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Die Erfindung betrifft eine Sensorbox für verfahrenstechnische und/oder maschinentechnische Anlagen, insbesondere Entsorgungsanlagen und/oder (Abwasser-)aufbereitungsanlagen wie Fettabscheider, ein System aus verfahrenstechnischer und/oder maschinentechnischer Anlage und der Sensorbox, und ein Verfahren zum Betreiben einer verfahrenstechnischen und/oder maschinentechnischen Anlage, insbesondere einer Betriebsstätte mit mehreren solcher Anlagen.
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Verfahrenstechnische und maschinentechnische Anlagen werden betriebsbedingt zu bestimmten Zeitpunkten gewartet. Dabei werden gemäß einem Turnus, entsprechende Arbeitsbereiche der Anlage überprüft, gewartet und ausgebessert. Die Arbeitsbereiche können im Beispiel einer Abwasseranlage ein Zulauf, ein Ablauf, ein Pumpbereich, ein Probeentnahmebereich etc. sein.
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In
US 8,943,911 B1 wird ein System zur Fernüberwachung von Schichten in Fettabscheideranlagen mit einer Erfassungseinheit zur Anordnung in einer Fettabscheideranlage und einem drahtlosen Sender bereitgestellt. Der Sender ist elektrisch mit der Erfassungseinheit gekoppelt, um erfasste Daten bezüglich der Schichten in der Fettabscheideranlage drahtlos von der Fettabscheideranlage zu übertragen, die von einem zentralen Server empfangen werden. Daten bezüglich der Schichten können nach vorbestimmten Zeiträumen zur Analyse und Anzeige, z.B. auf einer Internet-Website, automatisch drahtlos übertragen werden.
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Es ist somit eine Fernüberwachung von Anlagen im Stand der Technik bekannt. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Wartung und/oder Zustandserfassung, insbesondere eine Echtzeit-Zustandserfassung, solcher Anlagen zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Sensorbox für eine verfahrenstechnische und/oder maschinentechnische Anlage mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Mit Blick auf das Betreiben einer verfahrenstechnischen und/oder maschinentechnischen Anlage wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 10 gelöst.
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Konkret wird die Aufgabe durch eine Sensorbox, zum Beispiel in Form eines Kastens, für eine verfahrenstechnische und/oder maschinentechnische Anlage, zum Beispiel eine Entsorgungsanlage und/oder (Abwasser-)aufbereitungsanlage wie einen Fettabscheider gelöst. Die Sensorbox hat eine Steuereinheit zum Beispiel in Form eines Mikrocontrollers. Ferner hat die Sensorbox eine Vielzahl von Schnittstellen. Diese Schnittstellen können durch ein Gehäuse der Sensorbox durchtreten, um eine Verbindung zwischen innen an der Sensorbox und außen an der Sensorbox bereitzustellen. Der Teil in der Sensorbox kann mit der Steuereinheit verkabelt sein. Es besteht zumindest eine Verbindung zwischen der Steuereinheit und den Schnittstellen. Die Vielzahl von Schnittstellen ist mit einer entsprechenden Anzahl an Kabeln oder Sende- und Empfangseinrichtungen verbindbar oder verbunden. So kann eine Modularität mit und ohne Verkabelung bereitgestellt werden. Dies kann in Form eines Nachrüstkits ausgetauscht werden. Die Sende- und Empfangseinrichtungen können optisch oder funktechnisch ausgeführt sein, insbesondere kabellos.
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Über die Kabel wird eine kommunikative Verbindung zu entsprechenden an unterschiedlichen Funktionsstellen einer verfahrenstechnischen und/oder maschinentechnischen Anlage angeschlossenen Sensoren bereitgestellt bzw. hergestellt. Die Anlage kann eine Industrieanlage sein, zum Beispiel eine Entsorgungsanlage und/oder (Abwasser-)aufbereitungsanlage wie ein Fettabscheider und/oder damit verbundene Hebeanlage. Die Funktionsstellen können an unterschiedlichen Orten der Anlage vorgesehen sein. Hierbei sind mit den Funktionsstellen verknüpfte unterschiedliche physikalische Parameter bzw. Größen zu messen und dementsprechend verschiedenartige Sensoren für verschiedene Funktionsstellen vorgesehen. Ferner können die Funktionsstellen in Gruppen gemäß Arbeitsbereichen der Anlage vorgesehen sein. Die Arbeitsbereiche können demnach mehrere Funktionsstellen aufweisen, die mit Sensoren versehen sind, um entsprechend des Arbeitsbereichs entsprechende Messungen durchführen zu können.
