DE102020134382A1

DE102020134382A1 - Device for measuring precipitation

Info

Publication number: DE102020134382A1
Application number: DE102020134382.5A
Authority: DE
Inventors: Elmar Wosnitza
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Niederschlagsmessung, umfassend:- einen Niederschlag-Sammelbehälter (3) zum Aufnehmen von Niederschlag;- ein Füllstandsmessgerät, das dazu eingerichtet ist, Messwerte einer den Füllstand des in dem Niederschlag-Sammelbehälter (3) aufgenommenen Niederschlags repräsentierenden Messgröße zu erfassen; und- eine Messelektronik, die dazu eingerichtet ist, die Messwerte abzuspeichern und/oder aus den Messwerten Werte einer eine Niederschlagsmenge repräsentierenden Größe abzuleiten und abzuspeichern; wobei die Messelektronik eine Kommunikationsschnittstelle (8), insbesondere eine Funkschnittstelle, umfasst und dazu eingerichtet ist, die Messwerte und/oder die aus den Messwerten abgeleiteten Werte über die Kommunikationsschnittstelle (8) an eine übergeordnete Einheit (9) auszugeben.The invention relates to a device (1) for measuring precipitation, comprising: - a precipitation collection container (3) for collecting precipitation; - a fill level measuring device which is set up to measure the fill level of the precipitation collected in the precipitation collection container (3). to record the measured variable that represents it; and- measuring electronics, which are set up to store the measured values and/or to derive and store values of a quantity representing a quantity of precipitation from the measured values; wherein the measuring electronics includes a communication interface (8), in particular a radio interface, and is set up to output the measured values and/or the values derived from the measured values to a higher-level unit (9) via the communication interface (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein System zu Niederschlagsmessung.The invention relates to a device and a system for measuring precipitation.

Im Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten der Niederschlagsmessung bekannt. Die bei der Niederschlagsmessung ermittelte Messgröße ist die Niederschlagsmenge oder die Niederschlagsintensität. Die Niederschlagsmenge wird in der Maßeinheit Millimeter (mm) angegeben. Alternativ wird oft auch die Wassermenge in Liter pro Quadratmeter (l/m²) angegeben, wobei 1 mm Niederschlag 1 l/m² entspricht. Die Niederschlagsmenge gibt das Volumen des flüssigen Niederschlags bezogen auf eine Fläche (z.B. einen Querschnitt einer Öffnung eines Niederschlag-Auffangbehälters) in einem bestimmten Messintervall an, das ebenfalls anzugeben ist. Ein übliches Messintervall beträgt z.B. 24 Stunden. Die Niederschlagsintensität entspricht dem Quotienten aus Niederschlagsmenge und Zeit. Sie wird für Regen in der Regel in Millimeter pro Stunde bzw. Liter pro Quadratmeter und Stunde, bei Schnee in Zentimeter pro Stunde angegeben.Various possibilities for measuring precipitation are known in the prior art. The measured variable determined during precipitation measurement is the amount of precipitation or the precipitation intensity. The amount of precipitation is given in millimeters (mm). Alternatively, the amount of water is often given in liters per square meter (l/m ² ), where 1 mm of precipitation corresponds to 1 l/m ² . The amount of precipitation indicates the volume of liquid precipitation in relation to an area (e.g. a cross-section of an opening in a precipitation collection tank) in a specific measurement interval, which must also be specified. A typical measurement interval is 24 hours, for example. The precipitation intensity corresponds to the quotient of the amount of precipitation and time. For rain it is usually given in millimeters per hour or liters per square meter and hour, for snow in centimeters per hour.

Zur Bestimmung der Niederschlagsmenge oder der Niederschlagsintensität wird der Niederschlag häufig für eine punktuelle Messung in einem Messbehälter gesammelt. Eine Methode zu Bestimmung der Niederschlagsmenge besteht in der Volumenmessung des Niederschlags, z.B. mittels eines Niederschlagsmessers oder eines Niederschlagsschreibers nach Hellmann.In order to determine the amount or intensity of precipitation, the precipitation is often collected in a measuring container for spot measurement. One method of determining the amount of precipitation is to measure the volume of precipitation, e.g. using a rain gauge or a Hellmann precipitation recorder.

Ein typischer Niederschlagsmesser besteht aus einem röhrenförmigen Auffangbehälter mit einer Öffnung, die eine Auffangfläche von 200 cm² aufweist. Der aufgefangene Niederschlag wird in einer Sammelkanne gesammelt. In einem einfachen Niederschlagsmesser wird die Niederschlagsmenge durch Abmessen des in der Sammelkanne gesammelten Volumens mittels eines skalierten Messzylinders bestimmt. Hierzu ist es notwendig, dass eine Bedienperson den Niederschlagsmesser regelmäßig zum Ablesen und Entleeren sowie zur Durchführung sonstiger Wartungsmaßnahmen aufsucht. Dies ist, insbesondere für den Betrieb einer Vielzahl von Niederschlags-Messstellen zur Überwachung des Niederschlags in einem größeren geographischen Gebiet, zeit- und personalaufwändig.A typical rain gauge consists of a tubular collector with an opening that has a collection area of 200 cm ² . The precipitate collected is collected in a collecting can. In a simple rain gauge, the amount of precipitation is determined by measuring the volume collected in the collection can using a graduated measuring cylinder. For this purpose, it is necessary for an operator to visit the rain gauge regularly to read and empty it and to carry out other maintenance measures. This is time-consuming and labor-intensive, especially for the operation of a large number of precipitation measuring points for monitoring the precipitation in a larger geographical area.

Ein Niederschlagsschreiber nach Hellmann weist ein Auffangteil auf, das ebenfalls eine Öffnung mit einer festgelegten Auffangfläche von 200 cm² besitzt. Weiter weist der Niederschlagsschreiber ein Schwimmergehäuse auf, in das vom Auffangteil weitergeleiteter Niederschlag gelangt, und in dem ein Schwimmer enthalten ist. Der Schwimmer ist über eine Schwimmerstange mit einem Papier-Schreiber verbunden. Ein steigender Füllstand im Schwimmergehäuse hebt den Schwimmer an, derart, dass über die Schwimmerstange mittels des Papier-Schreibers eine Volumenzunahme aufgezeichnet wird. Das Schwimmergehäuse ist selbstentleerend nach dem Heberprinzip ausgestaltet, so dass der Hellmann-Schreiber über längere Zeiträume autark betrieben werden kann. Trotzdem muss ein solches Gerät regelmäßig von einer Bedienperson überprüft und gewartet werden muss. Zum Ablesen der auf dem Schreiber aufgezeichneten Messwerte ist ebenfalls Personaleinsatz erforderlich.A Hellmann precipitation recorder has a collecting part which also has an opening with a specified collecting area of 200 cm ² . The precipitation recorder also has a float housing, into which precipitation passed on by the collecting part reaches, and in which a float is contained. The float is connected to a paper recorder via a float rod. A rising filling level in the float housing raises the float in such a way that an increase in volume is recorded via the float rod using the paper recorder. The float housing is designed to be self-draining according to the siphon principle, so that the Hellmann recorder can be operated independently over longer periods of time. Nevertheless, such a device must be regularly checked and maintained by an operator. Personnel are also required to read the measured values recorded on the recorder.

Bekannt sind auch Niederschlagsmesser, die auf dem Wägeprinzip basieren, indem entweder ein Auffangbehälter mit dem darin gesammelten Niederschlag gewogen wird, oder indem aufgefangener Niederschlag in Form von Tropfen abwechselnd in zwei Wippenschalen einer Kippwaage geleitet wird, derart, dass jeweils eine Schale nach Erreichen ihres maximalen Füllstands durch Kippen der Waage entleert wird, und die Anzahl der Kipp-Bewegungen proportional zur Niederschlagsmenge ist. Die Anzahl der Kippbewegungen bzw. das Gewicht des Auffangbehälters können als Funktion der Zeit erfasst und aufgezeichnet oder gespeichert werden. Das Ablesen der aufgezeichneten Daten oder das Auslesen gespeicherter Daten wird in der Regel von einer Bedienperson durchgeführt, die dazu regelmäßig den Ort der Niederschlagsmessung aufsuchen muss.Rain gauges are also known, which are based on the weighing principle, either by weighing a collecting container with the precipitation collected in it, or by alternately directing the collected precipitation in the form of drops into two rocker shells of a tipping scale, such that one shell in each case is drained after reaching its maximum Level is emptied by tilting the scale, and the number of tilting movements is proportional to the amount of precipitation. The number of tipping movements or the weight of the collection container can be detected and recorded or stored as a function of time. The reading of the recorded data or the reading out of stored data is usually carried out by an operator who has to regularly visit the location of the precipitation measurement.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Niederschlagsmessung bereitzustellen, die einfach und robust aufgebaut ist, und die gleichzeitig weniger Zeit- und Personalaufwand im regulären Betrieb und zur Wartung erfordert als die im Stand der Technik bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen.It is the object of the present invention to provide a device for measuring precipitation which is simple and robust in design and which at the same time requires less time and personnel expenditure in regular operation and for maintenance than the generic devices known in the prior art.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Vorrichtung zur Niederschlagsmessung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by the device for measuring precipitation according to claim 1. Advantageous refinements are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Niederschlagsmessung, umfasst:

- einen Niederschlag-Sammelbehälter zum Aufnehmen von Niederschlag;
- ein Füllstandsmessgerät, das dazu eingerichtet ist, Messwerte einer den Füllstand des in dem Niederschlag-Sammelbehälter aufgenommenen Niederschlags repräsentierenden Messgröße zu erfassen; und
- eine Messelektronik, die dazu eingerichtet ist, die Messwerte abzuspeichern und/oder aus den Messwerten Werte einer eine Niederschlagsmenge repräsentierenden Größe abzuleiten und abzuspeichern;

wobei die Messelektronik eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere eine Funkschnittstelle, umfasst und dazu eingerichtet ist, die Messwerte und/oder die aus den Messwerten abgeleiteten Werte über die Kommunikationsschnittstelle an eine übergeordnete Einheit auszugeben.The device according to the invention for measuring precipitation comprises:

- a precipitation collection tank for receiving precipitation;
- a fill level measuring device, which is set up to detect measured values of a measured variable representing the fill level of the precipitation received in the precipitation collecting tank; and
an electronic measuring system which is set up to store the measured values and/or to derive and store from the measured values values of a quantity representing a quantity of precipitation;

wherein the measuring electronics includes a communication interface, in particular a radio interface, and is set up to output the measured values and/or the values derived from the measured values to a higher-level unit via the communication interface.

Die übergeordnete Einheit, die z.B. eine Datenverarbeitungseinheit, ein Bediengerät oder eine Cloud sein kann, kann räumlich entfernt von der Messelektronik und damit auch räumlich entfernt von der Messstelle, an der die Vorrichtung zur Niederschlagsmessung installiert ist, angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass es zur Erfassung von Messwerten für die weitere Verarbeitung und Auswertung nicht mehr erforderlich ist, dass eine Bedienperson die Vorrichtung aufsuchen muss. Somit ist nicht nur eine Fern-Bedienung oder ein Erfassen der Messwerte einer Messstelle an einer entfernten Datenverarbeitungseinrichtung möglich. Zudem kann die entfernte Datenverarbeitungseinrichtung auch Daten einer Vielzahl von Messstellen, an denen jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung installiert ist, erfassen und somit eine Auswertung und weitergehende Analyse von Niederschlags-Daten, die den Niederschlag in einem größeren geographischen Gebiet repräsentieren, durchführen. Dabei fällt praktisch kein Zeit- oder Personalaufwand für das Sammeln der Messwerte mehr an.The higher-level unit, which can be a data processing unit, an operating device or a cloud, for example, can be located at a distance from the measuring electronics and thus also at a distance from the measuring point at which the device for measuring precipitation is installed. This has the advantage that it is no longer necessary for an operator to visit the device in order to acquire measured values for further processing and evaluation. Thus, not only a remote control or a recording of the measured values of a measuring point at a remote data processing device is possible. In addition, the remote data processing device can also record data from a large number of measuring points at which a device according to the invention is installed and thus carry out an evaluation and further analysis of precipitation data which represent the precipitation in a larger geographical area. There is practically no time or personnel expenditure for collecting the measured values.

Als eine die Niederschlagsmenge repräsentierende Größe kommt beispielsweise die oben erwähnte Niederschlagsmenge oder die Niederschlagsintensität oder eine sonstige daraus abgeleitete Größe in Frage. Die Messelektronik kann dazu eingerichtet sein, aus den von dem Füllstandsmessgerät zur Verfügung gestellten Messwerten, im Folgenden auch als Füllstands-Messwerte bezeichnet, die Niederschlagsmenge oder die Niederschlagsintensität in ihren jeweiligen Messeinheiten zu ermitteln. Alternativ kann die Messelektronik aber auch lediglich die Füllstands-Messwerte als Rohwerte über die Kommunikationsschnittstelle an die übergeordnete Einheit ausgeben. Diese kann aus den Füllstands-Messwerten dann die entsprechenden Niederschlags-Messgrößen ermitteln. Die Messelektronik kann eine Recheneinheit, z.B. einen Controller oder Prozessor, und einen Speicher umfassen, in dem ein Betriebsprogramm gespeichert ist, das die Recheneinheit ausführen kann, um die hier und im Folgenden beschriebenen Funktionen der Vorrichtung bereitzustellen. Die Messelektronik kann weiter dazu eingerichtet sein, über die Kommunikationsschnittstelle Daten oder Befehle von der übergeordneten Einheit zu empfangen und zu verarbeiten.As a variable representing the amount of precipitation, for example, the above-mentioned amount of precipitation or the intensity of precipitation or another variable derived therefrom can be considered. The measuring electronics can be set up to determine the amount of precipitation or the precipitation intensity in their respective measuring units from the measured values made available by the level measuring device, hereinafter also referred to as level measured values. Alternatively, the measurement electronics can also only output the level measurement values as raw values via the communication interface to the higher-level unit. This can then determine the corresponding precipitation measurement variables from the level measurement values. The measuring electronics can comprise a computing unit, e.g. a controller or processor, and a memory in which an operating program is stored, which the computing unit can execute in order to provide the functions of the device described here and below. The measurement electronics can also be set up to receive and process data or commands from the higher-order unit via the communication interface.

Die Messelektronik kann weiter dazu eingerichtet sein, zu den Messwerten und/oder zu aus den Messwerten abgeleiteten Werten mindestens eine Zusatzinformation abzuspeichern und zusammen mit den Messwerten oder den aus den Messwerten abgeleiteten Werten über die Kommunikationsschnittstelle auszugeben. Die mindestens eine Zusatzinformation kann beispielsweise mindestens eine oder mehrere der folgenden Informationen beinhalten: den jeweiligen Messwerten zugeordnete Zeitstempel, eine das Füllstandsmessgerät und/oder den Niederschlag-Sammelbehälter kennzeichnende Information, wie z.B. einen Tag oder eine Identifikations-Nummer, eine den Ort des Niederschlag-Sammelbehälters, also die Messstelle, kennzeichnende Information, oder mindestens einen Messwert eines zusätzlichen Sensors der Vorrichtung.The measurement electronics can also be set up to store at least one item of additional information for the measured values and/or for values derived from the measured values and to output it via the communication interface together with the measured values or the values derived from the measured values. The at least one piece of additional information can contain, for example, at least one or more of the following items of information: a time stamp assigned to the respective measured values, information identifying the filling level measuring device and/or the precipitation collection tank, such as a day or an identification number, a location of the precipitation Collection container, ie the measuring point, identifying information, or at least one measured value of an additional sensor of the device.

Die Vorrichtung kann mindestens einen zusätzlichen Sensor aufweisen, wobei der zusätzliche Sensor beispielsweise ein Temperatursensor, ein Drucksensor oder ein pH-Sensor ist, und wobei die Messelektronik der Vorrichtung dazu eingerichtet ist, von dem zusätzlichen Sensor zur Verfügung gestellte Messwerte zu verarbeiten und über die Kommunikationsschnittstelle an die übergeordnete Einheit oder das Bediengerät auszugeben. Beispielsweise kann der zusätzliche Sensor ein Drucksensor sein, der dazu eingerichtet ist, den im Bereich der Vorrichtung herrschenden Luftdruck zu erfassen. Der zusätzliche Sensor kann auch ein pH-Sensor sein, der in den Niederschlag-Sammelbehälter integriert ist, um so den pH-Wert des in dem Sammelbehälter enthaltenen Niederschlags zu messen. Als zusätzlicher Sensor kommt außerdem ein Temperatursensor für die Messung der Umgebungs- und/oder Niederschlagstemperatur in Frage. Mit Hilfe eines oder mehrerer solcher zusätzlicher Sensoren können weitere Informationen über den Niederschlag und/oder weitere Wetter-Daten ermittelt werden.The device can have at least one additional sensor, the additional sensor being a temperature sensor, a pressure sensor or a pH sensor, for example, and the measuring electronics of the device being set up to process measured values provided by the additional sensor and via the communication interface output to the higher-level unit or the operator panel. For example, the additional sensor can be a pressure sensor that is set up to detect the air pressure prevailing in the area of the device. The additional sensor can also be a pH sensor integrated into the precipitation collection tank, so as to measure the pH value of the precipitation contained in the collection tank. A temperature sensor for measuring the ambient and/or precipitation temperature can also be considered as an additional sensor. With the help of one or more such additional sensors, further information about the precipitation and/or further weather data can be determined.

