DE102018130975A1 - Process for the maintenance of a field device of automation technology - Google Patents

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Volker Frey
Benedikt Schumann
Thomas Moore
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Instandhalten eines Feldgeräts (FG) der Automatisierungstechnik, wobei das Feldgerät (FG) zumindest eine physikalische Variable eines Messmediums (MM) erfasst und/oder Größen eines verfahrenstechnischen Prozesses beeinflusst, wobei das Feldgerät (FG) einen Energiespeicher (ES1) mit einer endlichen Energiemenge aufweist, welcher Energiespeicher (ES1) das Feldgerät (FG) mit seiner zum Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgt, umfassend:- Erstellen einer Wartungsnotifikation (WN), falls die aktuelle Energiemenge des Energiespeichers (ES1) einen definierten Wert unterschreitet;- Übermitteln der Wartungsnotifikation (WN) an eine mobile Transporteinheit (MT);- Bewegen der mobilen Transporteinheit (MT) zu dem Feldgerät (FG), wobei das Bewegen eine Grobortung des Feldgeräts (FG) und eine der Grobortung nachfolgende Feinortung des Feldgeräts (FG) umfasst; und- Laden des Energiespeichers (ES1) mit einer Energiemenge durch die mobile Transporteinheit (MT) oder Ersetzen des Energiespeichers (ES1) mit einem geladenen Ersatzenergiespeicher durch die mobile Transporteinheit (MT).The invention relates to a method for maintaining a field device (FG) of automation technology, the field device (FG) detecting at least one physical variable of a measuring medium (MM) and / or influencing variables of a process engineering process, the field device (FG) having an energy store (ES1 ) with a finite amount of energy, which energy store (ES1) supplies the field device (FG) with its electrical energy required for operation, comprising: - creating a maintenance notification (WN) if the current amount of energy of the energy store (ES1) falls below a defined value; - Transmission of the maintenance notification (WN) to a mobile transport unit (MT); - Moving the mobile transport unit (MT) to the field device (FG), the movement being a rough location of the field device (FG) and a subsequent fine location of the field device (FG ) includes; and charging the energy store (ES1) with an amount of energy by the mobile transport unit (MT) or replacing the energy store (ES1) with a charged replacement energy store by the mobile transport unit (MT).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Instandhalten eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik, wobei das Feldgerät zumindest eine physikalische Variable eines Messmediums erfasst und/oder Größen eines verfahrenstechnischen Prozesses beeinflusst, wobei das Feldgerät einen Energiespeicher mit einer endlichen Energiemenge aufweist, welcher Energiespeicher das Feldgerät mit seiner zum Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgtThe invention relates to a method for the maintenance of a field device of automation technology, wherein the field device detects at least one physical variable of a measuring medium and / or influences variables of a process engineering process, the field device having an energy store with a finite amount of energy, which energy store the field device with for operation required electrical energy supplied

Aus dem Stand der Technik sind bereits Feldgeräte bekannt geworden, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Automatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierung werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Sensoreinheiten. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, pH-Messung, Füllstandmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktorsysteme verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.Field devices which are used in industrial systems have already become known from the prior art. Field devices are widely used in automation technology as well as in production automation. In principle, field devices are all devices that are used close to the process and that supply or process process-relevant information. Field devices are used to record and / or influence process variables. Sensor units are used to record process variables. These are used, for example, for pressure and temperature measurement, conductivity measurement, flow measurement, pH measurement, level measurement, etc. and record the corresponding process variables pressure, temperature, conductivity, pH value, level, flow rate, etc. Actuator systems are used to influence process variables. These are, for example, pumps or valves that can influence the flow of a liquid in a pipe or the level in a container. In addition to the measuring devices and actuators mentioned above, field devices are also understood to mean remote I / Os, radio adapters or generally devices which are arranged at the field level.

In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über Kommunikationsnetzwerke wie beispielsweise Feldbusse (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.) mit übergeordneten Einheiten verbunden. Bei den übergeordneten Einheiten handelt es sich um Steuereinheiten, wie beispielsweise eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung), einem PLS (Prozessleitsystem) oder Cloud (Datenbank, welche über das Internet kontaktierbar ist). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Datenspeicherung und Datenauswertung, sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Die von den Feldgeräten, insbesondere von den Sensoreinheiten, erfassten Messwerte werden über das jeweilige Bussystem an eine (oder gegebenenfalls mehrere) übergeordnete Einheit(en) übermittelt, die die Messwerte gegebenenfalls weiterverarbeiten und an den Leitstand oder weitere Systeme der Anlage weiterleiten. Der Leitstand und die weiteren Systeme dienen zur Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung, Prozessoptimierung, Wartung, Datenanalyse und Prozessteuerung über die übergeordneten Einheiten. Daneben ist auch eine Datenübertragung von der übergeordneten Einheit über das Bussystem an die Feldgeräte erforderlich, insbesondere zur Konfiguration und Parametrierung von Feldgeräten sowie zur Ansteuerung von Aktoren.In modern industrial plants, field devices are usually connected to higher-level units via communication networks such as field buses (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, etc.). The higher-level units are control units, such as a PLC (programmable logic controller), a PLS (process control system) or cloud (database that can be contacted via the Internet). The higher-level units are used, among other things, for process control, data storage and data evaluation, and for commissioning the field devices. The measured values recorded by the field devices, in particular by the sensor units, are transmitted via the respective bus system to one (or possibly several) higher-level unit (s), which process the measured values if necessary and forward them to the control center or other systems in the system. The control center and the other systems are used for process visualization, process monitoring, process optimization, maintenance, data analysis and process control via the higher-level units. In addition, data transmission from the higher-level unit via the bus system to the field devices is required, in particular for the configuration and parameterization of field devices and for the control of actuators.

Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung hinsichtlich der Schlagworte „Internet of Things (loT)“ und „Industrie 4.0“, welche auch vor Komponenten von Prozessanlagen nicht Halt macht, besteht ein erhöhter Bedarf, Daten von Feldgeräte, insbesondere Messdaten, Diagnosedaten, Parameterwerte, etc. an zentraler Stelle verfügbar zu machen und aus diesen Daten einen Mehrwert zu schaffen (Schlagworte hierfür sind „Big Data Analysis“, „Predictive Maintenance“, etc.). Unter der zentralen Stelle wird häufig eine über das Internet kontaktierbare Datenbank, insbesondere eine sogenannte Cloud-fähige Datenbank, verstanden.In the course of advancing digitization with regard to the keywords "Internet of Things (loT)" and "Industry 4.0", which does not stop at components of process plants, there is an increased need, data from field devices, especially measurement data, diagnostic data, parameter values, etc. to make it available at a central location and to create added value from this data (keywords for this are "Big Data Analysis", "Predictive Maintenance", etc.). The central location is often understood to mean a database that can be contacted via the Internet, in particular a so-called cloud-compatible database.

Heutzutage werden die Daten der Feldgeräte, anstelle dass die Feldgeräte - wie herkömmlich bekannt - in einem drahtgebundenen Feldbusnetzwerk eingesetzt sind, oft drahtlos übertragen, insbesondere wenn sich die Feldgeräte an beweglichen und/oder schwer zugänglichen Orten befinden. Die Feldgeräte werden hierbei über autarke Energiequellen mit der zum Betrieb benötigten elektrischen Energie versorgt. Zur Stromversorgung werden endliche Energiequellen wie beispielsweise Batterien, oder zumindest kurzzeitig kontinuierliche Energiequellen wie Solarzellen oder das sogenannte „Energy-Harvesting“ verwendet.Nowadays, instead of the field devices being used in a wired fieldbus network, as is conventionally known, the data of the field devices are often transmitted wirelessly, especially if the field devices are located in movable and / or difficult to access locations. The field devices are supplied with the electrical energy required for operation via self-sufficient energy sources. Finite energy sources such as batteries or at least briefly continuous energy sources such as solar cells or so-called "energy harvesting" are used for the power supply.