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Die Kabel können explizit für einzelne, eine Teilmenge oder alle Sensoren dedizierte Kabel sein. Zum Beispiel können die Kabel eine speziell für das menschliche Auge sichtbare Kennung aufweisen, um eine Fehlverbindung zwischen entsprechender Schnittstelle und Sensor zu vermeiden. Hierbei kann jeweils eine Schnittstelle der Vielzahl von Schnittstellen für genau einen Sensor bzw. eine Schnittstelle desselben vorgesehen bzw. dediziert sein. Die Steuereinheit ist konfiguriert, entsprechende Messungen der Vielzahl von Sensoren über die Vielzahl der Schnittstellen anzufordern oder abzufragen. Hierbei kann ferner Strom gespart werden, da lediglich durch Anforderung/Abfrage, der Sensor eingeschaltet sein kann oder eine Messung durchführt. Der Sensor kann hierfür eine separate mit der Anlage bereitgestellt Stromversorgung aufweisen. Eine Stromversorgung über die Schnittstellen der Sensorbox kann somit ebenfalls unterbleiben.
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Die Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dass die Sensorbox modular von der Anlage und weiteren Systemen getrennt aufgebaut werden kann. Die Sensorbox kann insbesondere in einem Betriebsraum einer Anlage angebracht bzw. aufgehängt werden. Hierfür kann die Sensorbox entsprechende Haltevorrichtungen aufweisen, um an einer Wand aufgehängt zu werden.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Sensorbox kann eine Einhausung für die Steuereinheit aufweisen oder für diese bilden. Diese Einhausung kann vor in einem Betriebsraum der Anlage vorzufindenden Verhältnissen schützen und so die Steuereinheit schützen. Die Einhausung kann in Form eines Hardcovers sein. Verschiedene Materialien wie zum Beispiel Hartplastik können vorgesehen sein. Die Sensorbox kann ferner tragbar, transportierbar, lösbar fixiert oder im Raum aufhängbar sein. Hierfür kann die Sensorbox von Betriebsinternem Personal selbst ausgetauscht werden.
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Die Steuereinheit kann konfiguriert sein, Messungen verschiedener Sensoren der Vielzahl von Sensoren gemäß festgelegter unterschiedlicher Häufigkeiten der Messungen pro Zeit anzufordern. Hierbei können die Messungen einer Abfolge entsprechend durchgeführt werden. Diese Abfolge kann für jeden Sensor unterschiedlich sein, bzw. sich von Funktionsstelle zu Funktionsstelle bzw. von Arbeitsbereich zu Arbeitsbereich unterscheiden. Eine der Funktion der Anlage gerechte Abfrage kann somit bereitgestellt werden.
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Die Sensorbox kann eine Mensch-Maschine-Schnittstelle aufweisen. Die Schnittstelle kann auch durch eine Instrumententafel, zum Beispiel ein Dashboard, vorgesehen sein, die mit der Sensorbox über die Steuereinheit in Verbindung/Kommunikation steht. Hierbei kann die Instrumententafel über eine weitere unabhängig von der Sensorbox bereitgestellte Instrumentation/Entität vorgesehen sein. Die Steuereinheit kann konfiguriert sein, durch Eingabe über die Mensch-Maschine-Schnittstelle der Steuereinheit außen an der Sensorbox, die unterschiedlichen Häufigkeiten pro Zeit festzulegen. Die Häufigkeiten pro Zeit der Messungen können sich von Sensor zu Sensor der Vielzahl von Sensoren unterscheiden. Hierbei können sich die Häufigkeiten pro Zeit der Messungen in Abhängigkeit bestimmter Arbeitsbereiche der Anlage unterscheiden. Sensoren eines ersten Arbeitsbereichs können somit häufiger abgefragt werden, als Sensoren eines zweiten Arbeitsbereichs, die wiederum häufiger abgefragt werden können als die Sensoren eines dritten Arbeitsbereichs.