Das Füllstandsmessgerät kann ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät, ein kapazitives Füllstandsmessgerät, ein Ultraschall-Messgerät, einen auf Messung des hydrostatischen Drucks des in dem Niederschlag-Sammelbehälter enthaltenen Niederschlags basierenden Füllstandssensor oder eine Waage umfassen. Der Vorteil Radar-basierter Messverfahren besteht darin, dass die entsprechenden Messgeräte robust und wartungsarm sind, und dass sie den Füllstand quasi kontinuierlich messen können. Der Begriff Radar bezieht sich hier auf Radar-Signale mit Frequenzen zwischen 0,03 GHz und 300 GHz. Die beiden gängigsten Messprinzipien sind das Puls-Laufzeit-Prinzip sowie das FMCW-Prinzip (Frequency Modulated Continuous Wave). Diese Messprinzipien sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und werden beispielsweise in „Radar Level Measurement: The User's Guide, Peter Devine, Vega Controls, 2000“ näher beschrieben. Vorteilhaft ist eine Frequenz von mindestens 6 GHz, wodurch eine kompakte Ausgestaltung des Füllstandsmessgeräts ermöglicht wird.The filling level measuring device can comprise a radar-based filling level measuring device, a capacitive filling level measuring device, an ultrasonic measuring device, a filling level sensor based on measuring the hydrostatic pressure of the precipitation contained in the precipitation collecting tank or a scale. The advantage of radar-based measuring methods is that the corresponding measuring devices are robust and low-maintenance, and that they can measure the level more or less continuously. The term radar here refers to radar signals with frequencies between 0.03 GHz and 300 GHz. The two most common measuring principles are the pulse propagation time principle and the FMCW principle (Frequency Modulated Continuous Wave). These measuring principles are fundamentally known to the person skilled in the art and are described in more detail, for example, in “Radar Level Measurement: The User's Guide, Peter Devine, Vega Controls, 2000”. A frequency of at least 6 GHz is advantageous, as a result of which a compact configuration of the level measuring device is made possible.

Ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät kann in einem oberen Bereich, d.h. oberhalb des maximalen Pegels des Niederschlags, in oder an dem Niederschlag-Sammelbehälter angeordnet sein. Ein auf einer Wägung basierendes Füllstandsmessgerät kann in einem unteren Bereich des Niederschlag-Sammelbehälters angeordnet sein, um die Masse des in dem Sammelbehälter aufgenommenen Niederschlags zu messen. Ein auf der Messung des hydrostatischen Drucks des Niederschlags in dem Sammelbehälter basierender Füllstandssensor kann fluidisch mit dem Niederschlag-Sammelbehälter verbunden sein.A radar-based fill-level measuring device can be arranged in an upper area, ie above the maximum level of the precipitation, in or on the precipitation-collecting container. A weighing-based level gauge may be located in a lower portion of the precipitation collection tank to measure the mass of precipitation received in the collection tank. A level sensor based on measuring the hydrostatic pressure of the precipitation in the collection tank may be fluidly connected to the precipitation collection tank.

Die Vorrichtung kann optional einen GPS-Empfänger aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Ortsinformation, z.B. in Form von Ortsdaten (GPS), an die Messelektronik auszugeben, wobei die Messelektronik dazu eingerichtet ist, die Ortsinformation zu verarbeiten. Sie kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Ortsinformation zu den Messwerten oder den daraus abgeleiteten Werten zu speichern. Zusätzlich oder alternativ kann die Messelektronik dazu eingerichtet sein, die Ortsinformation als Zusatzinformation mit den Messwerten oder den daraus abgeleiteten Werten über die Kommunikationsschnittstelle auszugeben. Weist die Vorrichtung keinen eigenen GPS-Empfänger auf, kann sie eine Ortsinformation, insbesondere Ortsdaten, in einem Speicher der Vorrichtung umfassen. Diese Ortsinformation kann durch eine Bedienperson eingegeben worden sein. Durch Ausgabe der Ortsinformation als Zusatzinformation mit den Messwerten kann ein Empfänger, z.B. die oben genannte übergeordnete Einheit, die Messwerte anhand der Ortsinformation einer bestimmten Messstelle zuordnen. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, um örtliche Niederschlagsverteilungen zu ermitteln oder um Wetter- oder Hochwasservorhersagen zu ermitteln.The device can optionally have a GPS receiver which is set up to output location information, e.g. in the form of location data (GPS), to the measurement electronics, with the measurement electronics being set up to process the location information. For example, it can be set up to store the location information for the measured values or the values derived therefrom. Additionally or alternatively, the measuring electronics can be set up to output the location information as additional information with the measured values or the values derived therefrom via the communication interface. If the device does not have its own GPS receiver, it can include location information, in particular location data, in a memory of the device. This location information may have been entered by an operator. By outputting the location information as additional information with the measured values, a receiver, e.g. the higher-level unit mentioned above, can allocate the measured values to a specific measuring point on the basis of the location information. This is advantageous, for example, to determine local precipitation distributions or to determine weather or flood forecasts.

Die Kommunikationsschnittstelle kann eine Funkschnittstelle sein, die zur Kommunikation mit der übergeordneten Einheit nach einem Mobilfunk-Standard oder nach einem Internet-Protokoll ausgestaltet ist.The communication interface can be a radio interface that is designed for communication with the higher-order unit according to a mobile radio standard or according to an Internet protocol.

Die übergeordnete Einheit kann beispielsweise als Server ausgestaltet sein. Der Server kann ein lokal an der Messstelle, an der die Vorrichtung installiert ist, oder entfernt von der Messstelle angeordneter Rechner oder ein tragbares Bediengerät sein, der bzw. das über ein Mobilfunknetz, über Internet oder Intranet, oder drahtlos, z.B. über Funk, beispielsweise nach einem Bluetooth-Standard, mit der Messelektronik der Vorrichtung kommunizieren kann. Der Server kann auch ein Zentralrechner sein, der über Intranet oder Internet oder über ein Mobilfunknetz mit der Messelektronik der Vorrichtung kommunizieren kann. Der Server kann auch Bestandteil einer Cloud sein.The superordinate unit can be designed as a server, for example. The server can be a computer or a portable operating device located locally at the measuring point where the device is installed or remotely from the measuring point, which can be operated via a mobile network, via the Internet or intranet, or wirelessly, e.g. via radio, for example according to a Bluetooth standard, can communicate with the measurement electronics of the device. The server can also be a central computer that can communicate with the measurement electronics of the device via the intranet or the internet or via a mobile radio network. The server can also be part of a cloud.

Die Vorrichtung kann vorteilhaft energieautark ausgestaltet sein. Hierzu kann sie einen Energiespeicher, z.B. eine integrierte Batterie oder einen integrierten Akkumulator, aufweisen. Optional kann die Vorrichtung ein Solarpanel aufweisen, das dazu eingerichtet ist, den Akkumulator zu laden. Dies ermöglicht es, die Vorrichtung an nahezu beliebigen Orten zur Wetterbeobachtung einzusetzen, ohne auf vorhandene Infrastruktur zur Energieversorgung angewiesen zu sein.The device can advantageously be designed to be energy self-sufficient. For this purpose, it can have an energy store, e.g. an integrated battery or an integrated accumulator. Optionally, the device can have a solar panel that is set up to charge the accumulator. This makes it possible to use the device at almost any location for weather observation without being dependent on the existing infrastructure for the energy supply.

