DE102016201089A1

DE102016201089A1 - Verfahren zur Erkennung von Beschädigungen an einer stationären elektrischen Einrichtung und stationäre elektrische Einrichtung mit einem Sensor

Info

Publication number: DE102016201089A1
Application number: DE102016201089.1A
Authority: DE
Inventors: Frank Mehling; Winfried Möll
Original assignee: Bender GmbH and Co KG
Current assignee: Bender GmbH and Co KG
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Beschädigungen an einer stationären elektrischen Einrichtung, die in einem Außenbereich installiert ist und ein Gehäuse, welches elektrische und elektromechanische Bauelemente umschließt, sowie eine Datenkommunikationseinrichtung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine stationäre elektrische Einrichtung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Die Erfindung beruht darauf, dass eine physikalische Größe mittels eines in dem Gehäuse angebrachten Sensors erfasst wird und ein Messwert der erfassten Größe und/oder eine von dem Messwert abgeleitete Größe mittels der Datenkommunikationseinrichtung übermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Beschädigungen an einer stationären elektrischen Einrichtung, die in einem Außenbereich installiert ist und ein Gehäuse, welches elektrische und elektromechanische Bauelemente umschließt, sowie eine Datenkommunikationseinrichtung aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine oben beschriebene stationäre elektrische Einrichtung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden durch ein Gehäuse begrenzte elektrische Einrichtungen betrachtet, die sich an öffentlichen oder halböffentlichen Orten im Außenbereich befinden und die der Übertragung oder Verteilung von Energie oder Informationssignalen dienen. Als Beispiele hierfür sind Ladestationen für Elektrofahrzeuge oder Verteilerkästen für die Telekommunikation zu nennen. Die betrachtete elektrische Einrichtung umfasst weiterhin eine Datenkommunikationseinrichtung. Im Fall der Ladestation beispielsweise ist eine derartige Datenkommunikationseinrichtung zur Übertragung von Abrechnungsdaten bereits vorgesehen.
Die betrachteten elektrischen Einrichtungen sind aufgrund der freien Zugänglichkeit der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt; beispielsweise im Fall einer Ladesäule für Elektrofahrzeuge durch unachtsame Fahrweise oder durch bewusste Zerstörungshandlungen.
Wird dabei das Gehäuse der elektrischen Einrichtung beschädigt, so besteht das Risiko, dass auch die in dem Gehäuse angebrachten elektrischen und elektromechanischen Bauelemente Schaden nehmen und eine sichere Funktion der Einrichtung nicht mehr gewährleistet ist.
Zur Aufrechterhaltung eines sicheren Betriebs werden daher in öffentlichen/halböffentlichen Räumen installierte elektrische Einrichtungen regelmäßig optisch und funktional überprüft. Allerdings findet diese Inspektion durch einen Service-Techniker nur zu vorbestimmten Zeitpunkten statt und ist mit erheblichem Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Auch das Anbringen von Service-Nummern, unter denen die Nutzer oder Passanten Beschädigungen oder Störungen melden können, stellt keine befriedigende Lösung dar, um den Schaden oder die Störung so schnell wie möglich beheben zu können.
Neben durch äußere Einwirkung verursachten Schäden können auch innerhalb des Gehäuses Defekte auftreten, die zu einer Funktionsstörung der elektrischen Einrichtung führen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Beschädigung und/oder eine Funktionsstörung einer oben beschriebenen elektrischen Einrichtung möglichst schnell zu erkennen und zu signalisieren.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass eine physikalische Größe mittels eines in dem Gehäuse angebrachten Sensors erfasst und ein Messwert der erfassten Größe und/oder eine von dem Messwert abgeleitete Größe mittels der Datenkommunikationseinrichtung übermittelt werden.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung beruht darauf, mittels eines Sensors, also einer Messeinrichtung, die eine physikalische Messgröße erfasst, festzustellen, ob ein auffälliges Ereignis von außen auf die elektrische Einrichtung eingewirkt hat und/oder ob innerhalb des Gehäuses ein solches auffälliges Ereignis stattgefunden hat. Dabei wird davon ausgegangen, dass das auffällige Ereignis mit dem Auftreten einer innerhalb des Gehäuses messbaren physikalischen Größe verbunden ist.
Mittels einer Datenkommunikationseinrichtung können der zugehörige Messwert und/oder eine von dem Messwert abgeleitete Größe mittels der Datenkommunikationseinrichtung beispielsweise an eine zentrale Betriebsstelle übermittelt werden.
