DE102021119210A1 - Device for monitoring structures - Google Patents

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Gerhard Petuelli
Ulf Müller
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Ibatec GmbH
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Abstract

Eine Vorrichtung zur Überwachung von Strukturen (2, 3), insbesondere an immobilen Gebäuden (1) anzubringenden Gerüsten oder Absturzsicherungen hat mehrere Sensoreinheiten (9 - 14), die zusammen mit den Strukturen (2, 3) in einem digitalen Zwilling (25) abgespeichert sind. Eine Steuereinrichtung (16) erfasst die Daten der Sensoreinheiten (9 - 14) und vergleicht diese mit einem Sollzustand. Die Daten werden anschließend mit dem digitalen Zwilling (25) in einer Anzeigeeinrichtung (26) dargestellt. Hierdurch lassen sich die Strukturen (2, 3) gefahrlos virtuell begehen.A device for monitoring structures (2, 3), in particular scaffolding or fall protection to be attached to immobile buildings (1), has a number of sensor units (9 - 14) which are stored together with the structures (2, 3) in a digital twin (25). are. A control device (16) records the data from the sensor units (9 - 14) and compares them with a target state. The data are then displayed with the digital twin (25) in a display device (26). As a result, the structures (2, 3) can be safely walked on virtually.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von an immobilen Gebäuden und Bauwerken anzubringenden Strukturen wie temporären und wiederverwendbaren Gerüsten und Seitenabsturzsicherungen an Dachkanten, mit zumindest einer zur Anordnung an der Struktur vorgesehenen Sensoreinheit, mit zumindest einer Anzeigeeinrichtung zur optischen Darstellung der Daten von der zumindest einen Sensoreinheit und einer Steuereinrichtung zum Auswerten der Daten von der zumindest einen Sensoreinheit.The invention relates to a device for monitoring structures to be attached to immobile buildings and structures, such as temporary and reusable scaffolding and side fall protection systems on roof edges, with at least one sensor unit provided for arrangement on the structure, with at least one display device for optically displaying the data from the at least one sensor unit and a control device for evaluating the data from the at least one sensor unit.

Aus der DE 20 2016 004 348 U1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der Strukturveränderungen wie beispielsweise Dehnungen an Bauwerken wie Brücken mit einer Struktur oder Bauwerksfläche ortsfest befestigtem Wegsensor als Sensoreinheit erfasst werden. Mittels eines Monitorings sollen die Bauwerke permanent überwacht werden und Veränderungen frühzeitig erfasst werden. Jedoch ist diese Vorrichtung für die nachträgliche Anordnung an temporären Strukturen wie Gerüsten oder Seitenabsturzsicherungen nur eingeschränkt nutzbar.From the DE 20 2016 004 348 U1 a device is known in which structural changes such as strains on buildings such as bridges are detected with a position sensor fixed in place as a sensor unit to a structure or building surface. The structures are to be permanently monitored by means of monitoring and changes are to be recorded at an early stage. However, this device can only be used to a limited extent for subsequent arrangement on temporary structures such as scaffolding or side fall protection.

Aus der DE 10 2017 217 125 A1 ist es bekannt, dem Baumaterial Sensoren beizumischen, deren Zustandssignale von Überwachungseinheiten empfangen und als Überwachungssignal ausgegeben werden. Diese Gestaltung ist jedoch bei Gerüsten und Seitenabsturzsicherungen nur schwer umzusetzen.From the DE 10 2017 217 125 A1 it is known to add sensors to the building material, the status signals of which are received by monitoring units and output as a monitoring signal. However, this design is difficult to implement for scaffolding and side fall protection.