Die Messfrequenz des Füllstands-Messgeräts kann, insbesondere variabel, einstellbar sein. Da der Energieverbrauch der Vorrichtung auch von der Messfrequenz, d.h. der Anzahl der in einem bestimmten Zeitintervall erfassten Messwerte, abhängt, ist es vorteilhaft, die Messfrequenz einstellbar zu gestalten. Vorteilhaft ist die Messfrequenz anhand eines über die Kommunikationsschnittstelle von der Messelektronik empfangenen Befehls oder anhand einer über die Kommunikationsschnittstelle empfangenen Information von der Messelektronik automatisiert einstellbar. Die Messfrequenz kann z.B. von einer Bedienperson in ein Bedientool eingegeben werden, das in diesem Fall als übergeordnete Einheit die Messfrequenz über die Kommunikationsschnittstelle der Messelektronik an die Messelektronik ausgibt. Vorteilhaft ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, mit der vorgegebenen Messfrequenz Messwerte des Füllstandsmessgeräts zu erfassen und diese und/oder daraus abgeleitete Werte, z.B. Werte der oben erwähnten, eine Niederschlagsmenge repräsentierenden Größe, zu speichern. Falls die Vorrichtung wie weiter oben erwähnt einen oder mehrere zusätzliche Sensoren aufweist, kann sie weiter dazu eingerichtet sein, mit der vorgegebenen Messfrequenz oder einer davon abweichenden, ebenfalls vorgebbaren zweiten Messfrequenz Messwerte der zusätzlichen Sensoren zu erfassen und zu speichern. Zu den Messwerten kann sie jeweils einen Zeitpunkt, z.B. einen Zeitstempel, abspeichern.The measuring frequency of the filling level measuring device can be adjustable, in particular variably. Since the energy consumption of the device also depends on the measuring frequency, i.e. the number of measured values recorded in a specific time interval, it is advantageous to make the measuring frequency adjustable. Advantageously, the measuring frequency can be adjusted automatically using a command received from the electronic measuring system via the communication interface or using information from the electronic measuring system received via the communication interface. The measurement frequency can, for example, be entered by an operator into an operating tool, which in this case, as a higher-level unit, outputs the measurement frequency to the measurement electronics via the communication interface of the measurement electronics. The device is advantageously set up to acquire measured values of the filling level measuring device with the predetermined measuring frequency and to store these and/or values derived therefrom, e.g. values of the above-mentioned quantity representing a quantity of precipitation. If the device has one or more additional sensors, as mentioned above, it can also be set up to record and store measured values of the additional sensors with the predefined measuring frequency or a second measuring frequency that deviates therefrom and can also be predefined. It can save a point in time, e.g. a time stamp, for each measured value.

Ganz analog können zur Optimierung des Energieverbrauchs der Vorrichtung Zeitpunkte, zu denen die Messelektronik über die Kommunikationsschnittstelle Daten an die übergeordnete Einheit überträgt, vorgebbar sein. Eine solche Vorgabe kann beispielsweise darin bestehen, dass die Kommunikationsschnittstelle nur nach einer Anfrage der übergeordneten Einheit Daten an die übergeordnete Einheit überträgt. Alternativ können für die Messelektronik Übertragungszeitpunkte bzw. eine bestimmte Übertragungsrate, zu denen seit dem letzten Übertragungszeitpunkt gespeicherte Informationen, wie z.B. gespeicherte Messwerte oder gespeicherte aus den Messwerten abgeleitete Werte und gegebenenfalls eine oder mehrere der oben genannten Zusatzinformationen oder Messwerte zusätzlicher Sensoren, an die übergeordnete Einheit übertragen werden, fest oder variabel vorgegeben sein.Analogously, in order to optimize the energy consumption of the device, points in time at which the measurement electronics transmit data to the superordinate unit via the communication interface can be predetermined. Such a specification can consist, for example, in the communication interface only transmitting data to the higher-level unit after a request from the higher-level unit. Alternatively, transmission times or a specific transmission rate for which information stored since the last transmission time, such as stored measured values or stored values derived from the measured values and, if necessary, one or more of the above-mentioned additional information or measured values of additional sensors, can be transmitted to the higher-level Unit are transmitted, be fixed or variable.

Vorteilhaft kann der Niederschlag-Sammelbehälter selbstentleerend ausgestaltet sein. Somit kann die Vorrichtung auch über längere Standzeiten ohne Eingriff einer Bedienperson Niederschlagsmessungen durchführen. Die Selbstentleerung kann beispielsweise auf dem Heberprinzip basieren, wobei eine Flüssigkeitsleitung in eine Mündungsstelle im bodennahen Bereich des Niederschlag-Sammelbehälters mündet und sich aus dem Niederschlag-Sammelbehälter heraus über einen Scheitelpunkt bis zu einem Punkt erstreckt, der tiefer gelegen ist als der Boden des Niederschlag-Sammelbehälters.The precipitation collection container can advantageously be designed to be self-emptying. Thus, the device can also carry out precipitation measurements over long periods of standstill without the intervention of an operator. Self-draining can be based, for example, on the siphon principle, with a liquid line opening into an outlet point in the area of the precipitation collection tank near the bottom and extending out of the precipitation collection tank via an apex to a point that is lower than the bottom of the precipitation collection container.

Die Vorrichtung kann zusätzlich einen Niederschlag-Auffangbehälter aufweisen, der eine zum Auffangen von Niederschlag nach oben ausrichtbare Öffnung und einen der ersten Öffnung gegenüberliegenden Bodenbereich aufweist, wobei im Bodenbereich des Niederschlag-Auffangbehälters eine zweite Öffnung angeordnet ist, die fluidisch mit dem Niederschlag-Sammelbehälter verbunden ist. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft zur Verwendung mit einem Radar-basierten Füllstandsmessgerät. In diesem Fall kann der Niederschlag-Sammelbehälter eine nach oben ausrichtbare Öffnung aufweisen, wobei das Füllstandsmessgerät im Bereich der Öffnung, z.B. genau über der Öffnung, angeordnet ist, und eine Antenne des Füllstandsmessgeräts auf die Öffnung ausgerichtet ist. Grundsätzlich kann der Niederschlag-Sammelbehälter auch nach oben hin durch einen Deckel oder eine Behälterwand aus einem dielektrischen Material, z.B. aus einem Polymer, verschlossen sein, da eine radarbasierte Füllstandsmessung auch durch eine solche Wand oder einen Deckel hindurch möglich ist. Hier besteht jedoch die Gefahr der Kondensatbildung, die die Genauigkeit der Messung beeinflussen kann.The device can additionally have a precipitation collecting container, which has an opening that can be aligned upwards for collecting precipitation and a bottom area opposite the first opening, with a second opening being arranged in the bottom area of the precipitation collecting container, which is fluidically connected to the precipitation collecting container is. This refinement is particularly advantageous for use with a radar-based fill level measuring device. In this case, the precipitation-collecting container can have an opening that can be aligned upwards, with the fill-level measuring device being arranged in the region of the opening, e.g. exactly above the opening, and an antenna of the fill-level measuring device being aligned with the opening. In principle, the precipitation collection container can also be closed at the top by a cover or a container wall made of a dielectric material, e.g. made of a polymer, since a radar-based fill level measurement is also possible through such a wall or a cover. However, there is a risk of condensation forming here, which can affect the accuracy of the measurement.

Die Erfindung beinhaltet auch ein System umfassend mindestens eine an einer Messstelle angeordnete Vorrichtung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen, und eine übergeordnete Einheit, die dazu eingerichtet ist, Füllstands-Messwerte oder daraus abgeleitete Werte von der mindestens einen Vorrichtung zu empfangen und zu verarbeiten.The invention also includes a system comprising at least one device arranged at a measuring point according to one of the configurations described above, and a higher-level unit that is set up to receive and process fill level measurement values or values derived therefrom from the at least one device.

Die übergeordnete Einheit kann einen Server umfassen, der die empfangenen Daten speichert und einer Software, z.B. einer Web- oder Cloud-Anwendung, zur Verfügung stellt.The higher-level unit can include a server that stores the received data and makes it available to software, e.g. a web or cloud application.

Wie bereits erwähnt, kann der Server ein lokal an der Messstelle oder entfernt von der Messstelle angeordneter Rechner oder ein tragbares Bediengerät sein, der bzw. das über ein Mobilfunknetz, über Internet oder Intranet, oder über Funk, z.B. nach einem Bluetooth-Standard, mit der Messelektronik der Vorrichtung über deren Kommunikationsschnittstelle kommunizieren kann. Der Server kann auch ein Zentralrechner sein, der über Intranet oder Internet oder über ein Mobilfunknetz mit der Messelektronik der Vorrichtung kommunizieren kann. Der Server kann auch Bestandteil einer Cloud sein.As already mentioned, the server can be a computer located locally at the measuring point or at a distance from the measuring point, or a portable operating device, which can be connected via a mobile network, via the Internet or intranet, or via radio, e.g. according to a Bluetooth standard can communicate with the measuring electronics of the device via its communication interface. The server can also be a central computer that can communicate with the measurement electronics of the device via the intranet or the internet or via a mobile radio network. The server can also be part of a cloud.