Die Datenübertragung kann beispielsweise durch ein Trigger-Ereignis wie die Überschreitung eines Grenzwertes durch den aktuellen Messwert ausgelöst werden. Alternativ oder zusätzlich zu dem ermittelten Messwert können als abgeleitete Größen auch eine Warnmeldung oder ein Hinweis auf ein bestimmtes Ereignis oder eine Ereignisart als differenzierte Warnmeldung übermittelt werden.
In weiterer Ausgestaltung erfolgt eine Auswertung eines zeitlichen Verlaufs der erfassten physikalischen Größe mittels einer Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines mit dem Auftreten der physikalischen Größe verbundenen Ereignisses.
Um Rückschlüsse auf ein Ereignis zu ziehen, kann neben einer direkten Auswertung der Messwerte durch unmittelbare Betrachtung des Messwertes/der Messwerte auch eine automatisierte Auswertung in einer Auswerteeinrichtung erfolgen. Dabei wird der von dem Sensor gelieferte zeitliche Messsignalverlauf in der Auswerteeinrichtung analysiert, beispielsweise durch Vergleich mit bekannten, charakteristischen Referenzmustern. Dies ermöglicht eine Einordnung des Ereignisses hinsichtlich seiner Auswirkung auf die Funktionsfähigkeit der elektrischen Einrichtung.
Weiterhin erfolgen eine Erfassung mehrerer unterschiedlicher physikalischer Größen und ein kombiniertes Auswerten von zeitlichen Verläufen der unterschiedlichen erfassten physikalischen Größen.
Mit dem Ziel einer Datenzusammenführung werden mehrere unterschiedliche physikalische Größen erfasst und die sich daraus ergebenden Messsignalverläufe einander ergänzend einer kombinierten Auswertung unterzogen. Dies führt zu einer sicheren Bewertung des Ereignisses.
Bevorzugt erfolgt ein Erfassen einer Lichtstrahlung mittels eines Lichtsensors im Fall, dass das Gehäuse ein lichtundurchlässiges, geschlossenes Gehäuse ist.
In Verbindung mit einer lichtundurchlässigen Gehäusegestaltung wird davon ausgegangen, dass das auffällige Ereignis mit einer in das Gehäuseinnere eindringenden Lichtstrahlung als messbare physikalische Größe verknüpft ist. Wird das im Normalzustand lichtundurchlässige Gehäuse derart beschädigt, dass Licht in das Innere des Gehäuses fällt, so wird dieser Lichteinfall von dem Lichtsensor detektiert und kann über die Datenkommunikationseinrichtung an eine zentrale Betriebsstelle gemeldet werden.
Des Weiteren kann der Lichtsensor dazu genutzt werden, um ohne äußere Einwirkung in dem Gehäuse auftretende Lichtstrahlen wie Lichtbögen, Funkenschlag oder Feuer festzustellen.
Die Auswerteeinrichtung trägt dann dazu bei, hinsichtlich der Ereignisart zu differenzieren. So kann beispielsweise anhand des zeitlichen Verlaufs der gemessenen Lichtstrahlung festgestellt werden, um welche Ereignisart es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit handelt; beispielsweise bei einem sprunghaften Verlaufs der Lichtstrahlung um einen Schlag auf das Gehäuse oder um eine Feuerentwicklung bei stetigem Verlauf der Lichtstrahlung.
Auch eine Ausbildung des Lichtsensors als Bildsensor zur Aufnahme zweidimensionaler Abbilder ist möglich; vorzugsweise in Verbindung mit einer Speichereinheit.
Mit Vorteil erfolgt eine Erfassung eines Schallereignisses mittels eines Schallwandlers.
Da die überwiegende Anzahl der einwirkenden Ereignisse mit einer Schallentwicklung verbunden ist, insbesondere solche Ereignisse, die eine Beschädigung der elektrischen Einrichtung zur Folge haben, liefert ein Schallwandler (Mikrofon) als Sensor Informationen zur Erkennung der Einwirkung.
Eine unmittelbare Betrachtung des Messwertes oder die oben genannte automatische Auswertung des zeitlichen Verlaufs der Messwerte des erfassten Luft- oder Körperschalls (Geräuschprofil) kann dazu beitragen, eine Einwirkung wie beispielsweise einen (Auf-)Schlag zu erkennen.
Weiterhin erfolgt eine Erfassung einer Bewegung der elektrischen Einrichtung mittels eines Beschleunigungs- oder Lagesensors.