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Die Funktionsstellen können an die Arbeitsbereiche der Anlage geknüpft sein. Insbesondere kann es sich bei dem Arbeitsbereich um eine Räumlichkeit handeln, an der eine für diese Räumlichkeit vorgesehen Einheit der Anlage ihre Arbeit verrichtet. Zum Beispiel kann eine Anlage eine Abscheideranlage, eine Hebeanlage und einen zwischen der Abscheideranlage und der Hebeanlage geschalteten Probenahmetopf enthalten. Hierbei können drei Arbeitsbereiche entsprechend der Abscheideranlage, der Hebeanlage und dem Probenahmetopf vorhanden sein. Es kann auch lediglich die Abscheideranlage und die Hebeanlage jeweilige Arbeitsbereiche ausbilden, in diesem Beispiel zwei Arbeitsbereiche. Die Arbeitsbereiche können entsprechend mehrere Funktionsstellen aufweisen.
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Insbesondere kann jeder Arbeitsbereich mehrere der Funktionsstellen aufweisen. Diese Funktionsstellen können räumlich voneinander beabstandet sein. Somit kann generell ein Arbeitsbereich als mit der Funktion der entsprechenden Einheit der Anlage verknüpfter räumlicher Bereich definiert sein. Die Steuereinheit kann konfiguriert sein, die Häufigkeiten pro Zeit abhängig von dem Arbeitsbereich festzulegen.
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Die oben genannte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass ein System aus einer verfahrenstechnischen und/oder maschinentechnischen Anlage und einer der Anlage zugewiesenen Sensorbox, wie beispielsweise oben beschrieben, bereitgestellt wird. Die Anlage ist konfiguriert ist, eine Vielzahl von Funktionen durchzuführen, die räumlich getrennt an den unterschiedlichen Funktionsstellen bzw. räumlich benachbarten Arbeitsbereichen der Anlage durchgeführt werden. Die Funktionsstellen sind jeweils mit einem der Vielzahl von Sensoren ausgestattet bzw. verbunden. Die Vielzahl der Sensoren ist konfiguriert, jeweils unterschiedliche einer Funktion der entsprechenden Funktionsstelle bzw. der entsprechenden Arbeitsbereiche zugeordnete physikalische Parameter oder Größen auf Anforderung durch die Steuereinheit zu messen.
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Die physikale Größe bzw. der physikalische Parameter ergibt sich aus der Art des jeweiligen Sensors der Vielzahl von Sensoren. Hierbei kann die Vielzahl von Sensoren folgende Varianten zumindest teilweise umfassen: einen Geruchssensor, einen Temperatursensor (Zulauf), einen Niveausensor, einen pH-Sensor, einen Fettschichtdickenmesser, einen Temperatursensor (Ablauf), einen Beschleunigungssensor, ein Mikrofon, ein Volumenstrommessgerät, einen Drucksensor und einen Stromwandler. Der zu messende Parameter bzw. die zu messende Größe ergibt sich dem Fachmann von selbst. Die Messungen werden dann in Form von Daten mittels Signalübertragung über das entsprechende Kabel von dem Sensor an die jeweilige Schnittstelle der Sensorbox gesendet. Dies funktioniert zum Beispiel ausschließlich auf Anforderung/Abfrage durch die Steuereinheit.
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Die Steuereinheit kann hierbei als Vermittlungseinheit dienen und die Daten/Signale von den jeweiligen Sensoren zwischenlagern. Für das Zwischenlagern können Speichereinheit(en) in der Sensorbox vorgesehen sein, die von der Steuereinheit angewiesen werden, bereichsweise, die Daten/Signale von den jeweiligen Sensoren zu speichern bzw. zwischenzuspeichern. Hierbei wird aufgrund der zeitlich versetzten Anforderung der Sensoren durch die Steuereinheit nicht viel Speicherplatz benötigt. Pro Zeiteinheit kann zum Beispiel ausschließlich ein Sensor abgefragt werden, so dass eine serielle Lagerung ermöglicht wird. Eine parallele Abfrage und Speicherung ist allerdings ebenfalls möglich.