Aus der DE 100 25 914 A1 ist ein Verfahren zur permanenten Überwachung von elektrochemischen, physikalischen und chemischen Parametern von Bauwerken aus Stahlbeton bekannt. Hierbei werden Sensoren an und im Bauwerk angeordnet und die Sensoren über einen lokalen Datenbus mit einem Auswertesystem gekoppelt. Das Auswertesystem befindet sich am Bauwerk. Die erfassten Daten können per Internet jederzeit abgerufen werden. Die Auswertung der Daten gestaltet sich hierdurch jedoch sehr aufwändig.From the DE 100 25 914 A1 a method for the permanent monitoring of electrochemical, physical and chemical parameters of structures made of reinforced concrete is known. Here, sensors are arranged on and in the building and the sensors are coupled to an evaluation system via a local data bus. The evaluation system is located on the building. The recorded data can be called up at any time via the Internet. However, the evaluation of the data is very complex as a result.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie eine besonders komfortable Überwachung der Strukturen ermöglicht.The invention is based on the problem of further developing a device of the type mentioned at the outset in such a way that it enables particularly convenient monitoring of the structures.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sensoreinheit eine Datenübertragungseinrichtung zur Übertragung von Daten hat, dass die Steuereinrichtung eine weitere Datenübertragungseinrichtung zur Kommunikation mit der Datenübertragungseinrichtung der Sensoreinheit hat und Mittel zur Erzeugung eines digitalen Zwillings der Struktur und der zumindest einen Sensoreinheit aufweist und dass die Anzeigeeinrichtung zur Darstellung des digitalen Zwillings mit den von der Steuereinrichtung erzeugten Daten und zu einem Vergleich von Soll- und Istzuständen der Strukturen ausgebildet ist.This problem is solved according to the invention in that the sensor unit has a data transmission device for transmitting data, that the control device has a further data transmission device for communication with the data transmission device of the sensor unit and means for generating a digital twin of the structure and the at least one sensor unit and that the Display device is designed to display the digital twin with the data generated by the control device and a comparison of target and actual states of the structures.

Durch diese Gestaltung können unerwünschte Abweichungen des Istzustandes von dem Sollzustand von der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Hierdurch gestaltet sich die Auswertung der Daten der zumindest einen Sensoreinheit besonders einfach. Weiterhin können die Sensoreinheiten verschiedenste Zustände an der Struktur messen, da deren Daten mit Sollwerten verglichen werden. Die Darstellung des digitalen Zwillings durch die Anzeigeeinrichtung ermöglicht die sichere virtuelle Begehung und Untersuchung der Struktur, ohne direkten Kontakt mit der Struktur. Ein fehlerhafter Istzustand der Struktur lässt sich hierdurch besonders schnell und komfortabel visualisieren und erkennen.With this design, undesired deviations of the actual state from the target state can be displayed on the display device. This makes the evaluation of the data from the at least one sensor unit particularly simple. Furthermore, the sensor units can measure a wide variety of states on the structure, since their data are compared with target values. The representation of the digital twin by the display device enables the safe virtual inspection and examination of the structure without direct contact with the structure. A faulty actual state of the structure can be visualized and recognized particularly quickly and conveniently in this way.

Trends und zeitliche Veränderungen der Daten der zumindest einen Sensoreinheit lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erfassen, wenn die Steuereinrichtung mit einer Einrichtung zur künstlichen Intelligenz (KI) unterstützten Analyse von über einen längeren Zeitraum ermittelten Daten ausgebildet ist. Durch diese Gestaltung lässt sich eine Veränderung der Struktur, an der die zumindest eine Sensoreinheit befestigt ist, erfassen oder auch ein Nachgeben oder ein Lösen von Bauteilen der zu überwachenden Struktur. Diese Daten der Analyse lassen sich dann auf der Anzeigeeinrichtung darstellen und eine Wartung der zumindest einen Sensoreinheit oder die gründliche Überprüfung der zu überwachenden Struktur kann veranlasst werden.According to another advantageous development of the invention, trends and changes over time in the data from the at least one sensor unit can be easily detected if the control device is designed with a device for artificial intelligence (AI)-supported analysis of data determined over a longer period of time. With this design, a change in the structure to which the at least one sensor unit is attached can be detected, or even a yielding or loosening of components of the structure to be monitored. This data from the analysis can then be displayed on the display device and maintenance of the at least one sensor unit or thorough checking of the structure to be monitored can be initiated.

Die zumindest eine Sensoreinheit lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit der Steuereinrichtung einfach in Abhängigkeit von der vorgesehenen Anwendung verbinden, wenn die Verbindung der zumindest einen Sensoreinheit mit der Steuereinrichtung eine Signalleitung oder eine drahtlose Übertragungseinrichtung hat.According to another advantageous development of the invention, the at least one sensor unit can be easily connected to the control device depending on the intended application if the connection of the at least one sensor unit to the control device has a signal line or a wireless transmission device.