Solarzellen weisen aber das Problem auf, dass die Energie der Sonne nicht uneingeschränkt jederzeit zur Verfügung steht. „Energy-Harvesting“ hat die Einschränkung, dass die Energiegewinnung mittels diesem nur unter bestimmten Umgebungsbedingungen möglich ist, beispielsweise bei hohen Temperaturdifferenzen unter Verwendung eines Peltierelements.However, solar cells have the problem that the energy of the sun is not always available without restrictions. “Energy harvesting” has the restriction that energy can only be obtained using it under certain environmental conditions, for example at high temperature differences using a Peltier element.

Ein Austauschen, bzw. Aufladen von Batterien, bzw. Akkumulatoren erfordert aktuell einen hohen manuellen Aufwand, insbesondere dann, wenn sich ein Feldgerät an einem beweglichen und/oder schwer zugänglichen Ort befindet.Replacing or charging batteries or accumulators currently requires a high level of manual effort, especially when a field device is located in a movable and / or difficult to access place.

Bei einer drahtlosen Datenübertragung (z.B. unter Verwendung des drahtlosen Industrieprotokolls Wireless-HART) hängt die benötigte elektrische Energie direkt von der Datenrate ab. Soll ein Wert einer Prozessvariablen jede Minute übertragen werden, benötigt dies bedeutend mehr Energie, als wenn der Wert der Prozessvariablen beispielsweise nur jede Stunde oder einmal pro Tag übertragen wird. Bei einer konstant kleinen Übertragungsrate (z.B. einmal pro Stunde) gehen aber in der Regel Informationen verloren, da nicht bekannt ist, wie sich die Prozessvariable zwischen den zwei Übertragungen (bzw. den beiden erhobenen Werten) verhalten hat. Dem Empfänger der übertragenen Daten fehlen diese Informationen, um den Verlauf der Prozessvariablen korrekt nachbilden zu können. Im Falle, dass die im Energiespeicher zur Verfügung stehende Energie zur Neige geht, fährt das Feldgerät oftmals die Messrate und die Übertragungsrate der Messwerte herunter, um Energie zu sparen und um für einen längeren Zeitraum zur Verfügung zu stehen.In the case of wireless data transmission (for example using the wireless industrial protocol Wireless-HART), the electrical energy required depends directly on the data rate. If a value of a process variable is to be transmitted every minute, this requires significantly more energy than if the value of the process variable is only transmitted every hour or once a day, for example. With a constantly low transmission rate (eg once an hour) information is usually passed lost because it is not known how the process variable behaved between the two transfers (or the two values collected). This information is missing from the recipient of the transmitted data in order to be able to correctly reproduce the course of the process variables. In the event that the energy available in the energy store is running low, the field device often shuts down the measuring rate and the transmission rate of the measured values in order to save energy and to be available for a longer period of time.

Ausgehend von dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verfügbarkeit eines Messgeräts ohne Einbußen der Übertragungsrate der Messwerte über einen längeren Zeitraum zu erhalten.Based on this problem, the object of the invention is to maintain the availability of a measuring device over a longer period of time without losing the transmission rate of the measured values.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Instandhalten eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik gelöst, wobei das Feldgerät zumindest eine physikalische Variable eines Messmediums erfasst und/oder Größen eines verfahrenstechnischen Prozesses beeinflusst, wobei das Feldgerät einen Energiespeicher mit einer endlichen Energiemenge aufweist, welcher Energiespeicher das Feldgerät mit seiner zum Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgt, umfassend:

  • - Erstellen einer Wartungsnotifikation, falls die aktuelle Energiemenge des Energiespeichers einen definierten Wert unterschreitet;
  • - Übermitteln der Wartungsnotifikation an eine mobile Transporteinheit;
  • - Bewegen der mobilen Transporteinheit zu dem Feldgerät, wobei das Bewegen eine Grobortung des Feldgeräts und eine der Grobortung nachfolgende Feinortung des Feldgeräts umfasst; und
  • - Laden des Energiespeichers mit einer Energiemenge durch die mobile Transporteinheit oder Ersetzen des Energiespeichers mit einem geladenen Ersatzenergiespeicher durch die mobile Transporteinheit.
The object is achieved by a method for maintaining a field device of automation technology, the field device detecting at least one physical variable of a measuring medium and / or influencing variables of a process engineering process, the field device having an energy store with a finite amount of energy, which energy store the field device with its electrical power required for operation, including:
  • - Creation of a maintenance notification if the current amount of energy in the energy store falls below a defined value;
  • - transmission of the maintenance notification to a mobile transport unit;
  • Moving the mobile transport unit to the field device, the movement comprising a rough location of the field device and a fine location of the field device following the rough location; and
  • - Charging the energy storage device with an amount of energy by the mobile transport unit or replacing the energy storage device with a charged replacement energy storage device by the mobile transport unit.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Feldgerät jederzeit über eine zum Betrieb ausreichende elektrische Energiemenge verfügt. Im Falle, dass die Energiemenge zur Neige geht, wird eine mobile Transporteinheit informiert, welche das Feldgerät autonom ansteuert und mit einer elektrischen Energiemenge versorgt, bzw. den Energiespeicher des Feldgeräts ersetzt. Das Feldgerät kann daher als energieautonom betrachtet werden.The advantage of the method according to the invention is that the field device has a sufficient amount of electrical energy for operation at all times. In the event that the amount of energy is running low, a mobile transport unit is informed, which controls the field device autonomously and supplies it with an electrical amount of energy, or replaces the energy storage device of the field device. The field device can therefore be regarded as energy-autonomous.

Das Aufladen des Energiespeichers, bzw. das Ersetzten des Energiespeichers ist mit keinem manuellen Aufwand verbunden, das bedeutet, es ist kein Servicetechniker benötigt, welche umfangreiche technische Kenntnisse sowie passende Dokumentation des Feldgeräts benötigten würde. Auf diese Art und Weise kann der Kosten- und Zeitaufwand reduziert werden.Charging the energy store or replacing the energy store is not associated with any manual effort, which means that no service technician is required, which would require extensive technical knowledge and appropriate documentation of the field device. In this way, the cost and time can be reduced.

Als mobile Transporteinheit wird ein Gerät bezeichnet, insbesondere ein Roboter oder eine Drohne, welches sich autonom zu einem Ziel bewegen kann und eingestellte Handlungen selbstständig ausführen kann.A device is referred to as a mobile transport unit, in particular a robot or a drone, which can move autonomously to a destination and can carry out set actions independently.

Der Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator, ist als Teil des Feldgeräts ausgestaltet. Alternativ befindet sich der Energiespeicher in einem Adapter, welcher mit dem Feldgerät verbunden ist, beispielsweise entsprechend dem SWA70, welcher von der Anmelderin produziert und vertrieben wird.The energy store, for example a battery or an accumulator, is designed as part of the field device. Alternatively, the energy store is located in an adapter, which is connected to the field device, for example in accordance with the SWA70, which is produced and sold by the applicant.

