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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schließen einer Flüssigkeitsleitung sowie eine Vorrichtung mit einer Steuerung zum Durchführen des Verfahrens. Die Erfindung dient insbesondere der Verhinderung von Wasserschäden durch austretende Flüssigkeiten.
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In Gebäuden ist regelmäßig eine Vielzahl von Wasserleitungen verlegt, die von einer Flüssigkeitsquelle, wie zum Beispiel einem öffentlichen Wasserversorgungsnetz, zu unterschiedlichen Verbrauchern, wie zum Beispiel Sanitärarmaturen, Spülmaschinen oder Waschmaschinen, führen. An diesen Flüssigkeitsleitungen können Leckagen beispielsweise in Form von Rohrbrüchen oder (Mikro-)Rissen entstehen, durch die Flüssigkeit austreten kann. Die austretende Flüssigkeit kann an den Austrittsstellen zu großen Schäden an dem Gebäude, einem Mauerwerk und/oder an Einrichtungen des Gebäudes führen.
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Aus diesem Grund sind bereits eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zum Detektieren von Leckagen an Flüssigkeitsleitungen bekannt. Beispielsweise sind mittels Durchflusssensoren Leckagen mit großen Flüssigkeitsaustritten, wie diese zum Beispiel bei Rohrbrüchen auftreten, detektierbar. Zur Detektion von Tropfleckagen sind zudem Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen ein durch Tropfleckagen verursachter Druckabfall in den Flüssigkeitsleitungen über einen längeren Zeitraum gemessen wird. Bei diesen Messverfahren müssen die Flüssigkeitsleitungen beispielsweise mit einem Ventil über einen längeren Zeitraum (z. B. ca. 15 Minuten) geschlossen werden, damit während dieser Zeit der Verlauf eines Drucks in den Flüssigkeitsleitungen gemessen werden kann. Wird eine Leckage durch eine Messung einer Flüssigkeitsströmung und/oder eines Druckabfalls detektiert, kann das Ventil zur Verhinderung von Wasserschäden geschlossen bleiben.
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Bei den Ventilen kann es sich um normal offene Magnetventil handeln, d. h. um Ventile, die bei Anliegen einer elektrischen Spannung schließen und ansonsten geöffnet sind (sogenannte monostabile Ventile). Dies führt dazu, dass sich die Ventile bei einem Stromausfall automatisch wieder öffnen. Sobald der Stromausfall behoben bzw. eine Energieversorgung für die Vorrichtung wiederhergestellt ist, ist der Vorrichtung nicht mehr bekannt, dass das Ventil geschlossen sein sollte. Hierdurch können trotz zuvor detektierter Leckage Wasserschäden entstehen.
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Aufgabe der Erfindung ist, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Schließen einer Flüssigkeitsleitung anzugeben, mit dem Wasserschäden besser vermieden werden können. Darüber hinaus soll auch eine Vorrichtung zum Detektieren einer Leckage einer Flüssigkeitsleitung angegeben werden, mit der Wasserschäden besser vermieden werden können.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Hierzu trägt ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Schließen einer Flüssigkeitsleitung bei, das zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a) Schließen der Flüssigkeitsleitung mittels eines Ventils der Vorrichtung durch eine Steuerung; und
- b) Speichern eines Betriebszustands des Ventils in einem Datenspeicher.