Die Einrichtung der Bauteile der Vorrichtung gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die zumindest eine Sensoreinheit einen Positionssensor hat. Durch diese Gestaltung lässt sich die zumindest eine Sensoreinheit einfach in den digitalen Zwilling aufnehmen, da die Position an der zu überwachenden Struktur von dem Positionssensor erfasst wird. Vorzugsweise arbeitet der Positionssensor nach einem des sogenannten Global Navigation Satellite System (GNSS).According to another advantageous development of the invention, setting up the components of the device is particularly simple if the at least one sensor unit has a position sensor. This design allows the at least one sensor unit to be easily included in the digital twin, since the position on the structure to be monitored is detected by the position sensor. The position sensor preferably works according to one of the so-called Global Navigation Satellite Systems (GNSS).

Eine dauerhafte Befestigung der Sensoreinheit an der zu überwachenden Struktur gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die zumindest eine Sensoreinheit ein Gehäuse zur Befestigung an oder in dem zu überwachenden Bauteil der Struktur aufweist und wenn weitere Systemelemente in dem Gehäuse angeordnet sind. Durch diese Gestaltung lässt sich die Sensoreinheit mit den weiteren Systemelementen, wie der Steuerungselektronik zur Vorverarbeitung des Sensorsignals, eine dezentrale Stromversorgung, eine Antenne zur drahtlosen Übertragung der Daten oder dem Positionssensor einfach zu einer vollständigen Systemeinheit als Überwachungseinheit vormontieren und an der Struktur anbringen. Zur dezentralen Stromversorgung der Sensoreinheit eignet sich insbesondere ein Akkumulator, Solarenergie, Windkraft, Brennstoffzelle oder sogenanntes Energy-Harvesting. Eine netzabhängige Stromversorgung lässt sich einfach über einen Steckkontakt mit dem Gehäuse verbinden.The sensor unit can be permanently attached to the structure to be monitored According to another advantageous development of the invention, this is particularly simple if the at least one sensor unit has a housing for attachment to or in the component of the structure to be monitored and if further system elements are arranged in the housing. With this design, the sensor unit with the other system elements, such as the control electronics for pre-processing the sensor signal, a decentralized power supply, an antenna for wireless data transmission or the position sensor, can be easily preassembled to form a complete system unit as a monitoring unit and attached to the structure. An accumulator, solar energy, wind power, fuel cell or so-called energy harvesting is particularly suitable for the decentralized power supply of the sensor unit. A mains-dependent power supply can be easily connected to the housing via a plug-in contact.

Die Überwachung einer Durchstiegsklappe, einer Leiter oder dergleichen gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung der Neigung oder der Lage ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich einfach feststellen, ob die Klappe offen oder geschlossen ist und/oder die Leiter ordnungsgemäß positioniert ist. Weiterhin kann die Sensoreinheit erfassen, ob sich die zu überwachende Struktur im Laufe der Zeit neigt. Ein solches Neigen könnte auf eine fehlerhafte oder beschädigte Befestigung oder unsicheren Stand der Struktur hinweisen.According to another advantageous development of the invention, the monitoring of a hatch, a ladder or the like is particularly simple if the at least one sensor unit is designed to detect the inclination or the position. This makes it easy to determine if the hatch is open or closed and/or the ladder is properly positioned. Furthermore, the sensor unit can detect whether the structure to be monitored is tilting over time. Such tilting could indicate faulty or damaged mounting or unstable structure.

Eine Belastung der zu überwachenden Struktur oder ein Nachgeben der Struktur unter Belastung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach feststellen, wenn die zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung einer Kraft oder eines Weges ausgebildet ist. Der Weg der Sensoreinheit lässt sich zudem in Verbindung mit den Daten des Positionssensors erfassen.According to another advantageous development of the invention, a load on the structure to be monitored or a yielding of the structure under load can be easily determined if the at least one sensor unit is designed to detect a force or a displacement. The path of the sensor unit can also be recorded in connection with the data from the position sensor.