Feldgeräte, welche im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt werden, sind bereits im einleitenden Teil der Beschreibung beispielhaft beschrieben worden. Im Falle, dass das Feldgerät zum Erfassen von zumindest einer physikalischen Variablen eines Messmediums ausgestaltet ist, weist das Feldgerät eine Sensoreinheit auf, welche zum Erfassen der physikalischen Variable, beispielsweise einem Temperaturwert, einem Druck, einer Dichte, etc. dient. Im Falle, dass das Feldgerät zum Beeinflussen von Größen eines verfahrenstechnischen Prozesses ausgestaltet ist, weist das Feldgerät eine Aktoreinheit auf, beispielsweise ein Ventil, welche zum Beeinflussen der Größen des verfahrenstechnischen Prozesses, beispielsweise dem Einstellen eines Durchflusswerts, dient.Field devices which are mentioned in connection with the method according to the invention have already been described by way of example in the introductory part of the description. In the event that the field device is designed to detect at least one physical variable of a measurement medium, the field device has a sensor unit which is used to detect the physical variable, for example a temperature value, a pressure, a density, etc. In the event that the field device is designed to influence the variables of a process engineering process, the field device has an actuator unit, for example a valve, which is used to influence the variables of the process engineering process, for example the setting of a flow value.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Feldgerät die Wartungsnotifikation erstellt, wobei das Feldgerät die Wartungsnotifikation an eine Serviceplattform, insbesondere eine cloudfähige Serviceplattform, übermittelt, wobei die Serviceplattform die Wartungsnotifikation an die mobile Transporteinheit übermittelt und wobei die Wartungsnotifikation Informationen in Form der aktuell im Energiespeicher befindlichen Energiemenge, einer Identifikationsinformation des Feldgeräts und einer Information bezüglich der Lage, bzw. des Einbaus, des Feldgeräts enthält. Die cloudfähige Serviceplattform ist insbesondere auf einem Server implementiert, welcher kompatibel zur Cloud-Computing-Technologie ist. Unter Cloud Computing wird in diesem Fall das Speichern von Informationen und das Zugreifen auf die gespeicherten Informationen über das Internet verstanden. Die Serviceplattform ermöglicht das Ausführen von Anwendungsapplikationen, beispielsweise ein Asset-Management-System.According to an advantageous development of the method according to the invention, it is provided that the field device creates the maintenance notification, the field device transmitting the maintenance notification to a service platform, in particular a cloud-compatible service platform, the service platform transmitting the maintenance notification to the mobile transport unit and the maintenance notification in the form of information contains the amount of energy currently in the energy store, identification information of the field device and information regarding the position or installation of the field device. The cloud-capable service platform is implemented in particular on a server that is compatible with cloud computing technology. In this case, cloud computing means the storage of information and access to the stored information via the Internet. The service platform enables the execution of application applications, for example an asset management system.

Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die Wartungsnotifikation von der Serviceplattform erstellt wird. Die Serviceplattform hat hierbei Kenntnis von der aktuell im Energiespeicher des Feldgeräts vorhandenen Energiemenge und kann ein notwendiges Aufladen des Energiespeichers vorausberechnen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Feldgerät eine Information über die aktuelle im Energiespeicher vorhandenen Energiemenge in regelmäßigen, oder definierten, Zeitabständen an die Serviceplattform übermittelt. Auf diese Art und Weise kann die Vorausberechnung eines Zeitpunkts für das Laden des Energiespeichers effizient vorgenommen werden. Außerdem kann automatisch eine Wartungsnotifikation ausgelöst werden, falls das Feldgerät die Information nicht übermittelt. So kann ein plötzliches Versagen, Entleeren oder eine Entnahme des Energiespeichers detektiert und behoben werden.Alternatively, it can be provided that the maintenance notification is created by the service platform becomes. The service platform has knowledge of the amount of energy currently present in the energy storage device of the field device and can predict a necessary charging of the energy storage device. In particular, it is advantageous if the field device transmits information about the current amount of energy present in the energy store to the service platform at regular or defined time intervals. In this way, the prediction of a point in time for charging the energy store can be carried out efficiently. In addition, a maintenance notification can be triggered automatically if the field device does not transmit the information. In this way, a sudden failure, emptying or removal of the energy store can be detected and remedied.

Das Feldgerät weist zu diesem Zweck eine Einheit zur drahtlosen Übermittlung von Messwerten des Feldgerät auf, welche Teil des Feldgeräts ist. Alternativ ist die Einheit zur drahtlosen Übertragung von Messwerten des Feldgeräts Teil des oben beschriebenen Adapters. Die Einheit überträgt die Messwerte, ebenso wie die Wartungsnotifikation, über ein drahtloses Netzwerk an zumindest einen weiteren Drahtlosnetzwerkteilnehmer, entsprechend einem der geläufigen Drahtlosprotokolle, beispielsweise WiFi, Bluetooth, ZigBee, etc. Bei dem weiteren Drahtlosnetzwerkteilnehmer handelt es sich direkt um die Serviceeinheit oder um ein Gerät im Sinne eines Gateways, welches die vom Feldgerät empfangenen Informationen an weitere Einheiten, z.B. die Leitstelle der Anlage, und/oder an die Serviceplattform weiterleitet.For this purpose, the field device has a unit for wireless transmission of measured values of the field device, which is part of the field device. Alternatively, the unit for wireless transmission of measured values from the field device is part of the adapter described above. The unit transmits the measured values, as well as the maintenance notification, via a wireless network to at least one further wireless network participant, in accordance with one of the common wireless protocols, for example WiFi, Bluetooth, ZigBee, etc. The further wireless network participant is directly the service unit or a Device in the sense of a gateway which transmits the information received from the field device to other units, e.g. forwarding the control center of the system and / or to the service platform.

Die mobile Transporteinheit weist zu diesem Zweck eine Einheit zu drahtlosen Übermittlung von Daten von und zur Serviceplattform, insbesondere eine Wifi-Schnittstelle oder eine Schnittstelle zur Mobilfunkkommunikation, auf.For this purpose, the mobile transport unit has a unit for wireless transmission of data from and to the service platform, in particular a wifi interface or an interface for mobile radio communication.

Der Serviceplattform muss insbesondere bekannt sein, welche Energiemenge der Energiespeicher des Feldgeräts zum Aufladen benötigt. Insbesondere kann dies dadurch realisiert werden, dass der Serviceplattform die maximale Kapazität des Energiespeichers bekannt ist. Die zum Aufladen des Energiespeichers benötigte Energiemenge wird dann durch Berechnen der Differenz der maximalen Kapazität des Energiespeichers und der aktuell im Energiespeicher befindlichen Energiemenge (die Information hierüber ist in der Wartungsnotifikation enthalten) bestimmt. Alternativ ist in der Wartungsinformation eine Information über die zum Aufladen des Energiespeichers benötigte Energiemenge enthalten.The service platform must in particular be aware of the amount of energy that the energy storage device of the field device requires for charging. In particular, this can be achieved in that the service platform knows the maximum capacity of the energy store. The amount of energy required to charge the energy store is then determined by calculating the difference between the maximum capacity of the energy store and the amount of energy currently in the energy store (the information about this is contained in the maintenance notification). Alternatively, the maintenance information contains information about the amount of energy required to charge the energy store.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Serviceplattform eine Priorisierung aller eingehenden Wartungsnotifikationen anhand der in der jeweiligen Wartungsnotifikation enthaltenen Informationen vornimmt und wobei die Serviceplattform die Wartungsnotifikationen nacheinander entsprechend deren jeweiligen Priorisierung an die mobile Transporteinheit übermittelt. Die Serviceplattform, bzw. die auf der Serviceplattform ausgeführte Anwendungsapplikation, hat hierfür Kenntnis über zur Verfügung stehende mobile Transporteinheiten, deren aktuellen Standort und deren aktuelle Eigenschaften (Ladungsniveaus der Energiespeicher der Transporteinheiten, Fortbewegungsmöglichkeiten (per Luft, per Wasser und/oder über Land), der räumlichen Dimensionen der mobilen Transporteinheiten, etc.). Im Falle, dass mehrere mobile Transporteinheiten zur Verfügung stehen, wird die jeweils geeignetste Transporteinheit, abhängig von dem Standort des Feldgeräts, ausgewählt.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the service platform prioritizes all incoming maintenance notifications on the basis of the information contained in the respective maintenance notification, and the service platform transmits the maintenance notifications to the mobile transport unit in succession in accordance with their respective prioritization. For this purpose, the service platform, or the application application executed on the service platform, has knowledge of the available mobile transport units, their current location and their current properties (charge levels of the energy storage units of the transport units, means of transportation (by air, water and / or over land), the spatial dimensions of the mobile transport units, etc.). In the event that several mobile transport units are available, the most suitable transport unit is selected depending on the location of the field device.