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Die Vorrichtung dient dem Schließen einer Flüssigkeitsleitung, die insbesondere zumindest teilweise in einer Verbrauchseinheit, wie zum Beispiel einem Gebäude, einer Wohnung oder einem Hotelzimmer, von einer Flüssigkeitsquelle, wie zum Beispiel einem öffentlichen Wasserversorgungsnetz, zu zumindest einem Verbraucher, wie zum Beispiel einer Sanitärarmatur, einer Spülmaschine oder einer Waschmaschine, verläuft. Die Flüssigkeitsleitung besteht insbesondere zumindest teilweise aus Metall, wie zum Beispiel Kupfer. Die Flüssigkeitsleitung weist zudem insbesondere einen Durchmesser von 10 mm (Millimeter) bis 30 mm auf. Die Vorrichtung ist bevorzugt in der Flüssigkeitsleitung angeordnet. Hierzu kann die Vorrichtung einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss für die Flüssigkeitsleitung aufweisen, an die die Flüssigkeitsleitung insbesondere mittels einer Schraubverbindung befestigbar ist. Hierdurch kann die Flüssigkeit durch den ersten Anschluss in die Vorrichtung einfließen und über einen Flüssigkeitskanal in der Vorrichtung zu dem zweiten Anschluss geführt werden, über den die Flüssigkeit die Vorrichtung wieder verlässt.
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In Schritt a) kann die Flüssigkeitsleitung mittels eines Ventils der Vorrichtung geschlossen werden, wobei dieser Schließvorgang durch eine Steuerung der Vorrichtung initiiert und/oder kontrolliert werden kann. Das Ventil befindet sich bevorzugt in dem Flüssigkeitskanal der Vorrichtung. Bei dem Ventil handelt es sich insbesondere um ein normal offenes Ventil, insbesondere nach Art eines Magnetventils, das elektrisch betätigbar ist. Weiterhin ist das Ventil durch die Steuerung betätigbar, wobei geeignete Signalleitungen (z. B. per Kabel und/oder Funk) vorgesehen sind. Bei der Steuerung handelt es sich insbesondere um zumindest einen Mikrocontroller. Die Steuerung kann ein Steuersignal senden, bei dem es sich insbesondere um ein elektrisches Signal, elektronisches Signal und/oder Datensignal handelt, mittels dem das Ventil und/oder ein Aktor des Ventils steuerbar ist. Das Steuersignal, beispielsweise ein Schließsignal zum Schließen des Ventils oder ein Öffnensignal zum Öffnen des Ventils, kann beispielsweise mittels einer Taste der Vorrichtung, einer Cloud-Einrichtung und/oder einer App auf einem Smartphone (manuell) durch einen Benutzer initiiert werden. Das Ventil wird insbesondere geschlossen, wenn eine Leckage in der Flüssigkeitsleitung festgestellt wurde, und geöffnet, wenn die Leckage wieder behoben wurde.
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Gemäß Schritt b) kann der (aktuelle) Betriebszustand des Ventils (fortlaufend, periodisch oder zu einem vordefinierten Zeitpunkt) in einem Datenspeicher gespeichert werden. Insbesondere wird der zeitlich letzte bekannte Betriebszustand des Ventils in dem Datenspeicher gespeichert. Bei dem Betriebszustand des Ventils kann es sich insbesondere um die Betriebszustände „Ventil geöffnet“ und „Ventil geschlossen“ handeln. Insbesondere können in dem Datenspeicher auch die an das Ventil durch die Steuerung gesendeten Steuerbefehle zum Schließen oder Öffnen des Ventils (beispielsweise das Schließsignal oder ein sprechendes Öffnensignal) gespeichert bzw. protokolliert werden. Bei dem Datenspeicher handelt es sich insbesondere um einen nicht-flüchtigen Datenspeicher, beispielsweise nach Art eines Halbleiterspeichers, mittels dem Daten längere Zeit, zum Beispiel mindestens einen Tag, ohne Anliegen einer Betriebsspannung speicherbar sind. Die Steuerung kann hierdurch nach einem Stromausfall oder nach einem Abschalten und Wiedereinschalten der Vorrichtung den Sollzustand des Betriebszustands des Ventils bzw. den letzten Betriebszustand des Ventils in dem Datenspeicher abfragen und ein entsprechendes Steuersignal an das Ventil senden. War das Ventil vor dem Stromausfall oder vor dem Abschalten der Vorrichtung geschlossen, kann hierdurch verhindert werden, dass das Ventil nach dem Stromausfall oder nach dem Wiedereinschalten der Vorrichtung geöffnet bleibt und dadurch größere Wasserschäden entstehen.