Eine schnelle Zustandsänderung oder dynamische Belastung der zu überwachenden Struktur lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfassen, wenn die zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung ausgebildet ist.According to another advantageous development of the invention, a rapid state change or dynamic load on the structure to be monitored can be detected if the at least one sensor unit is designed to detect the speed or the acceleration.

Eine Überwachung des Zustandes der Struktur gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die zumindest eine Sensoreinheit zur Erfassung der Temperatur oder der Feuchtigkeit ausgebildet ist.According to another advantageous development of the invention, monitoring the state of the structure is particularly simple if the at least one sensor unit is designed to record the temperature or the humidity.

Ein gefahrloses virtuelles Betreten der zu überwachenden Struktur gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die Anzeigeeinrichtung zur Darstellung der Daten nach dem Verfahren der Virtuellen Realität (VR) oder der Augmented Reality (AG) oder als TouchScreen ausgebildet ist. Hierdurch werden von der Anzeigeeinrichtung mögliche Ausrisse oder Beschädigungen von Gebäudeankern oder gefährliche Positionen von Leitern oder Durchstiegsklappen oder von unzulässigerweise entfernten Bauelementen der Gerüste optisch dargestellt und können an dem digitalen Zwilling begutachtet werden. Hierbei lassen sich zudem Abweichungen zwischen Soll- und Istzustand in Echtzeit übertragen und anzeigen.According to another advantageous development of the invention, safe virtual entry into the structure to be monitored is particularly easy if the display device for displaying the data is designed using the virtual reality (VR) or augmented reality (AG) method or as a touch screen. As a result, possible tears or damage to building anchors or dangerous positions of ladders or access hatches or components of the scaffolding that have been inadmissibly removed are displayed visually by the display device and can be examined on the digital twin. In addition, deviations between the target and actual status can be transmitted and displayed in real time.

Eine Übertragung von Störungsmeldungen an vorgesehene Stellen gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die Steuereinrichtung mit einer Daten-Cloud oder einem Netzwerk verbunden ist. Mit Hilfe der künstlichen Intelligenz können auch Abhilfemaßnahmen vorgeschlagen werden. Im Extremfall wird die zu überwachende Struktur für den Nutzer gesperrt.According to another advantageous development of the invention, fault reports can be transmitted to the designated locations in a particularly simple manner if the control device is connected to a data cloud or a network. With the help of artificial intelligence, remedial measures can also be suggested. In extreme cases, the structure to be monitored is blocked for the user.

Mögliche Abweichungen der Bauteile der Strukturen von einem vorgesehenen Zustand lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach erkennen, wenn die Sensoreinheit eine Steuerelektronik zur Auswertung von Sensorsignalen eines Sensorelementes, insbesondere zu Erzeugung eines Vergleichs von Soll- und Istwerten der Sensorsignale, hat. Durch diese Gestaltung ermöglicht die Steuerungselektronik die Gestaltung der Sensoreinheit als Überwachungseinheit. Sofern von der Sensoreinheit beispielsweise durch den Vergleich von Soll- und Istwerten eine Gefahrensituation erkannt wird, kann diese über die Datenübertragungseinrichtung an vorgesehene Stellen und/oder an die Steuereinrichtung kommuniziert werden. Der Vergleich der Soll- und Istwerte kann allein in den Sensoreinheiten oder zusätzlich zu einem Soll-/Istwert Vergleich in der Steuereinrichtung erfolgen.Possible deviations of the components of the structures from an intended state can be easily detected according to another advantageous development of the invention if the sensor unit has control electronics for evaluating sensor signals of a sensor element, in particular for generating a comparison of setpoint and actual values of the sensor signals. With this configuration, the control electronics enable the sensor unit to be configured as a monitoring unit. If a dangerous situation is detected by the sensor unit, for example by comparing setpoint and actual values, this can be communicated via the data transmission device to the designated locations and/or to the control device. The setpoint and actual values can be compared alone in the sensor units or in addition to a setpoint/actual value comparison in the control device.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