Die Priorisierung erfolgt beispielsweise anhand der verbleibenden Energiemenge eines Feldgeräts, bzw. die zu erwartende Restbetriebsdauer, bis ein Feldgerät sich abschaltet. Je kürzer die zu erwartende Restbetriebsdauer, desto höher wird das jeweilige Feldgerät priorisiert. Alternativ wird die Kritikalität eines Feldgeräts zu Priorisierung verwendet. Je höher die Kritikalität eines Feldgeräts bewertet ist, desto höher wird das jeweilige Feldgerät priorisiert. Die Kritikalität wird von der Applikation eines Feldgeräts definiert. Eine hohe Kritikalität ist beispielsweise dann gegeben, wenn der Ausfall eines Feldgeräts einen Schaden an Sachen und Personen bedeuten könnte, beispielsweise durch Überlaufen eines Behälters mit aggressivem Messmedium.The prioritization takes place, for example, on the basis of the remaining amount of energy of a field device, or the expected remaining operating time until a field device switches off. The shorter the expected remaining operating time, the higher the priority of the respective field device. Alternatively, the criticality of a field device is used for prioritization. The higher the criticality of a field device is rated, the higher the respective field device is prioritized. The criticality is defined by the application of a field device. A high level of criticality is given, for example, if the failure of a field device could mean damage to things and people, for example by overflowing a container with an aggressive measuring medium.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass sich die mobile Transporteinheit im Zuge der Grobortung mittels GPS oder Ausnutzung eines Triangulationsverfahrens in Richtung des Feldgeräts bewegt. Anhand der in der Wartungsnotifikation enthaltenen Information bezüglich der Lage des Feldgeräts (bspw. einer GPS-Ortsposition) bewegt sich die Transporteinheit selbstständig in Richtung des Feldgeräts. Grobortung bedeutet im Zusammenhang der Erfindung, dass sich das mobile Transportgerät nach erfolgter Bewegung in unmittelbarer bis kurzer Entfernung zu dem Feldgerät befindet. Das Auffinden des Feldgeräts mittels GPS kann beispielsweise, GPS-bedingt, mit einer Genauigkeit von wenigen Metern erfolgen, abhängig von den Umgebungsbedingungen des Feldgeräts.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the mobile transport unit moves in the direction of the field device in the course of the rough localization by means of GPS or by using a triangulation method. Based on the information contained in the maintenance notification regarding the position of the field device (for example a GPS location position), the transport unit moves independently in the direction of the field device. In the context of the invention, coarse location means that the mobile transport device is in immediate or short distance from the field device after the movement has taken place. The field device can be found by means of GPS, for example due to GPS, with an accuracy of a few meters, depending on the ambient conditions of the field device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mobile Transporteinheit im Zuge der Feinortung elektromagnetische Wellen in Richtung des Feldgeräts emittiert, welche von dem Feldgerät empfangen werden, wobei die elektromagnetische Wellen von dem Feldgerät reflektiert werden oder wobei das Feldgerät als Antwort elektromagnetische Wellen in Richtung der mobilen Transporteinheit emittiert, wobei die reflektierten, bzw. von dem Feldgerät emittierten, elektromagnetische Wellen von der mobilen Transporteinheit, insbesondere mittels einer Richtantenne empfangen werden, wobei die mobile Transporteinheit die Ortsposition des Feldgeräts anhand der empfangenen elektromagnetische Wellen, insbesondere anhand einer Signalstärke der elektromagnetische Wellen, anhand der Größe der Laufzeit zwischen Emittieren der elektromagnetischen Wellen durch die mobile Transporteinheit und Empfangen der vom Feldgerät emittierten elektromagnetischen Wellen durch die mobile Transporteinheit und/oder anhand einer Richtung der empfangenen elektromagnetische Wellen, bestimmt. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Feldgerät permanent oder in regelmäßigen oder definierten Zeitabständen elektromagnetische Wellen emittiert und die mobile Transporteinheit das Feldgerät anhand der Eintreffrichtung dieser elektromagnetischen Wellen und/oder anhand der Signalstärke dieser elektromagnetischen Wellen ortet.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the mobile transport unit emits electromagnetic waves in the direction of the field device in the course of the fine locating which are received by the field device, the electromagnetic waves being reflected by the field device or the field device responding as electromagnetic waves in Direction of the mobile transport unit, wherein the reflected, or emitted from the field device, electromagnetic waves are received by the mobile transport unit, in particular by means of a directional antenna, the mobile transport unit, the location of the field device based on the received electromagnetic waves, in particular based on a signal strength of the electromagnetic waves, based on the size of the transit time between emitting the electromagnetic waves by the mobile transport unit and receiving the electromagnetic waves emitted by the field device by the mobile transport unit and / or on the basis of a direction of the received electromagnetic waves. Provision can also be made for the field device to emit electromagnetic waves permanently or at regular or defined time intervals and for the mobile transport unit to locate the field device on the basis of the direction of arrival of these electromagnetic waves and / or on the basis of the signal strength of these electromagnetic waves.

Gemäß einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mobile Transporteinheit im Zuge der Feinortung die Ortsposition des Feldgeräts mittels eines Kamerasystems, insbesondere mittels eines 360-Grad-Kamerasystems, bestimmt.According to an advantageous alternative embodiment of the method according to the invention, it is provided that the mobile transport unit determines the location of the field device by means of a camera system, in particular by means of a 360-degree camera system, in the course of the fine location.

Für beide Varianten bedeutet Feinortung im Zusammenhang mit der Erfindung, dass das mobile Transportgerät nach erfolgter Bewegung im Zuge der Feinortung derart in der Nähe des Feldgeräts angeordnet ist, dass die mobile Transporteinheit den Energiespeicher des Feldgeräts aufladen kann, bzw. austauschen kann.For both variants, fine localization in connection with the invention means that the mobile transport device is arranged in the vicinity of the field device after the movement in the course of the fine localization in such a way that the mobile transport unit can charge or replace the energy storage device of the field device.

Es kann hierbei vorgesehen sein, dass die mobile Transporteinheit je nach Einbauort des Feldgeräts, bzw. je nach Einbaulage, bzw. Einbauwinkel, des Feldgeräts berücksichtigt, welche Variante der Feinortung verwendet werden soll. Beispielsweise wird die Feinortung via 360-Grad-Kamerasystem bei einem Einbauwinkel größer 45 ° verwendet.It can be provided here that the mobile transport unit, depending on the installation location of the field device, or depending on the installation position or installation angle, of the field device takes into account which variant of the fine location is to be used. For example, fine location via a 360-degree camera system is used with an installation angle greater than 45 °.

Gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mobile Transporteinheit den Energiespeicher aus dem Feldgerät entnimmt und wobei die mobile Transporteinheit den Ersatzenergiespeicher in das Feldgerät einsetzt. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass der Wechsel des Energiespeichers schnell durchgeführt werden kann. Die mobile Transporteinheit ist vergleichsweise schnell wieder einsatzfähig, da es nicht für einen längeren Zeitraum bei dem Feldgerät verbleiben muss. Das Feldgerät ist, bis auf einen kurzen Zeitraum, in welchem bedingt durch den Tausch des Energiespeichers keine elektrische Energie zur Verfügung steht, jederzeit betriebsbereit. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Feldgerät einen weiteren, insbesondere fest installierten, Energiespeicher zur Überbrückung des Energieausfalls für den Austausch des Energiespeichers besitzt.According to a first variant of the method according to the invention, it is provided that the mobile transport unit removes the energy storage device from the field device and the mobile transport unit inserts the replacement energy storage device into the field device. The advantage of this variant is that the energy storage can be changed quickly. The mobile transport unit can be used again comparatively quickly, since it does not have to remain with the field device for a longer period of time. The field device is ready for operation at any time except for a short period in which no electrical energy is available due to the replacement of the energy store. However, it can also be provided that the field device has a further, in particular permanently installed, energy store for bridging the energy failure for the exchange of the energy store.

Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mobile Transporteinheit einen Energieüberträger an dem Feldgerät anbringt, welcher Energieüberträger den Energiespeicher des Feldgeräts mit elektrischer Energie lädt, insbesondere mittels einer kontaktbehafteten Energieübertragung, mittels einer induktiven Energieübertragung oder mittels einer optischen Energieübertragung, wobei die mobile Transporteinheit den Energieüberträger nach erfolgtem Aufladen des Energiespeichers des Feldgeräts wieder aufnimmt. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass die mobile Transporteinheit für den Zeitraum des Laden des Energiespeichers des Feldgeräts nicht beim Feldgerät verweilen muss, sondern sich lediglich zum Anbringen des Energieüberträgers und zum Wiederaufnehmen des Energieüberträgers zu dem Feldgerät bewegen muss. Das Feldgerät ist über den gesamten Zeitraum des Ladens des Energiespeichers betriebsbereit.According to a second variant of the method according to the invention, it is provided that the mobile transport unit attaches an energy transmitter to the field device, which energy transmitter charges the energy storage device of the field device with electrical energy, in particular by means of contact-type energy transmission, by means of inductive energy transmission or by means of optical energy transmission, the mobile transport unit resumes the energy transmitter after the energy storage device of the field device has been charged. The advantage of this variant is that the mobile transport unit does not have to stay with the field device for the period of charging the energy store of the field device, but only has to move to the field device in order to attach the energy carrier and to resume the energy carrier. The field device is ready for operation over the entire period of charging the energy store.

Gemäß einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mobile Transporteinheit mechanisch an dem Feldgerät andockt und eine kontaktbehaftete Energieübertragung von einem Energiespeicher der mobilen Transporteinheit auf den Energiespeicher des Feldgeräts erfolgt.According to a third variant of the method according to the invention, it is provided that the mobile transport unit mechanically docks onto the field device and that there is contact-related energy transfer from an energy store of the mobile transport unit to the energy store of the field device.

Gemäß einer vierten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine optische Energieübertragung von einem Energiespeicher der mobilen Transporteinheit auf den Energiespeicher des Feldgeräts erfolgt. Hierfür weist das Feldgerät beispielsweise ein Solarpanel zur Erzeugung elektrischer Energie durch Lichteinstrahlung auf; die mobile Transporteinheit weist eine Leuchtquelle, beispielsweise einen Laser, auf. Vorteilhaft an dieser Variante ist, dass die mobile Transporteinheit nicht unmittelbar an das Feldgerät andocken muss, wie dies beispielsweise bei der kontaktbehafteten Energieübertragung der Fall ist. Außerdem ist dies in Prozessumgebungen vorteilhaft, beispielsweise bei Vorliegen einer hohen Luftfeuchtigkeit, welche ein Korrodieren von Kontakten des Feldgeräts und/oder der mobilen Transporteinheit bewirken könnte, welche Kontakte für die kontaktbehaftete Energieübertragung erforderlich sind. Da sich die mobile Transporteinheit in einigem Abstand zu dem Feldgerät befinden kann, können auch die Energiespeicher derer Feldgeräte geladen werden, welche Feldgeräte Messstellen mit beengtem Raum befinden, welcher Raum keinen Platz für die mobile Transporteinheit bietet.According to a fourth variant of the method according to the invention, it is provided that optical energy transmission takes place from an energy store of the mobile transport unit to the energy store of the field device. For this purpose, the field device has, for example, a solar panel for generating electrical energy by irradiation with light; the mobile transport unit has a light source, for example a laser. The advantage of this variant is that the mobile transport unit does not have to dock directly to the field device, as is the case, for example, with contact-based energy transmission. In addition, this is advantageous in process environments, for example in the presence of high air humidity, which could corrode contacts of the field device and / or the mobile transport unit, which contacts are required for the contact-based energy transmission. Since the mobile transport unit can be located at some distance from the field device, the energy stores of its field devices can also be charged, which field device measuring points are located in a confined space, and which space does not offer space for the mobile transport unit.

Gemäß einer fünften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine induktive Energieübertragung von einem Energiespeicher der mobilen Transporteinheit auf den Energiespeicher des Feldgeräts erfolgt. Diese Variante in in Prozessumgebungen vorteilhaft, beispielsweise bei Vorliegen einer hohen Luftfeuchtigkeit, welche ein Korrodieren von Kontakten des Feldgeräts und/oder der mobilen Transporteinheit bewirken könnte, welche Kontakte für die kontaktbehaftete Energieübertragung erforderlich sind. According to a fifth variant of the method according to the invention, it is provided that inductive energy transmission takes place from an energy store of the mobile transport unit to the energy store of the field device. This variant is advantageous in process environments, for example in the presence of high air humidity, which could corrode contacts of the field device and / or the mobile transport unit, which contacts are required for the contact-based energy transmission.

Den Varianten drei, vier und fünf gemein ist, dass die mobile Transporteinheit selbst das Aufladen des Feldgeräts vornimmt. Die mobile Transporteinheit muss über den gesamten Ladevorgang bei dem Feldgerät verweilen. Das Feldgerät ist über den gesamten Zeitraum des Ladens des Energiespeichers betriebsbereit.Common to variants three, four and five is that the mobile transport unit itself charges the field device. The mobile transport unit must remain with the field device for the entire charging process. The field device is ready for operation over the entire period of charging the energy store.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass sich die mobile Transporteinheit vor dem Übermitteln der Wartungsnotifikation in einem Depot befindet und wobei die mobile Transporteinheit nach dem Laden des Energiespeichers, bzw. nach dem Ersetzen des Energiespeichers zu dem Depot zurückkehrt.According to a preferred development of the method according to the invention, it is provided that the mobile transport unit is in a depot before the maintenance notification is transmitted, and the mobile transport unit returns to the depot after the energy store has been charged or after the energy store has been replaced.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die mobile Transporteinheit nach dem Laden des Energiespeichers eine verbleibende Energiemenge des Energieüberträgers, bzw. des Energiespeichers der mobilen Transporteinheit erhebt und im Zuge des Zurückkehrens zu dem Depot einen Energiespeicher eines weiteren Feldgeräts lädt, im Falle das im Energieüberträger, bzw. im Energiespeicher der mobilen Transporteinheit eine dafür ausreichende Energiemenge vorhanden ist. Zur Realisierung dieser Ausgestaltung sind zumindest zwei Varianten möglich.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the mobile transport unit collects a remaining amount of energy from the energy transmitter or the energy store of the mobile transport unit after charging the energy store and charges an energy store of another field device when returning to the depot, in the case that there is a sufficient amount of energy in the energy transmitter or in the energy storage of the mobile transport unit. At least two variants are possible for realizing this configuration.

In der ersten Variante berechnet die Serviceplattform vorab, welche Energiemenge nach Laden des Feldgeräts in dem Energiespeicher der mobilen Transporteinheit, bzw. des Energieüberträgers verbleibt. Anschließend überprüft die Serviceplattform, ob die übrigbleibende Energiemenge für das Laden eines Energiespeichers von zumindest einem weiteren Feldgerät ausreicht. Falls ja, wird die Wartungsnotifikation des weiteren Feldgeräts zusätzlich an die mobile Transporteinheit übermittelt.In the first variant, the service platform calculates in advance what amount of energy remains in the energy storage device of the mobile transport unit or the energy transfer device after the field device has been charged. The service platform then checks whether the remaining amount of energy is sufficient for charging an energy store from at least one other field device. If so, the maintenance notification of the additional field device is also transmitted to the mobile transport unit.

In der zweiten Variante übermittelt die mobile Transporteinheit die aktuelle Energiemenge ihres Energiespeichers, bzw. des Energieüberträgers nach Laden des Feldgeräts an die Serviceplattform. Anschließend überprüft die Serviceplattform, ob die übrigbleibende Energiemenge für das Laden eines Energiespeichers von zumindest einem weiteren Feldgerät ausreicht. Falls ja, wird die Wartungsnotifikation des weiteren Feldgeräts an die mobile Transporteinheit übermittelt.In the second variant, the mobile transport unit transmits the current amount of energy from its energy store or the energy transfer device to the service platform after the field device has been loaded. The service platform then checks whether the remaining amount of energy is sufficient for charging an energy store from at least one other field device. If so, the maintenance notification of the further field device is transmitted to the mobile transport unit.