Die übergeordnete Einheit, beispielsweise der erwähnte Server, kann dazu eingerichtet sein, die Messwerte oder die daraus abgeleiteten Werte von der Kommunikationsschnittstelle der Vorrichtung zu erhalten und diese zusammen mit einer Zusatzinformation, z.B. einer Kennung der Messstelle oder einer Ortsinformation der Vorrichtung, zu sammeln, zu speichern und für Datenanalysen weiter zu verwerten. Die Speicherung kann in einer zentralen oder in der Cloud verteilten Datenbank erfolgen. Der Server und/oder die Datenbank können dazu eingerichtet sein, die gespeicherten Daten einer Software, z.B. einer Web- oder Cloud-Applikation, zur Anzeige und ggfs. zur weiteren Datenanalyse zur Verfügung zu stellen. Diese Software kann auf dem Bediengerät, dem Server oder auf einem weiteren Gerät, z.B. einem weiteren Server oder einem PC oder in einer Cloud, deren Bestandteil der Server sein kann, ausgeführt werden. Dies ermöglicht die Verknüpfung von Niederschlags-Messwerten und Ortsinformationen sowie eventuell erfasster Zusatz-Messdaten von verschiedenen Messstellen, an denen jeweils mindestens eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Niederschlagsmessung installiert ist.The higher-level unit, for example the server mentioned, can be set up to receive the measured values or the values derived from them from the communication interface of the device and to collect them together with additional information, e.g. an identifier of the measuring point or location information of the device save and further use for data analysis. The data can be stored in a central database or in a database distributed in the cloud. The server and/or the database can be set up to make the stored data available to software, e.g. a web or cloud application, for display and, if necessary, for further data analysis. This software can be run on the operator panel, the server or on another device, e.g. another server or a PC or in a cloud, of which the server can be a part. This enables the linking of measured precipitation values and location information as well as any additional measured data recorded from different measuring points at which at least one device according to the invention for measuring precipitation is installed.

Wie zuvor erwähnt, kann die an der Messstelle installierte Vorrichtung dazu eingerichtet sein, eine Ortsinformation oder eine Kennung an die übergeordnete Einheit zu senden. Die Ortsinformation kann beispielsweise mittels eines integrierten GPS-Empfängers der Vorrichtung ermittelt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Ortsinformation aus einer mit den Messwerten von der Vorrichtung übermittelten Kennung der Messstelle oder der Vorrichtung ermittelt wird, indem in einer Datenbank, auf die die übergeordnete Einheit oder die Software bzw. die Zugriff hat, eine Verknüpfung der Kennung der Messstelle bzw. der Vorrichtung mit dem Ort der Messstelle hinterlegt ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die übergeordnete Einheit oder die Software dazu eingerichtet ist, die Ortsinformation aus Telemetriedaten zu ermitteln, z.B. wenn die Kommunikation zwischen der Messelektronik und der übergeordneten Einheit über ein Mobilfunknetz erfolgt.As previously mentioned, the device installed at the measuring point can be set up to send location information or an identifier to the higher-level unit. The location information can be determined, for example, using an integrated GPS receiver of the device. However, it is also possible for the location information to be determined from an identifier of the measuring point or the device transmitted with the measured values by the device by linking the identifier in a database to which the superordinate unit or the software or which has access of the measuring point or the device is stored with the location of the measuring point. Alternatively, it is also possible for the higher-level unit or the software to be set up to determine the location information from telemetry data, e.g. if the communication between the measurement electronics and the higher-level unit takes place via a cellular network.

Das System kann vorteilhaft eine Vielzahl von Vorrichtungen nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen umfassen, wobei die Vorrichtungen an verschiedenen, voneinander räumlich entfernten Messstellen angeordnet sind. Die übergeordnete Einheit kann zur Kommunikation mit allen Vorrichtungen eingerichtet sein, um auf diese Weise die Vorrichtung zu bedienen und/oder Daten der Vorrichtungen bzw. der Messstellen, an denen die Vorrichtungen angeordnet sind, zusammenzuführen und zu analysieren bzw. der erwähnten Software für eine Analyse zur Verfügung zu stellen.The system can advantageously comprise a large number of devices according to one of the configurations described above, the devices being arranged at different measuring points which are spatially distant from one another. The parent unit can communicate with be set up in all devices in order to operate the device in this way and/or to bring together and analyze data from the devices or the measuring points at which the devices are arranged or to make the aforementioned software available for analysis.

Die Software kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, anhand von von der Vielzahl von Messstellen empfangenen Daten eine räumliche Niederschlagsverteilung zu einem bestimmten Zeitpunkt oder über einen bestimmten Zeitraum und/oder einen zeitlichen Verlauf einer räumlichen Niederschlagsverteilung zu ermitteln.The software can be set up, for example, to determine a spatial precipitation distribution at a certain point in time or over a certain period of time and/or a temporal progression of a spatial precipitation distribution based on data received from the large number of measuring points.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten der in den Figuren gezeigten Bauteile. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Messstelle mit einer Vorrichtung für die Niederschlagsmessung;
2 eine schematische Darstellung eines Messmoduls der in 1 dargestellten Vorrichtung;
3 einen Niederschlag-Sammelbehälter der in 1 dargestellten Vorrichtung mit verschiedenen Füllständen; und
4 ein Diagramm einer den Füllstand des in 3 dargestellten Niederschlag-Sammelbehälters repräsentierenden Größe als Funktion der Zeit.

The invention is described below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures. The same reference symbols designate the same components of the components shown in the figures. Show it:

1 a schematic representation of a measuring point with a device for measuring precipitation;
2 a schematic representation of a measurement module in 1 device shown;
3 a precipitation collection tank of the in 1 device shown with different filling levels; and
4 a diagram of the level of the in 3 represented size of the precipitation collection tank as a function of time.

In 1 ist schematisch eine Messstelle mit einer Vorrichtung 1 zur Niederschlagsmessung dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen Niederschlag-Auffangbehälter 2 auf, der eine nach oben gerichtete Öffnung mit einem definierten Querschnitt aufweist. Dieser Querschnitt kann beispielsweise 200 cm² betragen, es sind aber auch andere Abmessungen möglich. Der Niederschlag-Auffangbehälter 2 ist mit einem Niederschlag-Sammelbehälter 3 fluidisch verbunden. Im vorliegenden Beispiel ist die fluidische Verbindung durch eine Schlauchleitung 4 hergestellt, deren erstes Ende über den Boden des Niederschlag-Auffangbehälters 2 in diesen mündet und deren zweites Ende mit einer Zuleitung 5 im oberen Bereich des Niederschlag-Sammelbehälters 3 verbunden ist. Das im Niederschlag-Auffangbehälter 2 aufgefangene Wasser gelangt über die Schlauchleitung 4 in den Niederschlag-Sammelbehälter 3 und erreicht dort einen von der Niederschlagsmenge abhängigen Füllstand 6. Der Niederschlag-Sammelbehälter 3 kann z.B. einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.In 1 a measuring point with a device 1 for measuring precipitation is shown schematically. The device 1 has a precipitation-collecting container 2, which has an upwardly directed opening with a defined cross-section. This cross section can be 200 cm ² , for example, but other dimensions are also possible. The precipitation collecting tank 2 is fluidically connected to a precipitation collecting tank 3 . In the present example, the fluidic connection is established by a hose line 4 , the first end of which opens into the bottom of the precipitation collection tank 2 and the second end of which is connected to a supply line 5 in the upper region of the precipitation collection tank 3 . The water collected in the precipitation collecting tank 2 reaches the precipitation collecting tank 3 via the hose line 4 and reaches a level 6 that depends on the amount of precipitation. The precipitation collecting tank 3 can have a circular cross section, for example.

Die Vorrichtung 1 weist zur Messung des Füllstandes 6 ein Messmodul 7 auf, das ein Füllstandsmessgerät mit einem Füllstandsensor umfasst. Im vorliegenden Beispiel ist das Füllstandsmessgerät ein radarbasiertes Messgerät, es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen denkbar, wie weiter oben bereits erwähnt. Das Messmodul 7 ist oben auf den Niederschlag-Sammelbehälter 3 aufgesetzt. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Niederschlag-Sammelbehälter 3 einen Deckel oder eine stirnseitige, den Sammelbehälter 3 abdeckende Wand aufweist, durch die hindurch das Messmodul 7 den Füllstand 6 misst. Im vorliegenden Beispiel ist der Niederschlag-Sammelbehälter 3 aber nach oben offen, so dass die Antenne des Füllstandsensors gepulste oder kontinuierliche elektromagnetische Strahlung durch die Öffnung unmittelbar in das Innere des Niederschlag-Sammelbehälters 3 einstrahlt. Auf diese Weise werden Störungen aufgrund von im Strahlungsweg auftretendem Kondensat vermieden. Die Füllstandsmesswerte, die mittels des Füllstandsensors erfassbar sind, sind direkt proportional zur von dem Niederschlag-Auffangbehälter 2 aufgefangenen Niederschlagsmenge. In Kenntnis des Öffnungsquerschnitts des Niederschlag-Auffangbehälters 2 lassen sich die Füllstandsmesswerte in Werte der Niederschlagsmenge oder der Niederschlagsintensität umrechnen.For measuring the filling level 6, the device 1 has a measuring module 7, which includes a filling level measuring device with a filling level sensor. In the present example, the filling level measuring device is a radar-based measuring device, but other configurations are also conceivable, as already mentioned above. The measuring module 7 is placed on top of the precipitation collection container 3 . In principle, it is conceivable for the precipitation collection container 3 to have a cover or a front wall covering the collection container 3 , through which the measuring module 7 measures the filling level 6 . In the present example, however, the precipitation collection container 3 is open at the top, so that the antenna of the level sensor radiates pulsed or continuous electromagnetic radiation through the opening directly into the interior of the precipitation collection container 3 . In this way, interference due to condensate occurring in the radiation path is avoided. The measured fill level values, which can be detected by means of the fill level sensor, are directly proportional to the amount of precipitation collected by the precipitation collecting tank 2 . With knowledge of the opening cross-section of the precipitation collecting container 2, the filling level measurement values can be converted into values of the amount of precipitation or the precipitation intensity.