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Bei einem „Restart“ des Systems, beispielsweise nach einer Reparatur, einer Wartung, einem Stromausfall oder dergleichen, kann der zuletzt vorliegende Ventilzustand abgerufen und/oder das System entsprechend eingestellt werden.
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Zudem kann in Schritt a) die Flüssigkeitsleitung geschlossen werden, wenn mittels der Vorrichtung eine Leckage in der Flüssigkeitsleitung detektiert wird.
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Eine Leckage in der Flüssigkeitsleitung kann durch Ermittlung eines aktuellen Flussparameters und einem Vergleich mit vorgegebenen Grenz- oder Schwellwerten erfolgen. So kann beispielsweise das Überschreiten eines vorgegebenen (ggf. gemittelten) Maximalwertes (Massenstrom/Zeit; Strömungsgeschwindigkeit, etc.) und/oder ein unübliches Strömungsprofil auf eine Leckage hinweisen.
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Zum Detektieren einer Leckage beziehungsweise Tropfleckage an der Flüssigkeitsleitung kann die Flüssigkeitsleitung beispielsweise mit dem Ventil geschlossen werden. Hierdurch wird der zumindest eine Verbraucher der Flüssigkeit, bei der es sich insbesondere um Wasser handeln kann, von der Flüssigkeitsquelle getrennt und zwischen dem geschlossenen Ventil und dem (geschlossenen) zumindest einen Verbraucher ein Druckraum in der Flüssigkeitsleitung gebildet.
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In diesem getrennten Zustand kann ein erster Druckabfall in dem Druckraum der Flüssigkeitsleitung bestimmt werden. Dies erfolgt z. B. durch eine Messung des Drucks in dem Druckraum über einen vorgegebenen Messzeitraum, wobei es sich bei dem Druckabfall um das Gefälle des Drucks in dem Messzeitraum handelt. Die Messung des Drucks erfolgt insbesondere mit einem Drucksensor, der an der Flüssigkeitsleitung und/oder in dem Druckraum der Flüssigkeitsleitung angeordnet ist. Nach Abschluss der Bestimmung des ersten Druckabfalls kann das Ventil wieder geöffnet und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne zum erneuten Bilden des Druckraums in der Flüssigkeitsleitung wieder geschlossen werden. Nach dem erneuten Schließen der Flüssigkeitsleitung kann in dem Druckraum der Flüssigkeitsleitung ein zweiter Druckabfall bestimmt werden. Die Bestimmung des zweiten Druckabfalls erfolgt bevorzugt auf gleiche Weise wie die Bestimmung des ersten Druckabfalls. Nach Abschluss der Bestimmung des zweiten Druckabfalls kann der erste Druckabfall mit dem zweiten Druckabfall verglichen werden. Der Vergleich erfolgt insbesondere mit der Steuerung, die insbesondere datenleitend mit dem Drucksensor verbunden ist. Sind der erste Druckabfall und der zweite Druckabfall (im Wesentlichen) identisch, lässt dies auf eine Tropfleckage schließen. Sind demgegenüber der erste Druckabfall und der zweite Druckabfall verschieden, lässt dies auf eine gewollte Flüssigkeitsentnahme an dem zumindest einem Verbraucher schließen. Eine Tropfleckage liegt in diesem Fall nicht vor. Durch den Vergleich des ersten Druckabfalls und des zweiten Druckabfalls sind daher Tropfleckagen mit Flüssigkeitsaustritten von insbesondere bis 0,7 l/min, bevorzugt 0,3 l/h bis 0,7 l/min, detektierbar.
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Bei einem Neustart der Vorrichtung kann der in dem Datenspeicher gespeicherte Betriebszustand des Ventils durch die Steuerung der Vorrichtung abgefragt und ein Steuersignal zur Einstellung des gespeicherten Betriebszustands des Ventils durch die Steuerung an das Ventil gesendet werden.
