattform vorzugsweise schwenkbar, insbesondere um zumindest zwei Schwenkachsen schwenkbar ausgebildet sein, um eine exakte Ausrichtung des Funktionsgeräts auf den Überwachungsbereich zu ermöglichen. Eine besonders exakte Ausrichtung des Funktionsgeräts kann dabei erreicht werden, wenn die Schwenkachsen senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere können diese in der für den Betrieb der Gasdetektionsvorrichtung vorgesehenen Stellung der Plattform vertikal und horizontal ausgerichtet sein.
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Bei der „Plattform“ handelt es sich um eine (vorzugsweise unbeweglich zum vorgesehenen Überwachungsbereich ausgebildete) Struktur, an der das Funktionsgerät dauerhaft oder lösbar fixiert ist beziehungsweise fixierbar ist. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Wand oder eine erdfeste Bodenstruktur (z.B. eine Bodenfläche oder ein im Boden verankerter Pfosten), oder um eine an einer Wand oder einer erdfesten Bodenstruktur befestigbare Grundplatte handeln. Möglich ist auch eine Plattform in Form einer auf dem Boden aufstellbaren Standvorrichtung, z.B. eines Dreibeins.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Kamera innerhalb eines insbesondere gemäß der EN 60079-1 druckfest gekapselten Gehäuses des Funktionsgeräts angeordnet ist. Derartige Gehäuse sind so ausgelegt, dass sie dem Druck einer im Gehäuseinneren stattfindenden Explosion (eines zu detektierenden, ungewollt ausgetretenen Gases) standhalten und den Austritt heißer Verbrennungsgase im Wesentlichen verhindern. Dadurch kann möglichst vermieden werden, dass die Gasdetektionsvorrichtung selbst als Zündquelle für das ausgetretene Gas dient beziehungsweise eine Entzündung dieses Gases innerhalb des Gehäuses sich auf die Umgebung überträgt.
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Die Integration sowohl des Funktionsgeräts als auch der Kamera in ein gemeinsames Gehäuse kann eine kostengünstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtung ermöglichen, da so die Notwendigkeit, mehr als ein druckfest gekapseltes Gehäuse bereitzustellen, vermieden wird. Derartige Gehäuse sind nämlich vergleichsweise teuer und können einen Großteil der Gesamtkosten für eine Gasdetektionsvorrichtung ausmachen.
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Sofern die Kamera in ein Gehäuse des Funktionsgeräts integriert ist, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Gehäuse an einer dem Überwachungsbereich zugewandte Seite ein Durchtrittsfenster aufweist, wobei das Durchtrittsfenster in einem ersten Bereich, der für einen Durchtritt der Strahlung vorgesehen ist, als Linse und somit zumindest einseitig gekrümmt ausgebildet ist, während ein im Blickfeld der Kamera liegender zweiter Bereich planparallel ausgebildet ist. Durch die linsenförmige Ausgestaltung des ersten Bereichs kann die in das Gehäuse des Funktionsgeräts eintretende Strahlung gebündelt werden, um so im Wesentlichen vollständig auf einen Strahlungsdetektor des Funktionsgeräts projiziert zu werden. Sofern das oder ein Funktionsgerät (auch) eine Strahlungsquelle umfasst und somit als Sender dient, kann die linsenartige Ausgestaltung des ersten Bereichs dazu dienen, die aus dem Gehäuse des Funktionsgeräts austretende Strahlung zu parallelisieren, so dass diese möglichst vollständig auf ein von diesem Funktionsgerät entfernt angeordnetes, als Empfänger dienendes Funktionsgerät oder einen Reflektor der Gasdetektionsvorrichtung ausgerichtet werden kann.
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Vorzugsweise ist die Gasdetektionsvorrichtung derart ausgebildet, dass diese ein zusätzliches, zur Emittierung der Strahlung ausgebildetes Funktionsgerät aufweist, wobei beide Funktionsgeräte vorzugsweise jeweils an einer Plattform fixiert sind und zur zueinander ausgerichteten Positionierung in einem definierten Abstand (z.B. zwischen ca. 4 m und ca. 200 m) vorgesehen sind. Möglich ist aber auch, dass das Funktionsgerät zur Emittierung und zum Empfang der Strahlung, d.h. als Sender/Empfänger-Einheit, ausgebildet ist und zudem ein von dieser Sender/Empfänger-Einheit unabhängig positionierbarer Reflektor vorhanden ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtung; und
- 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtung.
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Die in der 1 schematisch dargestellte Gasdetektionsvorrichtung umfasst ein erstes Funktionsgerät 1, das über ein Schwenkgelenk 2 mit einer Grundplatte 3 verbunden ist. Die Grundplatte 3 ist an einem Ende eines definierten Überwachungsbereichs 4 auf einer Bodenfläche 5 abgestellt.
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In einem gemäß EN 60079-1 druckfest gekapselten Gehäuse 6 des ersten Funktionsgeräts 1 sind eine Strahlungsquelle 7, eine Kamera 8 sowie eine erste Auswerteeinheit 9 integriert, die mit der Strahlungsquelle 7 und der Kamera 8 signalleitend verbunden ist.