Das Messmodul 7 weist eine Kommunikationsschnittstelle 8 auf, über die es zur Kommunikation mit einer entfernten übergeordneten Einheit 9, z.B. im vorliegenden Beispiel mit einem Server, der Bestandteil einer Cloud sein kann, verbindbar ist. Im vorliegenden Beispiel weist die Vorrichtung 1 weiter einen Zusatzsensor 10 auf, der z.B. ein Drucksensor zur Erfassung eines Luftdrucks in der Umgebung des Niederschlag-Sammelbehälters 3 sein kann. Der Zusatzsensor 10 ist über eine Signalleitung 11 mit dem Messmodul 7 verbunden und dazu eingerichtet, dem Messmodul 7 Messwerte, hier Luftdruck-Messwerte, zur Verfügung zu stellen. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Zusatzsensor dazu eingerichtet sein, Messwerte direkt an die übergeordnete Einheit 9 auszugeben. Alternativ kann die Vorrichtung 1 auch eine Auswerteeinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, Messdaten des Messmoduls 7 und Messdaten des Zusatzsensors 10 zu empfangen und zu verarbeiten und gegebenenfalls an die übergeordnete Einheit 9 auszugeben. Eine Vielzahl weiterer Abwandlungen sind für den Fachmann denkbar, mit denen es möglich wird, Füllstandsmesswerte des Messmoduls 7 und weitere Messwerte des Zusatzsensors 10 zu verknüpfen und gemeinsam für weitergehende Analysen auszuwerten.The measuring module 7 has a communication interface 8 via which it can be connected to a remote higher-level unit 9, e.g. in the present example to a server, which can be part of a cloud. In the present example, the device 1 also has an additional sensor 10, which can be, for example, a pressure sensor for detecting an air pressure in the vicinity of the precipitation collection container 3. The additional sensor 10 is connected to the measuring module 7 via a signal line 11 and is set up to make measured values, here air pressure measured values, available to the measuring module 7 . In an alternative embodiment, the additional sensor can be set up to output measured values directly to the higher-level unit 9 . Alternatively, the device 1 can also include an evaluation unit that is set up to receive and process measurement data from the measurement module 7 and measurement data from the additional sensor 10 and, if necessary, to output them to the higher-level unit 9 . A large number of further modifications are conceivable for the person skilled in the art, with which it is possible to link filling level measured values of the measuring module 7 and further measured values of the additional sensor 10 and evaluate them together for further analyses.

Der Niederschlag-Sammelbehälter 3 ist im vorliegenden Beispiel selbstentleerend ausgestaltet. Hierzu weist der Sammelbehälter 3 eine durch die Seitenwandung des Niederschlag-Sammelbehälters 3 geführte Schlauchleitung 12 auf, deren erstes Ende im Inneren des Niederschlag-Sammelbehälters 3 angeordnet ist. Die Schlauchleitung 12 ist aus dem Niederschlag-Sammelbehälter 3 über einen Scheitelpunkt herausgeführt und endet an einem Punkt, der unterhalb des Bodens des Niederschlag-Sammelbehälters 3 angeordnet ist. Erreicht der Füllstand 6 im Sammelbehälter den Scheitelpunkt der Schlauchleitung 12, entleert sich der Niederschlag-Sammelbehälter 3 so weit, bis der Füllstand 6 das erste Ende der Schlauchleitung 12 erreicht. Dies ist auch in 3 nochmals veranschaulicht.The precipitation collection container 3 is designed to be self-emptying in the present example. For this purpose, the collection container 3 through the Side wall of the precipitation-collecting container 3 guided hose line 12, the first end of which is arranged inside the precipitation-collecting container 3. The hose line 12 is led out of the precipitation collection tank 3 via an apex and ends at a point which is arranged below the bottom of the precipitation collection tank 3 . If the filling level 6 in the collection container reaches the apex of the hose line 12 , the precipitation collection container 3 is emptied until the filling level 6 reaches the first end of the hose line 12 . This is also in 3 illustrated again.

In 2 ist schematisch das Messmodul 7 im Detail dargestellt. Das Messmodul 7 weist ein an dem Niederschlag-Sammelbehälter 3 anbringbares Gehäuse auf, in dem eine Füllstands-Sensoreinheit 13 mit einer Antenne 14 zur Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung in Richtung des Pegels der im Niederschlag-Sammelbehälter 3 aufgenommenen Flüssigkeit untergebracht sind. Weiter weist das Messmodul 7 eine Messelektronik auf, die eine Recheneinheit 15, einen Speicher 16 und die bereits erwähnte Kommunikationsschnittstelle 8 umfasst. In dem Speicher 16 kann eine Betriebssoftware abgelegt sein, die von der Recheneinheit 15 zum Betrieb des Messmoduls 7 einschließlich der Erfassung von Messwerten, der Einstellung einer Messrate oder Messfrequenz und der Kommunikation mit der übergeordneten Einheit 9 ausführbar ist. Die Messelektronik ist dazu eingerichtet, mittels der Füllstands-Sensoreinheit 13 ermittelte Füllstands-Messwerte oder daraus abgeleitete Werte, wie zum Beispiel Werte der Niederschlagsmenge oder Niederschlagsintensität zu ermitteln und die Messwerte bzw. die abgeleiteten Werte zu speichern.In 2 the measuring module 7 is shown schematically in detail. The measuring module 7 has a housing that can be attached to the precipitation collection tank 3 and in which a level sensor unit 13 with an antenna 14 for emitting electromagnetic radiation in the direction of the level of the liquid contained in the precipitation collection tank 3 is accommodated. The measurement module 7 also has measurement electronics, which include a computing unit 15, a memory 16 and the communication interface 8 already mentioned. Operating software can be stored in the memory 16 which can be executed by the arithmetic unit 15 for operating the measuring module 7 including the acquisition of measured values, the setting of a measuring rate or measuring frequency and the communication with the higher-level unit 9 . The measurement electronics are set up to determine fill level measured values determined by the fill level sensor unit 13 or values derived therefrom, such as values for the amount of precipitation or precipitation intensity, and to store the measured values or the derived values.

Das Messmodul 7 umfasst im hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Zusatzsensoren, nämlich einen Temperatursensor 17 und einen Lagesensor 18. Die Messsignale der Sensoren 17, 18 können der Recheneinheit 5 zur Steuerung der Funktion des Messmoduls 7 oder zur Überwachung des ordnungsgemäßen Betriebs dienen. Anhand des Signals des Lagesensors 18 lässt sich beispielsweise erkennen, ob die Antenne 14 korrekt ausgerichtet ist. Dies lässt Rückschlüsse auf die Plausibilität der mittels der Füllstands-Sensoreinheit 13 ermittelten Füllstands- bzw. Niederschlags-Messwerte zu. Die Temperaturmesswerte des Temperatursensors 17 können ebenfalls zur Überwachung der Plausibilität der Niederschlags- oder Füllstands-Messwerte dienen. Die Messelektronik kann auch dazu eingerichtet sein, die Temperaturdaten zusammen mit den Füllstands-Messwerten zu speichern.In the exemplary embodiment shown here, the measurement module 7 includes two additional sensors, namely a temperature sensor 17 and a position sensor 18. The measurement signals from the sensors 17, 18 can be used by the computing unit 5 to control the function of the measurement module 7 or to monitor proper operation. The signal from the position sensor 18 can be used, for example, to determine whether the antenna 14 is correctly aligned. This allows conclusions to be drawn as to the plausibility of the fill level or precipitation measured values determined by means of the fill level sensor unit 13 . The temperature readings from the temperature sensor 17 can also be used to monitor the plausibility of the precipitation or level readings. The measurement electronics can also be set up to store the temperature data together with the filling level measurement values.