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So kann ein Benutzer beispielsweise das Ventil geschlossen haben, weil er über einen längeren Zeitraum abwesend ist. Im Falle einer Stromunterbrechung könnte das Ventil automatisch wieder in den üblicherweise offenen Zustand überführt werden. Ist Strom wieder verfügbar, können die Zustandsgrößen vor der Stromunterbrechung abgefragt und eingestellt werden, so dass in diesem Fall das Ventil erneut geschlossen wird. Auf diese Weise ist eine erhöhte Sicherheit aufrechterhalten, bis der Benutzer das Ventil selbst wieder öffnet.
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In Schritt b) kann der Betriebszustand des Ventils in dem Datenspeicher einer Cloud-Einrichtung gespeichert werden. Bei der Cloud-Einrichtung handelt es sich insbesondere um einen Server, der außerhalb der Verbrauchseinheit angeordnet ist. Die Steuerung kann mit der Cloud-Einrichtung beispielsweise über einen Netzwerkrouter und/oder eine Internetverbindung verbunden sein. Weiterhin kann auch die Steuerung der Vorrichtung in der Cloud-Einrichtung ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Vorrichtung nicht lokal, sondern aus der Ferne gesteuert.
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In Schritt b) kann der Zeitpunkt des Sendens eines Steuersignals an das Ventil in dem Datenspeicher gespeichert werden. Hierdurch kann z. B. nach einem Stromausfall oder einem Wiedereinschalten der Vorrichtung eine zeitliche Dauer bestimmt werden, über die das Ventil möglicherweise ungewollt geöffnet war.
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Es ist möglich, dass ein Energieversorgungszustand der Vorrichtung überwacht wird. Hierzu kann die Steuerung beispielsweise kontinuierlich oder diskontinuierlich prüfen, ob die Vorrichtung mit ausreichend elektrischer Energie versorgt wird bzw. ist.
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Der Energieversorgungszustand kann durch eine Cloud-Einrichtung überwacht werden. Hierzu kann die Cloud-Einrichtung beispielsweise kontinuierlich oder diskontinuierlich prüfen, ob die Vorrichtung mit ausreichend elektrischer Energie versorgt wird bzw. ist.
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Es kann ein Alarmsignal gesendet werden, wenn bei der Überwachung ein Stromausfall detektiert wird. Durch das Alarmsignal kann ein Benutzer oder ein Bewohner der Verbrauchseinheit über den Stromausfall informiert werden. Das Alarmsignal kann beispielsweise per Kabelverbindung oder Funkverbindung an den Netzwerkrouter gesendet werden, der das Alarmsignal per Internetverbindung an die Cloud-Einrichtung weiterleitet. Die Cloud-Einrichtung kann den Benutzer oder Bewohner beispielsweise per Push-Nachricht an ein Smartphone über den Stromausfall informieren.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine Dauer des Stromausfalls bestimmt wird.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend, wird auch eine Vorrichtung zum Detektieren einer Leckage an einer Flüssigkeitsleitung angegeben, die ein Ventil, einen Datenspeicher, einen Durchflusssensor und einen Drucksensor aufweist, die datenleitend mit einer Steuerung verbunden sind, wobei die Steuerung zur Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
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Mittels der Vorrichtung ist beispielsweise ein Wasserverbrauch in der Verbrauchseinheit bestimmbar, sodass eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, verbrauchsabhängig abrechenbar ist. Die Vorrichtung ist insbesondere in einer Flüssigkeitsleitung angeordnet, über die die Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle zu zumindest einem Verbraucher führbar ist. Ferner weist die Vorrichtung ein Ventil, mit dem die Flüssigkeitsleitung verschließbar ist, einen Datenspeicher, in dem ein Betriebszustand des Ventils speicherbar ist, einen Durchflusssensor, mit dem ein Flüssigkeitsdurchfluss durch die Flüssigkeitsleitung bestimmbar ist, und einen Drucksensor, mit dem ein Druck beziehungsweise Druckverlauf in der Flüssigkeitsleitung bestimmbar ist, auf, die datenleitend (per Kabelverbindung und/oder Funkverbindung) mit einer Steuerung verbunden sind. Bei der Steuerung handelt es sich insbesondere um einen Mikrocontroller. Die Steuerung ist zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet und vorgesehen. Für weitere Einzelheiten wird auf die Beschreibung des Verfahrens verwiesen.