Durch die Registrierung einer Bewegung der üblicherweise fest verankerten und damit unbeweglichen elektrischen Einrichtung wird ein auffälliges Ereignis unmittelbar erkannt.
Von Vorteil ist weiterhin eine Erfassung einer Temperatur innerhalb des Gehäuses mittels eines Temperatursensors.
Eine Hitzeentwicklung innerhalb des Gehäuses beispielsweise durch Feuereinwirkung ist durch eine Temperaturerfassung erkennbar.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8 weiterhin dadurch gelöst, dass in dem Gehäuse der elektrischen Einrichtung ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe angebracht ist.
Da die Ausführung der stationären elektrischen Einrichtung auf dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Beschädigungen an einer stationären elektrischen Einrichtung beruht, gelten die vorstehenden auf das Verfahren bezogenen Erläuterungen sinngemäß auch für eine Vorrichtung in Form der beanspruchten elektrischen Einrichtung.
Davon ausgehend, dass ein auffälliges, auf die elektrische Einrichtung einwirkendes Ereignis stets mit einer Änderung einer physikalisch messbaren Größe verbunden ist, macht man sich die Erfassung dieser physikalischen Größe zunutze, um das einwirkende Ereignis zu erkennen.
So können beispielsweise ein zerstörtes Gehäuse durch eine Messung des in das Gehäuse einfallenden Lichts erkannt werden, ein Schlag auf das Gehäuse durch eine Schallmessung, ein Umstoßen der Einrichtung durch eine Bewegungs-/Beschleunigungsmessung oder ein Feuer durch eine Temperaturmessung.
In dem Gehäuse der stationären elektrischen Einrichtung ist daher mindestens ein Sensor zur Erfassung einer physikalischen Größe angebracht.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die stationäre elektrische Einrichtung eine Auswerteeinrichtung, die zur Bestimmung eines mit dem Auftreten der physikalischen Größe verbundenen Ereignisses einen zeitlichen Verlauf der erfassten physikalischen Größe auswertet.
Die elektrische Einrichtung weist eine Auswerteeinrichtung auf, die anhand des zeitlichen Verlaufs der erfassten physikalischen Größe auf ein verursachendes Ereignis schließt. So kann beispielsweise unter Verwendung eines Lichtsensors automatisch unterschieden werden, ob ein Lichteinfall durch Feuer, durch Funkenbildung, durch einen Gehäusebruch oder durch Öffnen und Schließen des Gehäuses vorliegt.
Umfasst die elektrische Einrichtung mehrere Sensoren zur Erfassung unterschiedlicher physikalischen Größen, ist die Auswerteeinrichtung derart ausgeführt, dass eine Datenzusammenführung durch kombiniertes Auswerten von zeitlichen Verläufen unterschiedlicher erfasster physikalischer Größen erfolgt.
Mehrere erfasste physikalische Größen ergänzen einander, sodass deren Erfassung und Auswertung im Vergleich zu der Erfassung nur einer physikalischen Größe ein vollständigeres Bild über das verursachende Ereignis liefert. So deutet beispielsweise eine erfasste Lichtstrahlung in Verbindung mit einer signifikanten Temperaturerhöhung auf einen Feuerausbruch hin.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an Hand von Beispielen erläutern. Es zeigen:
1: eine erfindungsgemäße stationäre elektrische Einrichtung und
2: die erfindungsgemäße stationäre elektrische Einrichtung nach einer äußeren Einwirkung.
1 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine erfindungsgemäße stationäre elektrische Einrichtung 2 mit einem geschlossenen Gehäuse 4, in welchem elektrische und elektromechanische Bauelemente 6 angeordnet sind. Die elektrische Einrichtung 2 weist weiterhin eine Datenkommunikationseinrichtung 8 auf.
In dem vorliegenden Beispiel ist die elektrische Einrichtung 2 zur Erfassung von physikalische Größen in Form einer Lichtstrahlung 20 (2), einer Bewegung 22 (2) und eines Schalldrucks mit einem Lichtsensor 10, einem Beschleunigungs-/Lagesensor 12 und einem Schallwandler 14 ausgestattet. Die von den Sensoren 10, 12, 14 gelieferten Messwerte können unmittelbar über die Datenkommunikationseinrichtung 8 übermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich werden die Messwerte in einer Auswerteeinrichtung 16 analysiert und dann in Form eines Analyseergebnisses als (Warn-)Meldung, gegebenenfalls mit Hinweis auf ein bestimmtes, die Änderung der physikalischen Größen verursachendes Ereignis, übermittelt.