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Die dem Überwachungsbereich 4 zugewandte Seite des Gehäuses 6 wird von einem optisch durchlässigen Durchtrittsfenster ausgebildet, durch das von der Strahlungsquelle 7 erzeugte Strahlung 10 aus dem Gehäuse 6 austreten kann. Weiterhin kann Umgebungslicht über das Durchtrittsfenster in das Gehäuse 6 eintreten, so dass von der Kamera 8 ein Bild von dem Überwachungsbereich 4 gemacht werden kann. Das Blickfeld 11 der Kamera 8 ist dabei derart ausgebildet beziehungsweise ausgerichtet, dass dieses einen Großteil des Überwachungsbereichs 4 erfasst.
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Die von der Strahlungsquelle 7 emittierte Strahlung 10, bei der es sich beispielsweise um thermische oder Lichtstrahlung handeln kann, wird von einem ersten, beidseitig gekrümmten und somit eine Linse ausbildenden Bereich 12 des Durchtrittsfensters parallelisiert und so gerichtet in Richtung eines an einem gegenüberliegenden Ende des Überwachungsbereichs 4 angeordneten zweiten Funktionsgeräts 13 ausgesendet. Ein zweiter Bereich 22 des Durchtrittsfensters, der von dem Blickfeld 11 der Kamera 8 erfasst wird, ist planparallel ausgebildet, um die von der Kamera 8 aufzunehmenden Bilder möglichst geringfügig zu verzerren.
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Innerhalb eines ebenfalls gemäß EN 60079-1 druckfest gekapselten Gehäuses 6 des zweiten Funktionsgeräts 13 ist ein Strahlungsdetektor 14 angeordnet. Die Strahlung 10 tritt über ein dem Überwachungsbereich 4 zugewandtes Durchtrittsfenster in das Gehäuse 6 des zweiten Funktionsgeräts 13 ein und wird dabei von einem als Linse ausgebildeten, beidseitig gekrümmten (ersten) Bereich 12 des Durchtrittsfensters in den Strahlungsdetektor 14 fokussiert. Um die von der Strahlungsquelle 7 emittierte Strahlung 10 möglichst vollständig mittels des Strahlungsdetektors 14 empfangen zu können, sind die beiden Funktionsgeräte 1, 13 derart zueinander ausgerichtet, dass die optischen Achsen 15 der Strahlungsquelle 7 und des Strahlungsdetektors 14 möglichst koaxial verlaufen.
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Die von dem Strahlungsdetektor 14 in Abhängigkeit von der empfangenen Strahlung 10 erzeugten Empfangssignale werden über einen Signalübertragungsweg 16, der kabelgebunden oder kabellos ausgebildet sein kann, an die in das erste Funktionsgerät 1 integrierte Auswerteeinheit 9 geleitet und dort ausgewertet. Diese Auswertung beruht auf der Erkennung veränderter Eigenschaften (z.B. Strahlungsleistung, Spektralanteile, etc.) der empfangenen Strahlung 10, wobei die Veränderungen in Wechselwirkungen der Strahlung 10 mit im Überwachungsbereich gegebenenfalls auftretenden, zu detektierenden Gasen begründet sind.
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Wird aufgrund der Auswertung der empfangenen Strahlung 10 von der ersten Auswerteeinheit 9 die Anwesenheit mindestens eines zu detektierenden Gases in unzulässig hoher Konzentration festgestellt, wird über einen Datenübertragungsweg 17, der vorzugsweise kabellos jedoch auch kabelgebunden ausgebildet sein kann, eine Störungsmeldung an eine Empfangsstelle 18 übermittelt. Die Empfangsstelle 18 umfasst eine zweite Auswerteeinheit 19 sowie eine Ausgabevorrichtung, wie beispielsweise einen Monitor 20, und kann beispielsweise in einer mit Personal besetzten Überwachungszentrale 21 angeordnet sein. Die Störungsmeldung kann neben einer allgemeinen Störungsaussage auch konkrete Hinweise hinsichtlich der erfolgten Erkennung, beispielsweise zur Art des detektierten Gases sowie zu dessen integraler Konzentration, beinhalten.