Für beide Varianten muss der Serviceplattform bekannt sein, welche Energiemenge der Energiespeicher des Feldgeräts, bzw. der Energiespeicher des weiteren Feldgeräts zum Aufladen benötigt. Im Falle, dass das Aufladen des Energiespeichers des Feldgeräts mittels des Energiespeichers der mobilen Transporteinheit erfolgt, muss zusätzlich betrachtet werden, ob die zum Betrieb der mobilen Transporteinheit benötigte elektrische Energie ebenfalls aus dem Energiespeicher der mobilen Transporteinheit bezogen wird, oder aus einem zusätzlichen Energiespeicher. Falls ersteres, so muss die Serviceplattform die zum benötigten Energie der mobilen Transporteinheit für den Austausch/das Aufladen des Energiespeichers des weiteren Feldgeräts - inklusive der Schritte des Bewegens zu dem weiteren Feldgerät und dem Bewegen der mobilen Transporteinheit von dem weiteren Feldgerät zurück in das Depot - von der übrigbleibenden Energiemenge abgezogen werden.For both variants, the service platform must know what amount of energy the energy storage device of the field device or the energy storage device of the other field device needs for charging. If the energy storage device of the field device is charged by means of the energy storage device of the mobile transport unit, it must also be considered whether the electrical energy required to operate the mobile transport unit is also obtained from the energy storage device of the mobile transport unit or from an additional energy storage device. If the former, the service platform must supply the energy required by the mobile transport unit for the exchange / charging of the energy storage device of the additional field device - including the steps of moving to the additional field device and moving the mobile transport unit from the additional field device back to the depot - are deducted from the remaining amount of energy.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als mobile Transporteinheit eine flugfähige Drohne, insbesondere eine Rotationsdrohne, eine landfähige Drohne, eine seefähige Drohne oder eine tauchfähige Drohne verwendet wird.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that an airborne drone, in particular a rotary drone, a landable drone, a seaworthy drone or a submersible drone is used as the mobile transport unit.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen

  • 1: ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 2: ein Beispiel für das Laden eines Energiespeichers eines Feldgeräts mittels induktiver Energieübertragung.
The invention is explained in more detail with reference to the following figures. Show it
  • 1 : an embodiment of the method according to the invention; and
  • 2nd : An example of charging an energy storage device of a field device using inductive energy transfer.

1a zeigt ein Feldgerät FG, welches an der Decke eines Behälter BE angebracht ist. Bei dem Feldgerät FG handelt es sich um ein Füllstandmessgerät nach dem Radarprinzip, welches mittels Aussenden von Radarwellen und dem Empfangen der an der Mediumsgrenze zwischen der im Behälter BE befindlichen Luft und einem am Boden des Behälters BE befindlichen Messmediums MM den Füllstand des Messmediums MM in dem Behälter BE bestimmt. Nach Bestimmen eines aktuellen Messwerts für den Füllstand überträgt das Feldgerät FG diesen über ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise unter Ausnutzung des Standards WiFi, an einen weiteren Netzwerkteilnehmer, beispielsweise an einen Leitstellen-PC. 1a shows a field device FG which is on the ceiling of a container BE is appropriate. With the field device FG It is a level measuring device based on the radar principle, which by transmitting radar waves and receiving the at the medium boundary between that in the container BE air and one at the bottom of the container BE measuring medium MM the level of the measuring medium MM in the container BE certainly. After determining a current measured value for the fill level, the field device transmits FG this via a wireless communication network, for example using the WiFi standard, to another network participant, for example to a control center PC.

Das Feldgerät weist einen Energiespeicher ES1 in Form eines aufladbaren Akkumulators auf. Dieser Energiespeicher ES1 dient zum Versorgen des Feldgeräts mit seiner zum Betrieb - einschließend das Erfassen von Messwerten des Füllstands und das drahtlose Übertragen Messwerte - benötigten elektrische Energie.The field device has an energy store ES1 in the form of a rechargeable battery. This energy storage ES1 is used to supply the field device with its for operation - including the acquisition of measured values of the fill level and the wireless transmission of measured values - required electrical energy.

Der Einbauort des Feldgeräts FG ist durch die Größe des Behälters nur erschwert zugänglich. Ein Aufladen des Energiespeichers ES1 stellt daher eine kosten- und zeitintensive Angelegenheit dar. Das im Folgenden beschriebene Verfahren erlaubt es, diesen Nachteil zu beheben:

  • Im Falle, dass die restliche im Energiespeicher verbleibende Energiemenge einen vorbestimmten Wert unterschreitet, beispielsweise 20% der maximalen Kapazität des Energiespeichers ES1, erstellt das Feldgerät FG eine Wartungsnotifikation WN, welche es über das drahtlose Kommunikationsnetzwerk an eine cloudfähige Serviceplattform SP übermittelt. Die Wartungsnotifikation WN enthält unter anderem eine Bezeichnung des Feldgeräts FG, den geographischen Standort des Feldgeräts (in allen drei Dimensionen), die verbleibende Energiemenge des Energiespeichers ES1 und die aufzuladende Energiemenge. Die Serviceplattform SP analysiert die Wartungsnotifikation WN und übermittelt diese an eine mobile Transporteinheit MT, welches sich in einem Depot befindet. Die Analyse beinhaltet das Ermitteln der von einer mobilen Transporteinheit MT benötigten Fähigkeiten, um zum einen zum Feldgerät FG zu gelangen und um zum anderen den Energiespeicher ES1 des Feldgeräts FG ausreichend laden zu können. Hierfür wird beispielsweise die zurückzulegende Strecke von dem Depot zu dem Feldgerät analysiert und der Typ der mobilen Transporteinheit MT (flugfähige Drohne, Roboter mit Rollen/Rädern, see/tauchfähige Drohne, etc.), sowie die maximale Energiemenge ermittelt, welche die mobile Transporteinheit MT in den Energiespeicher ES des Feldgeräts FG laden kann.
The installation location of the field device FG is difficult to access due to the size of the container. Charging the energy storage ES1 is therefore a costly and time-consuming matter. The procedure described below makes it possible to remedy this disadvantage:
  • In the event that the remaining amount of energy remaining in the energy store falls below a predetermined value, for example 20% of the maximum capacity of the energy store ES1 , creates the field device FG a maintenance notification WN which it sends to a cloud-enabled service platform via the wireless communication network SP transmitted. The maintenance notification WN contains, among other things, a description of the field device FG , the geographic location of the field device (in all three dimensions), the remaining amount of energy in the energy store ES1 and the amount of energy to be charged. The service platform SP analyzes the maintenance notification WN and transmits it to a mobile transport unit MT , which is in a depot. The analysis includes determining the from a mobile transport unit MT skills needed to become a field device FG to get to the other and the energy storage ES1 of the field device FG to be able to charge enough. For this purpose, for example, the distance to be covered from the depot to the field device is analyzed and the type of the mobile transport unit MT (drone capable of flying, robots with casters / wheels, drone capable of sea / submersible, etc.), as well as the maximum amount of energy determined by the mobile transport unit MT in the energy storage ES of the field device FG can load.

Im in 1a gezeigten Beispiel wird die Wartungsnotifikation WN, beispielsweise per WiFi, an eine flugfähige Drohne übermittelt, da sich das Feldgerät FG in vergleichsweise großer Höhe befindet.In in 1a The example shown is the maintenance notification WN , for example via WiFi, to a drone capable of flying because the field device FG is located at a comparatively high altitude.

Nach Erhalt der Wartungsnotifikation WN verlässt die mobile Transporteinheit MT das Depot und steuert das Feldgerät mittels einer Grobortung an. Hierfür wird GPS verwendet. Nach Abschluss der Grobortung befindet sich die mobile Transporteinheit MT, GPS bedingt, wenige Meter von dem Feldgerät FG entfernt.After receiving the maintenance notification WN leaves the mobile transport unit MT the depot and controls the field device using a rough location. GPS is used for this. The mobile transport unit is located after completion of the rough location MT , GPS dependent, a few meters from the field device FG away.

In einem nächsten Schritt, in 1b gezeigt, wird eine Feinortung durchgeführt. Die mobile Transporteinheit MT weist hierfür ein 360 Grad-Kamerasystem auf. Mittels Verwendung von Bilderkennungsalgorithmen kann ein Andock-Port des Feldgeräts FG erkannt werden. Durch kontinuierliche Analyse des Kamerabilds bewegt sich die mobile Transporteinheit kontinuierlich in Richtung des Andock-Ports, bis sich derjenige Teil der mobilen Transporteinheit MT, welcher die Energieübertragung ausführt, in dem Andock-Port befindet.In a next step, in 1b shown, a fine localization is carried out. The mobile transport unit MT has a 360 degree camera system for this. The field device can be docked using image recognition algorithms FG be recognized. Through continuous analysis of the camera image, the mobile transport unit moves continuously in the direction of the docking port until that part of the mobile transport unit moves MT which carries out the energy transfer is located in the docking port.