Weiter besitzt die Messelektronik einen weiteren Signaleingang 19, der mit einem externen Zusatzsensor 10, z.B. dem in 1 dargestellten Drucksensor, verbunden werden kann, so dass die Messelektronik bzw. die Recheneinheit 15 Messwerte oder Messignale des externen Zusatzsensors 10 erfassen, speichern und ggfs. weiterverarbeiten kann.Furthermore, the measuring electronics have a further signal input 19, which is connected to an external additional sensor 10, for example the one in 1 pressure sensor shown, can be connected, so that the measuring electronics or the computing unit 15 can record measured values or measured signals from the external additional sensor 10, store them and, if necessary, process them further.

Zur Energieversorgung des Messmoduls 7 weist dieses einen, vorzugsweise wieder aufladbaren, Energiespeicher 20 auf.In order to supply the measuring module 7 with energy, it has an energy store 20, which is preferably rechargeable.

Die Kommunikationsschnittstelle 8 der Messelektronik ist im hier beschriebenen Beispiel eine Funkschnittstelle. Die Recheneinheit 15 ist dazu eingerichtet, in dem Speicher 16 abgelegte Messwerte und/oder daraus abgeleitete Werte und/oder Messwerte der Zusatzsensoren 17, 18, 10 über die Kommunikationsschnittstelle 8 an die übergeordnete Einheit 9 zu übermitteln.The communication interface 8 of the measurement electronics is a radio interface in the example described here. The computing unit 15 is set up to transmit measured values stored in the memory 16 and/or values derived therefrom and/or measured values of the additional sensors 17, 18, 10 to the superordinate unit 9 via the communication interface 8.

Die Kommunikationsschnittstelle 8 kann zur uni- oder bi-direktionalen Kommunikation mit der übergeordneten Einheit 9 nach einem Kommunikationsstandard eingerichtet sein, z.B. nach einem Standard der Prozessindustrie, z.B. 4... 20 mA, Profibus, HART, wireless-Hart oder anderen, insbesondere auch proprietäre Kommunikationsstandards. Die Kommunikationsschnittstelle 8 kann aber auch für die Kommunikation mit der übergeordneten Einheit 9 nach einem Ethernet-Standard, einem Bluetooth-Standard, einem Mobilfunk-Standard (GMS, GPRS, 4G bzw. LTE, 5G) oder einem Low Power Wide Area Network-Protokoll, z.B. NB-loT (Narrowband loT), eingerichtet sein. Besonders vorteilhaft ist für die Niederschlagsmessung eine Kommunikation über das Mobilfunknetz, da dieses mittlerweile breit verfügbar ist und somit Messorte im Wesentlichen ohne Rücksicht auf eine vorhandene Kommunikations-Infrastruktur ausgewählt werden können.The communication interface 8 can be set up for unidirectional or bidirectional communication with the higher-level unit 9 according to a communication standard, e.g. according to a process industry standard, e.g. 4...20 mA, Profibus, HART, wireless-HART or others, in particular proprietary communication standards. However, the communication interface 8 can also be used for communication with the higher-level unit 9 according to an Ethernet standard, a Bluetooth standard, a mobile radio standard (GMS, GPRS, 4G or LTE, 5G) or a low-power wide area network protocol , e.g. NB-loT (Narrowband loT). Communication via the mobile phone network is particularly advantageous for measuring precipitation, since this is now widely available and measuring locations can therefore be selected essentially without considering an existing communication infrastructure.

Die übergeordnete Einheit 9 weist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Server auf, der Bestandteil einer Cloud ist. Möglich ist aber auch, dass der Server lediglich ein einzelner Zentralrechner ist, der nicht in eine Cloud-Infrastruktur eingebunden ist. Die Messelektronik des Messmoduls 7 überträgt an den Server in vorgegebenen Zeitintervallen oder jeweils auf Anfrage der übergeordneten Einheit 9 die im Speicher abgelegten Messdaten der Füllstandsmessung und gegebenenfalls weitere Werte und/oder Messwerte der Zusatzsensoren. Die weiteren Werte können beispielsweise den Messdaten zugeordnete Zeitstempel beinhalten. Optional kann die Messelektronik außerdem dazu eingerichtet sein, zusammen mit den Messdaten eine Kennung der Messstelle und/oder eine Ortsinformation zu übertragen. Der Server der übergeordneten Einheit 9 ist dazu eingerichtet, die über die Kommunikationsschnittstelle 8 erhaltenen Daten weiter zu verarbeiten. Er kann dazu eingerichtet sein, die Daten zusammen mit einer Kennung der Messstelle oder einer Ortsinformation der Vorrichtung und/oder Zeitstempeln, die den Zeitpunkt der jeweiligen Messung repräsentieren, zu sammeln, zu speichern und für Datenanalysen weiter zu verwerten. Die Speicherung kann in einer zentralen oder in der Cloud verteilten Datenbank erfolgen. Der Server und/oder die Datenbank können dazu eingerichtet sein, die gespeicherten Daten einer Software, z.B. einer Web- oder Cloud-Applikation, zur Anzeige und ggfs. zur weiteren Datenanalyse zur Verfügung zu stellen. Diese Software kann auf dem Bediengerät, dem Server oder auf einem weiteren Gerät, z.B. einem weiteren Server oder einem PC oder in einer Cloud, deren Bestandteil der Server sein kann, ausgeführt werden.In the exemplary embodiment shown here, the superordinate unit 9 has a server that is part of a cloud. However, it is also possible that the server is just a single central computer that is not integrated into a cloud infrastructure. The measurement electronics of the measurement module 7 transmits the measurement data of the fill level measurement stored in the memory and possibly further values and/or measurement values of the additional sensors to the server at predetermined time intervals or in each case upon request from the higher-level unit 9 . The further values can contain time stamps assigned to the measurement data, for example. Optionally, the measurement electronics can also be set up to transmit an identifier of the measurement point and/or location information together with the measurement data. The server of the superordinate unit 9 is set up to further process the data received via the communication interface 8 . He can be set up to the data together with an identifier of the measuring point or to collect and store location information of the device and/or timestamps that represent the time of the respective measurement and to use them further for data analysis. The data can be stored in a central database or in a database distributed in the cloud. The server and/or the database can be set up to make the stored data available to software, eg a web or cloud application, for display and, if necessary, for further data analysis. This software can be run on the operator panel, the server or on another device, eg another server or a PC or in a cloud, which the server can be a part of.

Überträgt die Messelektronik des Messmoduls 7 lediglich Füllstandsmesswerte, kann die Software dazu eingerichtet sein, aus den Füllstandsmesswerten Werte der entsprechenden Niederschlagsmenge oder Niederschlagsintensität zu berechnen. Die dafür notwendigen zusätzlichen Informationen, insbesondere der Öffnungsquerschnitt des Niederschlag-Auffangbehälters 2 und/oder Kalibrierfaktoren, sind hierzu in der Software oder in der Datenbank hinterlegt. Weiter kann die Software dazu eingerichtet sein, eine mit den Messwerten erhaltene Ortsinformation oder Zeitstempel auszuwerten, um eine weitergehende Analyse, z.B. eine Kartendarstellung der Niederschlagswerte oder eine Analyse eines zeitlichen Verlaufs des Niederschlags oder eine Hochwasser-Vorhersage zu erstellen. In diese Analyse können auch gegebenenfalls von dem Messmodul 7 an die übergeordnete Einheit 9 übertragene Daten von Zusatzsensoren eingehen.If the electronic measuring system of the measuring module 7 only transmits measured fill level values, the software can be set up to calculate values of the corresponding amount of precipitation or precipitation intensity from the measured fill level values. The additional information required for this, in particular the opening cross section of the precipitation collecting container 2 and/or calibration factors, are stored in the software or in the database for this purpose. The software can also be set up to evaluate location information or time stamps obtained with the measured values in order to create a more extensive analysis, e.g. a map display of the precipitation values or an analysis of the precipitation over time or a flood forecast. Data from additional sensors transmitted from the measuring module 7 to the superordinate unit 9 can also be included in this analysis.

Wie weiter oben erwähnt, kann die übergeordnete Einheit 9 mit einer Vielzahl von gleichartigen Vorrichtungen wie der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 zur Kommunikation verbunden sein, um die Daten einer Vielzahl von räumlich verteilten Messstellen zu erfassen und zu analysieren.As mentioned above, the superordinate unit 9 can be equipped with a large number of devices of the same type as in 1 Device 1 shown can be connected for communication in order to collect and analyze the data from a large number of spatially distributed measuring points.