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Gleichzeitig mit der Erzeugung der Störungsmeldung durch die erste Auswerteeinheit 9 kann von dieser die Kamera 8 aktiviert werden, wobei die von der Kamera 8 erzeugten Bilddaten über die erste Auswerteeinheit 9 und den Datenübertragungsweg 17 an die zweite Auswerteeinheit 19 übertragen werden. Die Bilddaten können dann als Einzelbilder oder Bildsequenzen (Film) auf dem Monitor 20 wiedergegeben werden. Dies ermöglicht beispielsweise, dass von dem Personal der Überwachungszentrale 21 durch visuelle Auswertung der Bilder auf die Quelle des in unzulässig hoher Konzentration in dem Überwachungsbereich 4 vorhandenen Gases geschlossen wird und entsprechende Folgemaßnahmen, beispielsweise eine Abschaltung einer mittels der Gasdetektionsvorrichtung überwachten Anlage oder eine Absperrung einer Gasleitung, die das in unzulässig hoher Konzentration detektierte Gas führt, initiiert wird. Es ist aber auch möglich, dass mittels der zweiten Auswerteeinheit 19 eine automatische Auswertung der Bilddaten, beispielsweise hinsichtlich der Quelle des in unzulässig hoher Konzentration vorliegenden Gases, durchgeführt wird, wodurch von der zweiten Auswerteeinheit 19 entsprechende Folgemaßnahmen dem Personal der Überwachungszentrale 21 vorgeschlagen oder automatisch initiiert werden können.
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Neben einer Identifizierung einer Quelle für ein in unzulässig hoher Konzentration vorhandenes Gas kann die erfindungsgemäße Integration einer Kamera 8 in eine Strahlung auswertende Gasdetektionsvorrichtung beispielsweise auch ermöglichen, bei einer Unterbrechung eines Empfangs der Strahlung durch den Strahlungsdetektor 14 auf die Ursache hierfür zu schließen. Insbesondere kann dabei durch eine visuelle Auswertung der von der Kamera 8 erzeugten Bilder erkannt werden, ob der Überwachungsbereich 4 nur kurzfristig von beispielsweise einem Fahrzeug oder einer Person durchfahren beziehungsweise durchschritten und damit geblockt wird, oder ob eine andere, dann eine Folgemaßnahme erforderlich machende Störung vorliegt. Auch kann eine mögliche Verschmutzung der Optik der Gasdetektionsvorrichtung durch eine verknüpfte Auswertung der von dem Strahlungsdetektor 14 beziehungsweise der ersten Auswerteeinheit 9 sowie der Kamera 8 erzeugten Daten erkannt werden. Ist die Kamera 8 als Wärmebildkamera ausgebildet oder ist eine solche Wärmebildkamera neben einer im sichtbaren und/oder nahen infraroten Bereich des Lichtspektrums empfindlichen Kamera 8 vorhanden, können auch vorteilhaft, insbesondere automatisch, mögliche Zündquellen für entzündliche Gase, wie offene Flammen oder heiße Objekte, erkannt werden.
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Durch die Verknüpfung der von der Kamera 8 erzeugten Bilddaten mit einer auf einer unzulässig hohen Konzentration eines zu detektierenden Gases beruhenden Störungsmeldung wird die Auswertbarkeit der Störungsmeldung somit erheblich verbessert.
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Anstelle der in der 1 gezeigten Konfiguration, bei der die Strahlungsquelle 7 mit der Kamera 8 und der ersten Auswerteeinheit 9 in dem ersten Funktionsgerät 1 integriert sind, sind beliebige andere Konfigurationen möglich. Insbesondere können die Kamera 8 und/oder die erste Auswerteeinheit 9 auch in das den Strahlungsdetektor 14 aufnehmende zweite Funktionsgerät 13 integriert sein.
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Die in der 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasdetektionsvorrichtung unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Gasdetektionsvorrichtung im Wesentlichen hinsichtlich der eingesetzten Funktionsgeräte 1.
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Hier kommt ein erstes Funktionsgerät 1 zum Einsatz, das als Sender/Empfänger-Einheit ausgebildet ist und in dem Gehäuse 6 die Strahlungsquelle 7, den Strahlungsdetektor 14, die Kamera 8 und die erste Auswerteeinheit 9 integriert. Das zweite Funktionsgerät 13 am entsprechend gegenüberliegenden Ende des Überwachungsbereichs 4 ist dagegen als Reflektor ausgebildet, der die von der Strahlungsquelle 7 emittierte Strahlung 10 in den Strahlungsdetektor 14 reflektiert. Im Übrigen können der Aufbau und die Funktionsweise dieser Gasdetektionsvorrichtung dembeziehungsweise derjenigen der Gasdetektionsvorrichtung gemäß der 1 entsprechen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Funktionsgerät
- 2
- Schwenkgelenk
- 3
- Grundplatte
- 4
- Überwachungsbereich
- 5
- Bodenfläche
- 6
- Gehäuse
- 7
- Strahlungsquelle
- 8
- Kamera
- 9
- erste Auswerteeinheit
- 10
- Strahlung
- 11
- Blickfeld der Kamera
- 12
- erster Bereich des Durchtrittsfensters des Gehäuses
- 13
- zweites Funktionsgerät
- 14
- Strahlungsdetektor
- 15
- optische Achse der Strahlungsquelle und des Strahlungsdetektors
- 16
- Signalübertragungsweg
- 17
- Datenübertragungsweg
- 18
- Empfangsstelle
- 19
- zweite Auswerteeinheit
- 20
- Monitor
- 21
- Überwachungszentrale
- 22
- zweiter Bereich des Durchtrittsfensters des Gehäuses