  • 1 ein Gebäude mit daran angeordneter Struktur und einem Teilbereich einer Vorrichtung zur Überwachung der Struktur,
  • 2 eine Seitenansicht des Gebäudes aus 1 mit einer weiteren daran angebrachten Struktur,
  • 3 schematisch eine Sensoreinheit der Vorrichtung zur Überwachung der Struktur,
  • 4 einen weiteren Teilbereich der Vorrichtung zur Überwachung der Struktur,
  • 5 schematisch einen Ablaufplan zur Erstellung eines digitalen Zwillings der Struktur,
  • 6 schematisch einen Ablaufplan zur Überwachung der Struktur.
The invention permits numerous embodiments. For further clarification, one of them is shown in the drawing and is described below. This shows in
  • 1 a building with structure arranged thereon and a portion of a device for monitoring the structure,
  • 2 a side view of the building 1 with another structure attached,
  • 3 schematically a sensor unit of the device for monitoring the structure,
  • 4 another part of the device for monitoring the structure,
  • 5 a schematic flowchart for creating a digital twin of the structure,
  • 6 schematically a flowchart for monitoring the structure.

Die 1 und 2 zeigen ein Gebäude 1 mit zwei daran befestigten Strukturen 2, 3 in zwei verschiedenen Seitenansichten. Eine der Strukturen 2 ist als temporär an dem Gebäude 1 angeordnetes Gerüst ausgebildet, während die andere Struktur 3 eine dauerhaft mit dem Gebäude 1 verbundene Seitenabsturzsicherung ist. Bei dem Gebäude 1 kann es sich in dem beispielhaft dargestellten Fall um ein Wohnhaus handeln. Selbstverständlich kann es sich bei dem Gebäude 1 auch um eine Brücke oder ein Hochhaus handeln.the 1 and 2 show a building 1 with two attached structures 2, 3 in two different side views. One of the structures 2 is designed as a scaffold temporarily arranged on the building 1 , while the other structure 3 is a side fall protection permanently connected to the building 1 . In the case shown as an example, the building 1 can be a residential building. Of course, the building 1 can also be a bridge or a high-rise building.

Die als Gerüst ausgebildete Struktur 2 hat Maueranker 4, mit denen es mit dem Gebäude 1 verbunden ist und Stützfüße 5, welche die Struktur 2 am Boden abstützen. Weiterhin hat die als Gerüst ausgebildete Struktur 2 Durchstiege 6, 6` mit Durchstiegsklappen 7, 7' und Leitern 8, 8'. Die Durchstiegsklappen 7, 7' und die Leitern 8, 8' sind jeweils einmal im hochgeklappten Zustand und einmal im heruntergelassenen Zustand dargestellt. Beispielhaft haben die als Gerüst ausgebildete Struktur 2, die Durchstiegsklappe 7, die Leiter 8, einer der Maueranker 4 und einer der Stützfüße 5 jeweils eine Sensoreinheit 9 - 12. Weitere Sensoreinheiten 13 sind an weiteren Bauteilen der Struktur wie Streben oder Böden angeordnet. Mit den Sensoreinheiten 9 - 13 werden Zustände der Struktur 2 überwacht.The structure 2 designed as a framework has wall anchors 4 with which it is connected to the building 1 and supporting feet 5 which support the structure 2 on the ground. Furthermore, the structure embodied as a frame has 2 hatches 6, 6' with hatches 7, 7' and ladders 8, 8'. The hatches 7, 7' and the ladders 8, 8' are each shown once in the folded-up state and once in the lowered state. For example, the structure 2 designed as a framework, the hatch 7, the ladder 8, one of the wall anchors 4 and one of the support feet 5 each have a sensor unit 9-12. Further sensor units 13 are arranged on further components of the structure such as struts or floors. States of the structure 2 are monitored with the sensor units 9-13.

Die als Seitenabsturzsicherung ausgebildete Struktur 3 hat ebenfalls eine Sensoreinheit 14 und eine weitere, an einem Pfostenhalter 4' angeordnete Sensoreinheit 11', mit der diese Struktur 3 überwacht wird. Die Sensoreinheit 11` am Pfostenhalter 4' ist wie die Sensoreinheit 11 an dem Maueranker 4 aufgebaut und hat analoge Funktionen.The structure 3 designed as a side fall protection also has a sensor unit 14 and a further sensor unit 11' arranged on a post holder 4', with which this structure 3 is monitored. The sensor unit 11' on the post holder 4' is constructed like the sensor unit 11 on the wall anchor 4 and has analogous functions.