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Die Sensorbox kann eine Kommunikationseinheit aufweisen, mit der an eine, zum Beispiel übergeordnete und beabstandete, externe Entität kommuniziert werden kann. Die Steuereinheit kann für das Steuern der Kommunikationseinheit vorgesehen sein. Zum Beispiel kann die Steuereinheit die Kommunikationseinheit anweisen, die von den Sensoren übermittelten Daten/Signale direkt oder aus den Speichereinheiten an die externe Entität zu übermitteln. Im Folgenden wird die externe Entität beschrieben.
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Das System kann eine Internet of Things, IOT, Plattform enthalten oder mit dieser in Kommunikation stehen. Die IOT Plattform kann als die externe Entität verstanden werden. Die Steuereinheit kann konfiguriert sein, nach dem Anfordern, von der Vielzahl von Sensoren erhaltene Messungen (in Form der oben genannten Daten/Signale) an die IOT Plattform zu übermitteln. Die IOT Plattform kann vorgesehen sein, eine Datenbank bereitzustellen, um die von der Steuereinheit übermittelten Messungen bzw. Daten/Signale in Form von Zeitserien zu erfassen und basierend auf den Zeitserien eine Bewertung für die Anlage und deren Funktionsstellen bzw. Arbeitsbereiche abzugeben. Die IOT Plattform kann so konfiguriert sein, dass sie basierend auf den empfangenen Daten bezüglich der Sensormesswerte, ein für jede Funktionsstelle und/oder jeden Arbeitsbereich separate Bewertung bestimmt. Somit können mehrere Bewertungen, zum Beispiel eine Bewertung pro Funktionsstelle oder Arbeitsbereich zur selben Zeit vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann die IoT-Plattform die aus den verschiedenen Sensoren erhaltenen verschiedenen Daten zusammenführen, z.B. mittels eines Algorithmus im Sinne einer künstlichen Intelligenz, und aus den erhobenen Daten zusätzliche Informationen zum Anlagenzustand, (Ab)Wasserqualität und/oder Wartungszustand generieren und auf dem Anzeigeinstrument anzeigen. Durch die Kombinatorik der Sensoren und ihrer Auswertung in dem erfindungsgemäßen System kann im Bereich des Predictive Maintenance für den Nutzer eine höhere Betriebssicherheit und ein vereinfachtes Verfahren zur Messung der Abwasserqualität erreicht werden.
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Das System kann eine Instrumententafel (siehe oben in Bezug auf das Dashboard) enthalten. Die Instrumententafel kann vorgesehen sein, die Bewertung von der IOT Plattform abzufragen und einem Nutzer die Bewertung anzuzeigen. Die Bewertung kann in Form einer Warnmeldung oder einem Hinweis an den Nutzer der Instrumententafel erfolgen, zum Beispiel in Form einer Handlungsempfehlung oder Einstellungsempfehlung für die Anlage. Die Instrumententafel kann konfiguriert sein, dem Benutzer die Bewertungen jeweils nach Dringlichkeitsgrad anzuzeigen. So kann ein hoher Dringlichkeitsgrad dazu führen, dass der Benutzer die Bewertung durch wiederholtes Informieren in Form von Warnungen auch ohne direkte Verwendung der Instrumententafel erfährt und ein niedriger Dringlichkeitsgrad, dass der Benutzer die Bewertung lediglich bei direkter Verwendung der Instrumententafel erfährt.
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Das System kann ferner ein, mit anderen Systemen oder technischen Anlagen bzw. Steuereinheiten derselben, gemeinsames Gateway enthalten. Über das Gateway können die von der Steuereinheit der Sensorbox übermittelten Messungen in Form von Daten/Signalen (zusammen mit von Steuereinheiten anderer Kästen übermittelten Messungen) an die IOT Plattform übermittelt werden. Das Gateway kann dabei alle Messungen in Form von Daten/Signalen zusammen versenden oder nacheinander.