Anschließend wird der Energiespeicher ES1 des Feldgeräts FG mit elektrischer Energie geladen. Nach erfolgtem Aufladen des Energiespeichers ES des Feldgeräts FG kehrt die mobile Transporteinheit MT zu dem Depot zurück. Es kann vorgesehen sein, dass, falls die mobile Transporteinheit MT noch genügend elektrische Energie aufweist, die Serviceplattform SP mindestens eine weitere Wartungsnotifikation WN von mindestens einem weiteren Feldgeräts an die mobile Transporteinheit MT übermittelt, damit die mobile Transporteinheit MT auf dem Rückweg zu dem Depot auch den Energiespeicher des weiteren Feldgeräts auflädt.Then the energy storage ES1 of the field device FG charged with electrical energy. After the energy storage device ES of the field device has been charged FG returns the mobile transport unit MT back to the depot. It can be provided that if the mobile transport unit MT the service platform still has sufficient electrical energy SP at least one other maintenance notification WN from at least one other field device to the mobile transport unit MT transmitted so that the mobile transport unit MT also charges the energy storage device of the other field device on the way back to the depot.

Im Folgenden sei auf 2 verwiesen, welche die Energieübertragung von der mobilen Transporteinheit MT auf den Energiespeicher ES1 skizziert:

  • Die mobile Transporteinheit MT weist einen eigenen Energiespeicher ES2, sowie ein Übertragungsmittel ÜM2 zur Übertragung elektrischer Energie auf. Bei dem Übertragungsmittel ÜM2 handelt es sich in diesem Fall um eine Spule.
Below is on 2nd referenced the energy transfer from the mobile transport unit MT on the energy storage ES1 outlines:
  • The mobile transport unit MT has its own energy storage ES2 , as well as a transmission medium Um2 for the transmission of electrical energy. With the transmission medium Um2 in this case it is a coil.

Das Feldgerät weist eine Elektronikeinheit EL zur Steuerung der Messfunktionalität des Feldgeräts FG und zum Erstellen der Wartungsnotifikation WN auf. Des Weiteren weist das Feldgerät FG den bereits beschriebenen Energiespeicher ES1, sowie ein Übertragungsmittel ÜM1, in Form einer Spule, zum Empfangen elektrischer Energie auf.The field device has an electronics unit EL to control the measurement functionality of the field device FG and to create the maintenance notification WN on. Furthermore, the field device points FG the energy storage already described ES1 , as well as a transmission medium UM1 , in the form of a coil, for receiving electrical energy.

Nachdem die mobile Transporteinheit an dem Feldgerät FG1 angedockt hat, startet die Energieübertragung. Diese wird mittels Induktion realisiert. Konkret überträgt das Übertragungsmittel ÜM2 die elektrische Energie auf das Übertragungsmittel ÜM1, welches die elektrische Energie zur Speicherung an den Energiespeicher ES1 weiterleitet.After the mobile transport unit has docked on the field device FG1, the energy transfer starts. This is done by induction. The transmission medium concretely transmits Um2 the electrical energy to the transmission medium UM1 which is the electrical energy for storage at the energy store ES1 forwards.

Alternativ zur induktiven Datenübertragung kann eine optische Energieübertragung oder eine kontaktbehaftete Energieübertragung vorgesehen sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die mobile Transporteinheit MT den Energiespeicher ES1 aus dem Feldgerät FG entnimmt und mit einem bereits geladenen Ersatzenergiespeicher ersetzt.As an alternative to inductive data transmission, optical energy transmission or contact-based energy transmission can be provided. It can also be provided that the mobile transport unit MT the energy storage ES1 from the field device FG removed and replaced with an already loaded replacement energy storage.

BezugszeichenlisteReference symbol list

BEBE
Behältercontainer
ELEL
Elektronikeinheit des FeldgerätsElectronics unit of the field device
ES1ES1
Energiespeicher des FeldgerätsEnergy storage device of the field device
ES2ES2
Energiespeicher der mobilen TransporteinheitEnergy storage of the mobile transport unit
FGFG
FeldgerätField device
MMMM
MessmediumMeasuring medium
MTMT
Mobile TransporteinheitMobile transport unit
SPSP
ServiceplattformService platform
ÜM1UM1
Übertragungsmittel des FeldgerätsField device transmission means
ÜM2Um2
Übertragungsmittel des mobilen TransportmittelsMobile means of transport
WNWN
WartungsnotifikationMaintenance notification

Claims (14)