In 2 ist die erfindungsgemäße stationäre elektrische Einrichtung 2 nach einer äußeren Einwirkung dargestellt. Das Gehäuse 4 der elektrischen Einrichtung 2 ist beschädigt, sodass die Lichtstrahlung 20 in das Gehäuseinnere eindringt und von dem Lichtsensor 10 erfasst wird.
Der Beschleunigungs-/Lagesensor 12 erkennt die Bewegung 22 der elektrischen Einrichtung 2 und der Schallwandler 14 hat die durch die äußere Einwirkung ausgelösten Schallwellen detektiert.
Die von den Sensoren 10, 12, 14 erzeugten Messwerte werden in der Auswerteeinrichtung 16 zusammengeführt, um ein genaues Bild des verursachenden Ereignisses zu gewinnen. Möglich ist aber auch ein Verzicht auf die automatische Auswertung mit Datenzusammenführung und stattdessen nur den Messwert/die Messwerte der erfassten physikalischen Größe(n) 20, 22 oder nur eine Meldung zu übermitteln, dass eine Änderung einer erfassten physikalischen Größe stattgefunden hat.

Claims

Verfahren zur Erkennung von Beschädigungen an einer stationären elektrischen Einrichtung (2), die in einem Außenbereich installiert ist und ein Gehäuse (4), welches elektrische und elektromechanische Bauelemente (6) umschließt, sowie eine Datenkommunikationseinrichtung (8) aufweist, umfassend die Verfahrensschritte: – Erfassen einer physikalischen Größe (20, 22) mittels eines in dem Gehäuse angebrachten Sensors (10, 12, 14), – Übermitteln eines Messwertes der erfassten Größe (20, 22) und/oder einer von dem Messwert abgeleiteten Größe mittels der Datenkommunikationseinrichtung (8).
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Auswerten eines zeitlichen Verlaufs der erfassten physikalischen Größe (20, 22) mittels einer Auswerteeinrichtung (16) zur Bestimmung eines mit dem Auftreten der physikalischen Größe (20, 22) verbundenen Ereignisses.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Erfassen mehrerer unterschiedlicher physikalischer Größen (20, 22) und ein kombiniertes Auswerten von zeitlichen Verläufen der unterschiedlichen erfassten physikalischen Größen (20, 22).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Erfassen einer Lichtstrahlung (20) mittels eines Lichtsensors (10) im Fall, dass das Gehäuse (4) ein lichtundurchlässiges, geschlossenes Gehäuse ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Erfassen eines Schallereignisses mittels eines Schallwandlers (14).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Erfassen einer Bewegung (22) der elektrischen Einrichtung (2) mittels eines Beschleunigungs- oder Lagesensors (12).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Erfassen einer Temperatur innerhalb des Gehäuses (4) mittels eines Temperatursensors.
Stationäre elektrische Einrichtung (2), die in einem Außenbereich installiert ist, mit einem Gehäuse (4), welches elektrische und elektromechanische Bauelemente (6) umschließt, und mit einer Datenkommunikationseinrichtung (8), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse ein Sensor (10, 12, 14) zur Erfassung einer physikalischen Größe (20, 22) angebracht ist.
Stationäre elektrische Einrichtung (2) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung (16), die zur Bestimmung eines mit dem Auftreten der physikalischen Größe (20, 22) verbundenen Ereignisses einen zeitlichen Verlauf der erfassten physikalischen Größe (20, 22) auswertet.
Stationäre elektrische Einrichtung (2) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch mehrere Sensoren (10, 12, 14) zur Erfassung unterschiedlicher physikalischen Größen (20, 22) und dadurch, dass die Auswerteeinrichtung (16) derart ausgeführt ist, dass eine Datenzusammenführung durch kombiniertes Auswerten von zeitlichen Verläufen unterschiedlicher erfasster physikalischer Größen (20, 22) erfolgt.
Stationäre elektrische Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein lichtundurchlässiges, geschlossenes Gehäuse ist und der Sensor als Lichtsensor (10) ausgeführt ist.
Stationäre elektrische Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Schallwandler (14) zur Erkennung eines Schallereignisses ausgeführt ist.
Stationäre elektrische Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Beschleunigungs- oder Lagesensor (12) ausgeführt ist.
Stationäre elektrische Einrichtung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Temperatursensor ausgeführt ist.