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Somit sind serielle oder parallele Übermittlungen möglich. Dies kann entweder Speicher oder Zeit sparen.
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Das Gateway ist eine Komponente, die zwischen der Sensorbox und der IOT Plattform eine Verbindung herstellt und als Mittler dazwischen fungiert. Die drei Entitäten Sensorbox, Gateway, IOT Plattform können an unterschiedlichen Orten positioniert sein. Speziell kann eine Funkkommunikation zwischen der Sensorbox und dem Gateway aufgebaut sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Gateway um ein Internet-Gateway. Dieses Gateway kann in einer Betriebsstätte für mehrere Anlagen bzw. deren Kommunikationseinheiten/Steuereinheiten vorgesehen sein. Somit können alle Anlagen einer Betriebsstätte über das Gateway mit der IOT Plattform kommunizieren.
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Die oben genannte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum Betreiben einer verfahrenstechnischen und/oder maschinentechnischen Anlage bereitgestellt wird. Hierbei umfasst das Verfahren ein Bereitstellen einer Sensorbox, wie beispielsweise oben beschrieben, in einem Betriebsraum neben einer Anlage, wie beispielsweise oben beschrieben. Die Sensorbox kann dabei einfach händisch an einer Wand des Betriebsraums angebracht werden. Ferner umfasst das Verfahren ein Verbinden einer Vielzahl von an der Anlage angeschlossenen Sensoren mit zu einer Steuereinheit der Sensorbox führenden Schnittstellen. Die Sensoren können dabei verschiedenen Arbeitsbereichen zugeordnet und an mit den Arbeitsbereichen verknüpften Funktionsstellen angebracht sein.
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Ferner umfasst das Verfahren ein Anfordern, durch die Steuereinheit, über die Schnittstellen, an die Vielzahl von Sensoren, von Messungen der Vielzahl der Sensoren. Basierend auf dem Anfordern können die jeweiligen Sensoren an zumindest teilweise verschiedenen Zeitpunkten Messungen durchführen und diese mittels Signalen/Daten an die Steuereinheit zurückgeben. Hierbei kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Steuereinheit einen oder mehrere der entsprechenden Sensoren ansteuert bzw. ein Signal zum Messbeginn liefert. Die Messung an sich kann für eine vorbestimmte Zeitdauer durchgeführt werden. Die Zeitdauer kann mit der Anforderung eingestellt werden bzw. in der Anforderung enthalten sein.
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Ferner umfasst das Verfahren ein Erhalten der Messungen basierend auf dem Anfordern. Die Messungen werden über die oben genannten Daten/Signale von den entsprechenden Sensoren erhalten. Die Steuereinheit kann hierfür mit einem oder mehreren Speichern versehen sein. Die einen oder mehreren Speichereinheiten können ebenfalls in der Sensorbox selbst enthalten sein. Ferner umfasst das Verfahren ein Übermitteln der Messungen an eine externe Entität zur Bewertung der Messungen. Aus der Bewertung kann das für die Anlage vorgesehene Personal eine Aktion ableiten, die durchzuführen ist.
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Es ist dem Fachmann klar, dass die hierin dargelegten Erklärungen unter Verwendung von Hardwareschaltungen, Softwaremitteln oder einer Kombination davon implementiert sein/werden können. Beispielsweise kann die Steuereinheit teilweise als ein Computer, eine Logikschaltung, ein FPGA (Field Programmable Gate Array), ein Prozessor (beispielsweise mit Mikroprozessor, Mikrocontroller oder Vektorprozessor), ein Core und/oder eine CPU (Central Processing Unit) realisiert sein.
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In weiteren Beispielen kann die Steuereinheit teilweise als eine FPU (Floating Point Unit), eine NPU (Numeric Processing Unit), und/oder eine ALU (Arithmetic Logical Unit) realisiert sein. Ferner kann die Steuereinheit teilweise als ein Koprozessor (zusätzlicher Mikroprozessor zur Unterstützung einer CPU), eine GPGPU (General Purpose Computation on Graphics Processing Unit), ein Parallelrechner und/oder ein DSP realisiert sein.