Verfahren zum Instandhalten eines Feldgeräts (FG) der Automatisierungstechnik, wobei das Feldgerät (FG) zumindest eine physikalische Variable eines Messmediums (MM) erfasst und/oder Größen eines verfahrenstechnischen Prozesses beeinflusst, wobei das Feldgerät (FG) einen Energiespeicher (ES1) mit einer endlichen Energiemenge aufweist, welcher Energiespeicher (ES1) das Feldgerät (FG) mit seiner zum Betrieb erforderlichen elektrischen Energie versorgt, umfassend: - Erstellen einer Wartungsnotifikation (WN), falls die aktuelle Energiemenge des Energiespeichers (ES1) einen definierten Wert unterschreitet; - Übermitteln der Wartungsnotifikation (WN) an eine mobile Transporteinheit (MT); - Bewegen der mobilen Transporteinheit (MT) zu dem Feldgerät (FG), wobei das Bewegen eine Grobortung des Feldgeräts (FG) und eine der Grobortung nachfolgende Feinortung des Feldgeräts (FG) umfasst; und - Laden des Energiespeichers (ES1) mit einer Energiemenge durch die mobile Transporteinheit (MT) oder Ersetzen des Energiespeichers (ES1) mit einem geladenen Ersatzenergiespeicher durch die mobile Transporteinheit (MT).Method for maintaining a field device (FG) of automation technology, the field device (FG) detecting at least one physical variable of a measuring medium (MM) and / or influencing variables of a process engineering process, the field device (FG) having an energy store (ES1) with a finite Has energy quantity, which energy store (ES1) supplies the field device (FG) with its electrical energy required for operation, comprising: - Creating a maintenance notification (WN) if the current amount of energy in the energy store (ES1) falls below a defined value; - Transmission of the maintenance notification (WN) to a mobile transport unit (MT); - Moving the mobile transport unit (MT) to the field device (FG), the movement comprising a rough location of the field device (FG) and a fine location of the field device (FG) following the rough location; and - Charging the energy store (ES1) with an amount of energy by the mobile transport unit (MT) or replacing the energy store (ES1) with a charged replacement energy store by the mobile transport unit (MT). Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wartungsnotifikation (WN) mittels des Feldgeräts (FG) erstellt wird, wobei das Feldgerät (FG) die Wartungsnotifikation (WN) an eine Serviceplattform (SP), insbesondere eine cloudfähige Serviceplattform, übermittelt, wobei die Serviceplattform (SP) die Wartungsnotifikation (WN) an die mobile Transporteinheit (MT) übermittelt und wobei die Wartungsnotifikation (WN) Informationen in Form der aktuell im Energiespeicher (ES1) befindlichen Energiemenge, einer Identifikationsinformation des Feldgeräts (FG) und einer Information bezüglich der Lage, bzw. des Einbaus, des Feldgeräts (FG) enthält.Procedure according to Claim 1 , wherein the maintenance notification (WN) is created by means of the field device (FG), the field device (FG) transmitting the maintenance notification (WN) to a service platform (SP), in particular a cloud-compatible service platform, the service platform (SP) transmitting the maintenance notification ( WN) transmitted to the mobile transport unit (MT) and the maintenance notification (WN) information in the form of the amount of energy currently in the energy store (ES1), identification information of the field device (FG) and information regarding the location or the installation of the Field device (FG) contains. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Serviceplattform (SP) eine Priorisierung aller eingehenden Wartungsnotifikationen (WN) anhand der in der jeweiligen Wartungsnotifikation (WN) enthaltenen Informationen vornimmt und wobei die Serviceplattform (SP) die Wartungsnotifikationen (WN) nacheinander entsprechend deren jeweiligen Priorisierung an die mobile Transporteinheit (MT) übermittelt.Procedure according to Claim 2 , the service platform (SP) prioritizing all incoming maintenance notifications (WN) based on the information contained in the respective maintenance notification (WN) and wherein the service platform (SP) successively notifies the maintenance notifications (WN) to the mobile transport unit (MT ) transmitted. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die mobile Transporteinheit (MT) im Zuge der Grobortung mittels GPS oder Ausnutzung eines Triangulationsverfahrens in Richtung des Feldgeräts (FG) bewegt.Method according to at least one of the preceding claims, wherein the mobile transport unit (MT) moves in the course of the rough location by means of GPS or using a triangulation method in the direction of the field device (FG). Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mobile Transporteinheit (MT) im Zuge der Feinortung elektromagnetische Wellen in Richtung des Feldgeräts (FG) emittiert, welche von dem Feldgerät (FG) empfangen werden, wobei die elektromagnetische Wellen von dem Feldgerät (FG) reflektiert werden oder wobei das Feldgerät (FG) als Antwort elektromagnetische Wellen in Richtung der mobilen Transporteinheit (MT) emittiert, wobei die reflektierten, bzw. von dem Feldgerät (FG) emittierten, elektromagnetische Wellen von der mobilen Transporteinheit (MT), insbesondere mittels einer Richtantenne empfangen werden, wobei die mobile Transporteinheit (MT) die Ortsposition des Feldgeräts (FG) anhand der empfangenen elektromagnetische Wellen, insbesondere anhand einer Signalstärke der elektromagnetische Wellen, anhand der Größe der Laufzeit zwischen Emittieren der elektromagnetischen Wellen durch die mobile Transporteinheit und Empfangen der vom Feldgerät emittierten elektromagnetischen Wellen durch die mobile Transporteinheit und/oder anhand einer Richtung der empfangenen elektromagnetische Wellen, bestimmt.Method according to at least one of the preceding claims, wherein the mobile transport unit (MT) emits electromagnetic waves in the direction of the field device (FG) which are received by the field device (FG), the electromagnetic waves from the field device (FG) are reflected or wherein the field device (FG) emits electromagnetic waves in the direction of the mobile transport unit (MT) in response, the reflected, or emitted by the field device (FG), electromagnetic waves from the mobile transport unit (MT), in particular by means of a Directional antenna are received, the mobile transport unit (MT) the location of the field device (FG) based on the received electromagnetic waves, in particular based on a signal strength of the electromagnetic waves, based on the size of the transit time between emitting the electromagnetic waves by the mobile transport unit and receiving the Field device emitted electromagnetically en waves determined by the mobile transport unit and / or based on a direction of the received electromagnetic waves. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mobile Transporteinheit (MT) im Zuge der Feinortung die Ortsposition des Feldgeräts (FG) mittels eines Kamerasystems, insbesondere mittels eines 360-Grad-Kamerasystems, bestimmt.Method according to at least one of the Claims 1 to 4th , the mobile transport unit (MT) determining the location of the field device (FG) by means of a camera system, in particular by means of a 360-degree camera system. Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mobile Transporteinheit (MT) den Energiespeicher (ES1) aus dem Feldgerät (FG) entnimmt und wobei die mobile Transporteinheit (MT) den Ersatzenergiespeicher in das Feldgerät (FG) einsetzt.Method according to at least one of the preceding claims, wherein the mobile transport unit (MT) removes the energy store (ES1) from the field device (FG) and wherein the mobile transport unit (MT) inserts the replacement energy store into the field device (FG). Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mobile Transporteinheit (MT) einen Energieüberträger an dem Feldgerät (FG) anbringt, welcher Energieüberträger den Energiespeicher (ES1) des Feldgeräts (FG) mit elektrischer Energie lädt, insbesondere mittels einer kontaktbehafteten Energieübertragung, mittels einer induktiven Energieübertragung oder mittels einer optischen Energieübertragung, wobei die mobile Transporteinheit (MT) den Energieüberträger nach erfolgtem Aufladen des Energiespeichers (ES1) des Feldgeräts (FG) wieder aufnimmt.Method according to at least one of the Claims 1 to 6 , wherein the mobile transport unit (MT) attaches an energy transmitter to the field device (FG), which energy transmitter charges the energy storage device (ES1) of the field device (FG) with electrical energy, in particular by means of contact-type energy transmission, by means of inductive energy transmission or by means of optical energy transmission , wherein the mobile transport unit (MT) the energy transfer after the Charges the energy storage device (ES1) of the field device (FG) again. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mobile Transporteinheit (MT) mechanisch an dem Feldgerät (FG) andockt und eine kontaktbehaftete Energieübertragung von einem Energiespeicher (ES2) der mobilen Transporteinheit (MT) auf den Energiespeicher (ES1) des Feldgeräts (FG) erfolgt.Method according to at least one of the Claims 1 to 6 , wherein the mobile transport unit (MT) mechanically docks on the field device (FG) and there is contact-related energy transmission from an energy store (ES2) of the mobile transport unit (MT) to the energy store (ES1) of the field device (FG). Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine optische Energieübertragung von einem Energiespeicher (ES2) der mobilen Transporteinheit (MT) auf den Energiespeicher (ES1) des Feldgeräts (FG) erfolgt.Method according to at least one of the Claims 1 to 6 , An optical energy transfer from an energy store (ES2) of the mobile transport unit (MT) to the energy store (ES1) of the field device (FG). Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine induktive Energieübertragung von einem Energiespeicher (ES2) der mobilen Transporteinheit auf den Energiespeicher (ES1) des Feldgeräts (FG) erfolgt.Method according to at least one of the Claims 1 to 6 An inductive energy transfer from an energy store (ES2) of the mobile transport unit to the energy store (ES1) of the field device (FG) takes place. Verfahren nach zumindest einem Ansprüche 8 bis 11, wobei sich die mobile Transporteinheit (MT) vor dem Übermitteln der Wartungsnotifikation (WN) in einem Depot befindet und wobei die mobile Transporteinheit (MT) nach dem Laden des Energiespeichers (ES1), bzw. nach dem Ersetzen des Energiespeichers (ES1) zu dem Depot zurückkehrt.Procedure according to at least one Claims 8 to 11 , wherein the mobile transport unit (MT) is in a depot before the transmission of the maintenance notification (WN) and wherein the mobile transport unit (MT) after loading the energy store (ES1) or after replacing the energy store (ES1) to the Depot returns. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die mobile Transporteinheit (MT) nach dem Laden des Energiespeichers (ES1) eine verbleibende Energiemenge des Energieüberträgers, bzw. des Energiespeichers (ES2) der mobilen Transporteinheit (MT) erhebt und im Zuge des Zurückkehrens zu dem Depot einen Energiespeicher eines weiteren Feldgeräts (FG) lädt, im Falle das im Energieüberträger, bzw. im Energiespeicher (ES2) der mobilen Transporteinheit (MT) eine dafür ausreichende Energiemenge vorhanden ist.Procedure according to Claim 12 , wherein the mobile transport unit (MT) collects a remaining amount of energy from the energy transfer device or the energy store (ES2) of the mobile transport unit (MT) after charging the energy store (ES1) and, in the course of returning to the depot, stores an energy store of another field device ( FG) loads in the event that there is sufficient energy available in the energy transmitter or in the energy store (ES2) of the mobile transport unit (MT). Verfahren nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei als mobile Transporteinheit (MT) eine flugfähige Drohne, insbesondere eine Rotationsdrohne, eine landfähige Drohne, eine seefähige Drohne oder eine tauchfähige Drohne verwendet wird.Method according to at least one of the preceding claims, wherein a flightable drone, in particular a rotary drone, a landable drone, a seaworthy drone or a submersible drone is used as the mobile transport unit (MT).
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