Die Sensoreinheiten 9 - 14 haben jeweils eine in 3 dargestellte Datenübertragungseinrichtung 15, mit denen sie untereinander, mit vorgesehenen Stellen und mit einer in 4 dargestellten Steuereinrichtung 16 kommunizieren. Die Sensoreinheiten 9 - 14 bilden damit einen Teilbereich einer Vorrichtung zur Überwachung der Strukturen 2, 3.The sensor units 9 - 14 each have an in 3 shown data transmission device 15, with which they can be connected to one another, to designated locations and to an in 4 illustrated control device 16 communicate. The sensor units 9 - 14 thus form part of a device for monitoring the structures 2, 3.

Die eine am Stützfuß 5 angeordnete Sensoreinheit 12 ist als Kraft- oder Neigungssensor ausgebildet und erfasst die Stabilität der Abstützung der als Gerüst ausgebildeten Struktur 2 am Boden.One sensor unit 12 arranged on the support foot 5 is designed as a force or inclination sensor and detects the stability of the support of the structure 2 designed as a framework on the ground.

Die an dem Maueranker 4 und die an dem Pfostenhalter 4' angeordneten Sensoreinheiten 11, 11' erfassen einwirkende Kräfte oder Bewegungen und überwachen damit die Stabilität des Mauerankers 4 oder des Pfostenhalters 4' und damit die Stabilität der Befestigung der Strukturen 2, 3 am Gebäude 1.The sensor units 11, 11' arranged on the wall anchor 4 and the post holder 4' detect acting forces or movements and thus monitor the stability of the wall anchor 4 or the post holder 4' and thus the stability of the attachment of the structures 2, 3 to the building 1 .

Die an der Durchstiegsklappe 7 angeordnete Sensoreinheit 9 erfasst die Lage und überwacht damit die Stellung der Durchstiegsklappe 7.The sensor unit 9 arranged on the access hatch 7 detects the position and thus monitors the position of the access hatch 7.

Die an der Leiter 8 angeordnete Sensoreinheit 10 überwacht ebenfalls die Lage und damit die Stellung der Leiter 8.The sensor unit 10 arranged on the ladder 8 also monitors the position and thus the position of the ladder 8.

Die an Bauteilen des als Gerüst ausgebildeten Struktur 2 angeordnete Sensoreinheiten 13 erfassen eine Neigung und überwacht damit, ob sich das Gerüst neigt. Weiterhin kann mithilfe dieser Sensoreinheiten 13 festgestellt werden, ob die Bauteile, an denen diese Sensoreinheiten 13 befestigt sind, überhaupt in der Struktur 2 vorhanden sind.The sensor units 13 arranged on components of the structure 2 embodied as a framework detect an inclination and thus monitor whether the framework is inclined. Furthermore, these sensor units 13 can be used to determine whether the components to which these sensor units 13 are attached are present in the structure 2 at all.

Die an der als Seitenabsturzsicherung ausgebildeten Struktur 3 angeordnete Sensoreinheit 14 erfasst eine Geschwindigkeit oder Beschleunigung und überwacht damit, ob Windlasten oder Korrosion die Stabilität der Seitenabsturzsicherung gefährden.The sensor unit 14 arranged on the structure 3 designed as a side fall protection measures a speed or acceleration and thus monitors whether wind loads or corrosion endanger the stability of the side fall protection.

Die an dem Pfostenhalter 4' der Seitenabsturzsicherung angeordnete Sensoreinheit 11` erfasst einwirkende Kräfte oder Bewegungen und überwacht damit die Stabilität des Pfostenhalters 4' und damit die Stabilität der Befestigung der als Seitenabsturzsicherung ausgebildeten Struktur 3 am Gebäude 1The sensor unit 11` arranged on the post holder 4' of the side fall protection system detects acting forces or movements and thus monitors the stability of the post holder 4' and thus the stability of the attachment of the structure 3 designed as a side fall protection system on the building 1