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In der Steuereinheit können beispielsweise Verfahren angewendet werden, die im Zusammenhang mit Pipelining. Hierbei wird statt eines gesamten Befehls in einem Taktzyklus des Prozessors nur eine Teilaufgabe abgearbeitet. Dabei werden die verschiedenen Teilaufgaben mehrerer Befehle gleichzeitig abgearbeitet. Ferner können hierbei Verfahren im Sinne von Multithreading und Weiterentwicklungen davon angewandt werden, zum Beispiel Simultaneous Multithreading. Damit lässt sich eine bessere Auslastung der Rechenwerke aufgrund paralleler Verwendung mehrerer Prozessorkerne erzielen.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
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In diesen zeigen
- 1 eine Ansicht einer Anlage mit Sensoren und Sensorbox; und
- 2 eine Ansicht mehrerer Anlagen mit jeweiliger Sensorbox im Verbund mit einem Gateway.
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In 1 ist eine Sensorbox 10 gezeigt, der mehrere Schnittstellen 11 aufweist. Ferner ist eine Anlage 12 gezeigt, die mehrere Sensoren 13 an unterschiedlichen Funktionsstellen an und in der Nähe der Anlage aufweist. Die Sensorbox 10 steht in kommunikativer Verbindung mit den Sensoren 13. Die Sensoren 13 sind an unterschiedlichen Stellen einer in 1 gezeigten Anlage 12 befestigt. Lediglich ein Geruchssensor 13a der Sensoren 13 ist in der Nähe der Anlage 12 angeordnet. Die Anlage 12 hat mehrere Funktionsstellen an drei verschiedenen Arbeitsbereichen, die zum Beispiel durch den Abscheider 14, den Probenahmetopf 15 oder die Hebeanlage 16 vorgegeben sind.
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Die Sensorbox 10 ist in Form eines Kastens ausgebildet. Insbesondere ist die Sensorbox 10 ein Kasten, der ein Gehäuse hat und innerhalb des Gehäuses eine darin geschützte Steuereinheit (nicht gezeigt) enthält. Kabel (gestrichelt gezeigt) verbinden die mehreren Schnittstellen 11 der Sensorbox 10 mit den entsprechenden Sensoren 13. Pro Schnittstelle kann zum Beispiel genau ein dediziertes Kabel eingesetzt werden. Über die Kabel wird eine elektrische/kommunikative Verbindung mit der in der Sensorbox 10 enthaltenen Steuereinheit (nicht gezeigt) bereitgestellt. Die Steuereinheit ist eine zentrale Steuereinheit, wie ein Mikrocontroller. Die Steuereinheit fordert für jeden Sensor 13 separat in für die Sensoren 13 unterschiedlichen Zeitabständen, bei vorheriger Konfiguration, Sensormessungen an. Dies kann dadurch geschehen, dass die Steuereinheit für einen jeweiligen Sensor 13 ein Signal aussendet, das einem Befehl an den Sensor 13 entspricht, eine Messung durchzuführen. Basierend auf dieser Anforderung liefert der jeweilige Sensor 13 eine entsprechende Messung, oder auch Messwert genannt, an die Steuereinheit zurück. Diese Messung bzw. Messwerte werden dann in einem bestimmten Format, zum Beispiel JSON-Format von der Steuereinheit in der Sensorbox 10 an eine übergeordnete Entität übermittelt. Diese übergeordnete Entität, zum Beispiel eine IOT Plattform (IOT-Cloud), ist von der Sensorbox physisch beabstandet und weist lediglich eine kommunikative Verbindung mit der Sensorbox 10 auf. Die Übermittlung kann dabei via Message Queuing Telemetry Transport, MQTT, oder Constrained Application Protocol, COAP, direkt in die IOT-Cloud erfolgen.
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Insbesondere können die im Folgenden erwähnten Sensoren 13 an unterschiedlichen Funktionsstellen der Anlage 12 vorgesehen sein.