Um möglichst energiesparend zu arbeiten, kann die Messelektronik der Vorrichtung dazu eingerichtet sein, die Messfrequenz (Anzahl der Messungen pro Zeiteinheit) der Füllstands-Sensoreinheit 13 anzupassen. Die Messfrequenz kann zum Beispiel durch eine Vorgabe der übergeordneten Einheit 9 festgelegt werden, indem die übergeordnete Einheit 9 die Vorgabe über die Kommunikationsschnittstelle 8 an die Messelektronik überträgt. Die übergeordnete Einheit 9 kann anhand von Wetterprognose-Daten z.B. die Messfrequenz erhöhen, wenn am Ort der Vorrichtung Regen zu erwarten ist, und in anderen Zeiträumen, in denen nicht mit Niederschlag zu rechnen ist, die Messfrequenz senken. Es ist auch möglich, anhand von Messwerten der Zusatzsensoren 10, 17, 18 der Vorrichtung die Messfrequenz adaptiv zu variieren. Zum Beispiel kann die Messfrequenz bei hohem Luftdruck, der mittels des Drucksensors 10 erfasst wird, gesenkt, bei tiefem Luftdruck dagegen erhöht werden.In order to work as energy-saving as possible, the measurement electronics of the device can be set up to adapt the measurement frequency (number of measurements per unit of time) of the level sensor unit 13 . The measurement frequency can be specified, for example, by a specification from the higher-level unit 9 in that the higher-level unit 9 transmits the specification via the communication interface 8 to the measurement electronics. Using weather forecast data, the superordinate unit 9 can, for example, increase the measurement frequency if rain is to be expected at the location of the device, and lower the measurement frequency in other periods when precipitation is not to be expected. It is also possible to vary the measuring frequency adaptively using measured values from the additional sensors 10, 17, 18 of the device. For example, the measuring frequency can be lowered when the air pressure is high, which is detected by the pressure sensor 10, but can be increased when the air pressure is low.

3 zeigt vier Darstellungen des in 1 gezeigten Sammelbehälters 3 mit verschiedenen Füllständen A, B, C, D. In 4 ist der Verlauf der mittels des Messmoduls 7 erfassten Füllstandsmesswerte als Funktion der Zeit während einer Niederschlags-Phase dargestellt. Im unteren Teil des Diagramms ist der zeitliche Verlauf der Niederschlagsmenge in l/m² pro 30 min dargestellt. Im oberen Teil des Diagramms sind die Füllstandsmesswerte in % mit Bezug auf den maximalen Füllstand im Niederschlag-Sammelbehälter 3 vor der Selbstentleerung angegeben. Die Zeitwerte auf der Abszisse sind in Tagen angegeben. Die Buchstaben A, B, C und D im Diagramm der 4 entsprechen den in 3 dargestellten Füllständen A, B, C und D. Man erkennt den über die Zeit im Verlauf des Niederschlags-Ereignisses ansteigenden Füllstand und den Zeitpunkt der Selbstentleerung des Behälters an den mit A und D markierten Punkten im Verlauf der Füllstandsmesswerte. Dauert der Niederschlag nach der Selbstentleerung an, werden die in der Folge der Selbstentleerung gemessenen Füllstandsmesswerte zum maximalen Füllstand vor der Selbstentleerung hinzu addiert um die gesamte Niederschlagsmenge zu berechnen. 3 shows four representations of the in 1 shown collection container 3 with different filling levels A, B, C, D. In 4 shows the course of the fill level measured values recorded by means of the measuring module 7 as a function of time during a precipitation phase. The lower part of the diagram shows the course of precipitation over time in l/m ² per 30 minutes. In the upper part of the diagram, the fill level readings are given in % with reference to the maximum fill level in the precipitation collection tank 3 before self-emptying. The time values on the abscissa are given in days. The letters A, B, C and D in the diagram of 4 correspond to the in 3 The filling levels A, B, C and D shown are shown. You can see the filling level increasing over time in the course of the precipitation event and the time of the self-emptying of the container at the points marked A and D in the course of the filling level measurement values. If precipitation continues after self-draining, the level readings measured as a result of self-draining are added to the maximum level before self-draining to calculate the total amount of precipitation.

BezugszeichenlisteReference List

11: Vorrichtung zur NiederschlagsmessungDevice for measuring precipitation
22: Niederschlag-AuffangbehälterPrecipitation collection tank
33: Niederschlag-Sammelbehälterprecipitation collection tank
44: Verbindungsleitungconnection line
55: Zuleitungsupply line
66: Füllstandlevel
77: Messmodulmeasurement module
88th: Kommunikationsschnittstellecommunication interface
99: Übergeordnete Einheit (Cloud)Parent entity (cloud)
1010: Zusatzsensoradditional sensor
1111: Signalleitungsignal line
1212: Schlauchleitunghose line
1313: Füllstands-Sensoreinheitlevel sensor unit
1414: Antenneantenna
1515: Recheneinheitunit of account
1616: SpeicherStorage
1717: Temperatursensortemperature sensor
1818: Lagesensorposition sensor
1919: Signaleingangsignal input
2020: Energiespeicherenergy storage

Claims

Device (1) for measuring precipitation, comprising: - a precipitation collecting tank (3) for receiving precipitation; - a fill level measuring device which is set up to detect measured values of a measured variable representing the fill level of the precipitation received in the precipitation collecting tank (3); and - an electronic measuring system which is set up to store the measured values and/or to derive and store from the measured values values of a quantity representing a quantity of precipitation; characterized in that the electronic measurement system includes a communication interface (8), in particular a radio interface, and is set up to output the measured values and/or the values derived from the measured values to a higher-level unit (9) via the communication interface (8).

Device (1) after claim 1 , wherein the measurement electronics are further set up to store at least one item of additional information for the measured values and/or values derived from the measured values and to output it via the communication interface together with the measured values or the values derived from the measured values.

Device (1) after claim 2 , wherein the at least one piece of additional information includes at least one or more of the following items of information: a time stamp, information identifying the filling level measuring device and/or the precipitation collection tank, information identifying the location of the precipitation collection tank, or a measured value of an additional sensor of the device.

Device (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the device has at least one additional sensor (10), in particular a temperature sensor, a pressure sensor or a pH sensor, and wherein the measuring electronics are set up to process the measured values provided by the additional sensor (10) and via the Output communication interface (8) to the parent unit (9).

Device (1) according to one of Claims 1 until 4 , wherein the filling level measuring device comprises a radar-based filling level measuring device, a capacitive filling level measuring device, an ultrasonic measuring device, a filling level sensor based on measuring the hydrostatic pressure of the precipitation contained in the precipitation collecting tank or a scale.

Device (1) according to one of Claims 1 until 5 , further comprising a GPS receiver which is set up to output location information to the measurement electronics, the measurement electronics being set up to process the location information and store it with the measured values or the values derived therefrom and/or the location information with the measured values or to output the values derived from it via the communication interface.

Device (1) according to one of Claims 1 until 6 , wherein the communication interface (8) is a radio interface, which is designed for communication with the higher-level unit (9) according to a mobile radio standard or an Internet protocol.

Device (1) according to one of Claims 1 until 7 , The measuring frequency of the fill level measuring device being adjustable, in particular variable.

Device (1) according to one of Claims 1 until 8th , wherein the precipitation collection container (3) is designed to be self-emptying.

Device (1) according to one of Claims 1 until 9 , further comprising a precipitation collecting container (3) which has an opening which can be aligned upwards for collecting precipitation and which has a bottom area opposite the first opening, a second opening being arranged in the bottom area of the precipitation collecting container which is fluidically connected to the Rainfall collection tank (3) is connected.

Device (1) after claim 10 , wherein the filling level measuring device is a radar-based filling level measuring device, and wherein the precipitation collection container (3) has an opening that can be aligned upwards, and wherein the filling level measuring device is arranged in the area of the opening, and an antenna of the filling level measuring device is aligned with the opening.

System comprising at least one device (1) arranged at a measuring point according to one of Claims 1 until 11 , and a higher-level unit (9) which is set up to receive and process fill level measurement values or values derived therefrom from the at least one device (1).

system after claim 12 , wherein the superordinate unit (9) comprises a server that stores the received data and software, eg a web or cloud application.

system after claim 12 or 13 , further comprising a plurality of devices (1) according to any one of Claims 1 until 11 , wherein the devices (1) are arranged at different measuring points that are spatially distant from one another.

system according to one of the Claim 13 or 14 , wherein the software is set up to determine a spatial precipitation distribution at a certain point in time or over a certain period of time and/or a temporal progression of a spatial precipitation distribution based on data received from the plurality of devices (1).