3 zeigt beispielhaft eine der in 1 dargestellten Sensoreinheiten 9 mit einem Gehäuse 17. In dem Gehäuse 17 ist ein Sensorelement 18 angeordnet, welches für die in 1 beschriebenen Zwecke angepasst ist. Selbstverständlich können in einer nicht dargestellten Ausführungsform auch mehrere Sensorelemente 18 in einem einzigen Gehäuse 17 angeordnet sein. Das Sensorelement 18 ist mit weiteren im Gehäuse angeordneten Systemelementen, wie einer Steuerelektronik 19 einer Antenne 20 der Übertragungseinrichtung 15 verbunden, sowie mit einem Steckkontakt 21. Die Steuerelektronik 19 ermöglicht die Auswertung der Signale des Sensorelementes 18 und einen Vergleich von Soll- und Istwerten. Damit ermöglicht die Sensoreinheit 9 selbst eine Überwachung und die Erfassung von Gefahrensituationen. Über den Steckkontakt 21 lässt sich eine im Gehäuse 17 angeordnete Batterie 22 mit elektrischem Strom aufladen und bei einer Ausführungsform, bei der die Sensoreinheit 9 mit einem nicht dargestellten leitungsgebundenen Datenbus mit der Steuereinrichtung 16 verbunden werden soll, an dem Datenbus anschließen. Weiterhin ist ein Positionssensor 23 in dem Gehäuse 17 angeordnet. 3 shows an example of one of the 1 sensor units 9 shown with a housing 17. In the housing 17, a sensor element 18 is arranged, which for the in 1 is adapted to the purposes described. Of course, in an embodiment that is not shown, a plurality of sensor elements 18 can also be arranged in a single housing 17 . The sensor element 18 is connected to other system elements arranged in the housing, such as control electronics 19, an antenna 20 of the transmission device 15, and to a plug contact 21. The control electronics 19 enable the signals of the sensor element 18 to be evaluated and the setpoint and actual values to be compared. The sensor unit 9 itself thus enables monitoring and the detection of dangerous situations. A battery 22 arranged in the housing 17 can be charged with electricity via the plug contact 21 and, in one embodiment, in which the sensor unit 9 is to be connected to the control device 16 with a wired data bus (not shown). connect to the data bus. Furthermore, a position sensor 23 is arranged in the housing 17 .

4 zeigt einen weiteren Teilbereich der Vorrichtung zur Überwachung der Strukturen 2, 3. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel übermitteln die in den 1 und 2 dargestellten Sensoreinheiten 7 - 14 über Funk Signale zu einer als tragbarer Computer oder Controller ausgebildeten Steuereinrichtung 16. Zur Übertragung der Daten hat die Steuereinrichtung 16 eine mit den Datenübertragungseinrichtungen 15 der Sensoreinheiten 9 - 14 eine drahtlose Übertragungseinrichtung 24. Die Steuereinrichtung 16 empfängt die Daten der Sensoreinheiten 9 - 14 und wertet diese aus. Von den Strukturen 2, 3 wird ein digitaler Zwilling 25 mit den empfangenen Daten erstellt und dieser digitale Zwilling 25 auf einer Anzeigeeinrichtung 26 dargestellt. Die Anzeigeeinrichtung 26 ist hier als VR Brille ausgebildet. Weiterhin ist die Steuereinrichtung 16 mit einem Netzwerk 27, wie dem Internet oder einer Cloud 28 und einem zentralen Datenspeicher 29 verbunden. 4 shows another part of the device for monitoring the structures 2, 3. In the illustrated embodiment, transmit in the 1 and 2 sensor units 7 - 14 shown send wireless signals to a control device 16 designed as a portable computer or controller. To transmit the data, the control device 16 has a wireless transmission device 24 with the data transmission devices 15 of the sensor units 9 - 14. The control device 16 receives the data from the sensor units 9 - 14 and evaluate them. A digital twin 25 is created from the structures 2 , 3 with the received data and this digital twin 25 is displayed on a display device 26 . The display device 26 is designed here as VR glasses. Furthermore, the control device 16 is connected to a network 27 such as the Internet or a cloud 28 and a central data store 29 .