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Gemäß 1 kann die Anlage 12 in drei verschiedene Arbeitsbereiche unterteilt werden, die jeweils die Funktionsstellen aufweisen. Diese drei Arbeitsbereiche lassen sich in den Bereich der Abscheideranlage 14, der Probenahmetopf 15 und der Hebeanlage 16 unterteilen. In dem Arbeitsbereich der Abscheideranlage 14 sind die folgenden Sensoren 13 angeordnet: Temperatursensor 13b des Zulaufs, Niveausensor 13c, pH-Sensor 13d und Fettschichtdickenmesser 13e.
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Der Temperatursensor 13b ist vorgesehen, um die Temperatur des zulaufenden Wassers zu messen. Der Niveausensor 13c ist in dem Behälter der Abscheideranlage 14 angeordnet, um den Fettstand im Behälter erfassen zu können. Der pH-Sensor 13d ist ebenfalls im Behälter der Abscheideranlage 14 angeordnet, um den pH-Wert des Abwassers im Behälter bestimmen zu können. Der Fettschichtdickenmesser 13e ist ebenfalls am Behälter der Abscheideranlage 14 angeordnet, um die Fettschichtdicke an die Sensorbox 10 bzw. dessen Steuereinheit übermitteln zu können.
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Der Geruchssensor 13a ist vorliegend, wie in 1 gezeigt, extern von der Anlage 12 angeordnet, um üble Gerüche im Raum, in dem sich die Anlage 12 befindet, detektieren zu können.
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In dem Arbeitsbereich des Probenahmetopfs 15 sind gemäß 1 keine Sensoren vorgesehen.
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Der Arbeitsbereich der Hebeanlage 16 hat im Gegensatz dazu mehrere Funktionsstellen, die mit den jeweiligen Sensoren 13f bis 13k versehen sind. In dem Arbeitsbereich der Hebeanlage 16 sind die folgenden Sensoren 13 angeordnet: ein Temperatursensor 13f, ein Beschleunigungssensor 13g, ein Mikrofon 13h, ein Volumenstrommessgerät 13i, ein Drucksensor 13j und ein Stromwandler 13k. Der Temperatursensor 13f ist im Wasserbehälter der Hebeanlage 16 angeordnet, um die Abwassertemperatur aufnehmen zu können. Der Beschleunigungssensor 13g ist an einer Pumpe der Hebeanlage 16 angeordnet, um Schwingungen der Pumpe im Betrieb aufnehmen zu können. Das Mikrofon 13h ist ebenfalls an der Pumpe der Hebeanlage 16 angeordnet, um die Lautstärke und eventuelle Abweichungen detektieren zu können. Das Volumenstromessgerät 13i ist in einer Druckleitung der Hebeanlage 16 angeordnet, um das geförderte Volumen pro Zeiteinheit aufnehmen zu können. Der Drucksensor 13j ist in einer Druckleitung der Hebeanlage 16 angeordnet, um den Ausgangsdruck der Pumpe erfassen zu können. Der Stromwandler 13k ist an der Pumpe angeordnet, um die Stromaufnahme eines Motors der Pumpe noninvasiv erfassen zu können.
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Die Steuereinheit 10 sendet entsprechende Anforderungen an die Sensoren 13 unabhängig von den Sensoren 13 oder deren Signalgebung, an vorher festgelegten Zeitpunkten. Somit können alle Sensoren 13 gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten angefordert werden. Die Zeitabstände dazwischen können variabel eingestellt werden/sein. Hierbei kann eine bedarfsgerechte Anforderung durchgeführt werden. So können unterschiedliche Funktionsstellen mit unterschiedlichen Häufigkeiten belegt werden und Messungen bedarfsgerecht angefordert werden. Die von den Sensoren erhaltenen Messungen werden mittels einer Datenübertragung an eine Cloud bzw. IOT Plattform übermittelt. Diese Übermittlung kann über verschiedene Datenprotokolle oder Übertragungsschemata stattfinden. Zum Beispiel können entsprechende Übertragungsmittel Local Area Network (LAN), Wireless LAN (WLAN), Long Range Wide Area Network (LoRaWan), NarrowBand IOT (NB-IOT), Sigfox oder andere Übertragungsprotokolle verwendet werden.