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Das hier vorgeschlagene Konzept kann mit einem auf einem Computer ausgeführten Verfahren, umfassend teilweise oder vollständig die hier vorgeschlagenen Schritte, realisiert sein.
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Weiter wird ein System zur Datenverarbeitung vorgeschlagen, welches eine Recheneinheit bzw. einen Prozessor umfasst, der so angepasst und/oder konfiguriert ist, dass sie bzw. er teilweise oder vollständig die Schritte des hier vorgeschlagenen Verfahrens ausführt.
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Es wird auch ein Computerprogramm bzw. ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, teilweise oder vollständig die Schritte des hier vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen.
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Auch wird ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, teilweise oder vollständig die Schritte des hier vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen.
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Die Merkmale zur Charakterisierung des Verfahrens können auch zur Spezifizierung der Vorrichtung und/oder des Computers und/oder des Computerprogramms und/oder des computerlesbares Speichermedium herangezogen werden, und umgekehrt.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigt beispielhaft und schematisch:
- 1: eine Verbrauchseinheit mit einer Vorrichtung.
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Die 1 zeigt schematisch eine Verbrauchseinheit 12 mit einer Vorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 ist in einer Flüssigkeitsleitung 2 angeordnet, mittels der Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle 9 zu einem Verbraucher 10 führbar ist. Die Vorrichtung 1 weist ein Ventil 3 nach Art eines normal offenen Magnetventils auf, mittels dem die Flüssigkeitsleitung 2 zum Bilden eines Druckraums 11 in der Flüssigkeitsleitung 2 schließbar ist. Der Druckraum 11 erstreckt sich dabei von dem Ventil 3 bis zu dem Verbraucher 10. Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen Drucksensor 8 auf, mittels dem ein Druck und somit ein Druckabfall in dem Druckraum 11 nach dem Schließen der Flüssigkeitsleitung 2 mit dem Ventil 3 bestimmbar ist. Das Schließen der Flüssigkeitsleitung 2 mit dem Ventil 3 erfolgt, wenn durch einen Durchflusssensor 7 der Vorrichtung 1 ermittelt wurde, dass keine Flüssigkeitsentnahme über die Flüssigkeitsleitung 2 aus der Flüssigkeitsquelle 9 durch den Verbraucher 10 erfolgt. Das Ventil 3, der Durchflusssensor 7 und der Drucksensor 8 sind datenleitend mit einer Steuerung 4 der Vorrichtung 1 drahtlos oder per Funkverbindung verbunden, sodass mittels der Steuerung 4 eine Leckage in der Flüssigkeitsleitung 2 detektierbar ist. Bei Detektion einer Leckage in der Flüssigkeitsleitung 2 sendet die Steuerung 4 ein Steuersignal zum Schließen des Ventils 3 an das Ventil 3 und speichert den Betriebszustand des Ventils 3 in einem Datenspeicher 5 der Vorrichtung 1. Weiterhin kann die Steuerung 4 den Betriebszustand des Ventils 3 über einen Netzwerkrouter 13 und eine Internetverbindung 14 an eine Cloud-Einrichtung 6 senden.
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Mit der vorliegenden Erfindung können Wasserschäden eingedämmt bzw. besser verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Flüssigkeitsleitung
- 3
- Ventil
- 4
- Steuerung
- 5
- Datenspeicher
- 6
- Cloud-Einrichtung
- 7
- Durchflusssensor
- 8
- Drucksensor
- 9
- Flüssigkeitsquelle
- 10
- Verbraucher
- 11
- Druckraum
- 12
- Verbrauchseinheit
- 13
- Netzwerkrouter
- 14
- Internetverbindung