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Um die entsprechenden Daten bezogen auf die Messungen nutzbar machen zu können kann eine Instrumententafel in Form eines Dashboards bereitgestellt werden. Hierüber können die Daten aufbereitet werden und dem Kunden per Webzugriff oder Applikationsanwendungen zur Verfügung gestellt werden. Entsprechende Warnungen, Hinweise und Zustände können ebenfalls (direkt) per E-Mail, Push-Nachricht oder SMS zugestellt werden. Dies kann in Form eines Warn-Systems erfolgen, zum Beispiel, dass folgende Ausgaben am Dashboard erfolgen: Überlauf des Fettabscheider 14, zu hohes Abwasser, Stromaufnahme der Pumpen der Hebeanlage 16 zu hoch und/oder Abwasserabpumpen zu gering.
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In Anlehnung an die 2, in der mehrere Anlagen 12 gezeigt sind, können die für die verschiedenen Anlagen 12 vorgesehenen Kästen 10 bzw. deren Steuereinheiten (nicht gezeigt) die entsprechenden Messungen der Sensoren 13 jeder Anlage 12 über ein Gateway 17 an die übergeordnete IOT Plattform (nicht gezeigt) übermitteln. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Sensorbox 10 ihre Daten ausschließlich an das Gateway 17 übermittelt, welches die Daten entweder einzeln, parallel oder seriell an die IOT Plattform bzw. die Cloud weitersendet oder gesammelt an die IOT Plattform oder Cloud sendet. Hierbei sind weniger SIM-Karten notwendig. Das Gateway 17 kann an eine für alle Kästen 10 günstig gelegene Position aller Anlagen 12 montiert werden, um optimalen Empfang zu gewährleisten. Im Wesentlich kann eine oder mehrere der folgenden Übertragungstechnologien verwendet werden: NB-IOT, Global System for Mobile Communications (GSM) und LoRa. Bei Übertragung über das Gateway 17 kann LoRa bevorzugt sein. Insbesondere kann im Falle einer einzelnen Sensorbox, aber auch im Falle mehrerer Sensorboxen (also im Verbund), bei der Übertragung über das Gateway oder auch ohne das Gateway, die Übertragung verschlüsselt erfolgen.
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Die IOT Plattform erfasst die Sensordaten anlagenspezifisch in einer Zeitserien-Datenbank und wertet diese aus. Die Werte können einzelnen Anlagen und den Anlagen zugeordneten Sensoren zugeordnet werden. Weiterhin kann die Zuordnung auf einen spezifischen Kunden abgestimmt sein und diesem zugeordnet sein.
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Zusammengefasst kann die Sensorbox 10 aus den 1 und 2 eine Datenerfassungseinheit bereitstellen, die mit verschiedenen Sensoren 13 verbunden ist. Die Sensorbox 10 kann hierbei auch ein Nachrüstkit für Fremdanlagen sein. Bei Fettabscheidern 14 und Hebeanlagen 16 können in Echtzeit Daten gesammelt und in einer IOT Plattform gespeichert werden. Daten wie zum Beispiel die Temperatur von Flüssigkeiten, pH-Wert, Füllstand etc. können abgerufen werden. Die Echtzeit Sammlung der Daten ist nicht auf die Anlage 12 aus 1 und 2 beschränkt, sondern kann auch auf andere Arten von Maschinenanlagen angewandt werden. Ferner werden die Daten analysiert, um Services für die Kunden abzuleiten, wie zum Beispiel ein Warn-System, Condition-Monitoring, Predictive Maintenance etc.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sensorbox
- 11
- Schnittstellen
- 12
- Anlage
- 13
- Vielzahl von Sensoren
- 13a
- Geruchssensor
- 13b
- Temperatursensor (Zulauf)
- 13c
- Niveausensor
- 13d
- pH-Sensor
- 13e
- Fettschichtdickenmesser
- 13f
- Temperatursensor (Ablauf)
- 13g
- Beschleunigungssensor
- 13h
- Mikrofon
- 13i
- Volumenstrommessgerät
- 13j
- Drucksensor
- 13k
- Stromwandler
- 14
- Abscheideranlage
- 15
- Probenahmetopf
- 16
- Hebeanlage
- 17
- Gateway
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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