5 zeigt schematisch einen Ablaufplan zur Erstellung eines Digitalen Zwillings 25. Im Schritt Z1 wird ein CAD, ein dreidimensionaler Plan, von der zu überwachenden Struktur 2, 3 erstellt. Im Schritt Z2 werden die verwendeten Bauteile der zu überwachenden Struktur 2, 3 mit den Koordinaten ausgelesen. Im Schritt Z3 werden die zulässigen Grenzwerte der Signale der Sensorelemente 18 berechnet. Im Schritt Z4 werden die benötigten Sensorelemente 18 ausgewählt. Im Schritt Z5 wird eine Logik zur Überwachung der Struktur 2, 3 erstellt. Beispielsweise ist die Durchstiegsklappe 7 offen und die Leiter 8 eingehängt, ist der Zustand in Ordnung. Ist die Durchstiegsklappe 7 geschlossen und die Leiter 8 eingehängt, ist der Zustand nicht in Ordnung und eine Warnung wird ausgegeben. Bei Überschreitung von festgelegten Grenzwerten der Signale der Sensorelemente 18 werden Warnungen ausgegeben. Bei fehlenden Bauteilen und damit fehlenden Signalen von Sensorelementen 9 - 14 werden Warnungen ausgegeben. Im Schritt Z6 werden die Sensoreinheiten 9 - 14 konfiguriert und mit den ermittelten Daten parametrisiert. Im Schritt Z7 ist der digitale Zwilling 25 erstellt und kann mit dem realen System verglichen und auf der Anzeigeeinrichtung 26 dargestellt werden. 5 1 schematically shows a flow chart for creating a digital twin 25. In step Z1, a CAD, a three-dimensional plan, is created for the structure 2, 3 to be monitored. In step Z2, the components used in the structure 2, 3 to be monitored are read out with the coordinates. In step Z3 the permissible limit values of the signals of the sensor elements 18 are calculated. The required sensor elements 18 are selected in step Z4. In step Z5, a logic for monitoring the structure 2, 3 is created. For example, if the hatch 7 is open and the ladder 8 is hooked in, the situation is correct. If the hatch 7 is closed and the ladder 8 is suspended, the status is not correct and a warning is issued. Warnings are issued if the signals from the sensor elements 18 exceed specified limit values. Warnings are issued if components are missing and there are therefore no signals from sensor elements 9 - 14. In step Z6, the sensor units 9-14 are configured and parameterized with the determined data. The digital twin 25 is created in step Z7 and can be compared with the real system and displayed on the display device 26 .

6 zeigt schematisch einen Ablaufplan zur Überwachung der in 1 dargestellten Strukturen 2, 3. Der Ablauf wird beim Eintreten einer Gefahrensituation unmittelbar in Echtzeit, ansonsten periodisch oder kontinuierlich oder auf einen Befehl hin in einem Schritt S1 gestartet. Beim Auftreten einer Gefahrensituation, wie sie beispielhaft zu 5 beschrieben wurde, werden im Schritt S2 die Daten der Sensoreinheiten 9 - 14 ausgelesen und im Schritt S3 mit abgespeicherten Sollwerten verglichen. Im Schritt S4 werden die Daten von dem in 1 beschriebenen digitalen Zwilling 25 eingegeben und im Schritt S5 von der Anzeigeeinrichtung 26 dargestellt. Die Übertragung der Daten an das in 1 beschriebene Netzwerk 27 oder den Datenspeicher 29 erfolgt vorzugsweise im Schritt S2 oder S3. 6 shows a flowchart for monitoring the in 1 structures 2, 3 shown. The sequence is started immediately in real time when a dangerous situation occurs, otherwise periodically or continuously or in response to a command in a step S1. In the event of a hazardous situation, as exemplified in 5 was described, in step S2 the data of the sensor units 9 - 14 are read out and in step S3 compared with stored target values. In step S4, the data from the in 1 described digital twin 25 entered and displayed in step S5 by the display device 26. The transfer of data to the in 1 described network 27 or the data memory 29 is preferably carried out in step S2 or S3.

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Claims (12)

Vorrichtung zur Überwachung von an immobilen Gebäuden (1) und Bauwerken anzubringenden Strukturen (2, 3) wie temporären und wiederverwendbaren Gerüsten und Seitenabsturzsicherungen an Dachkanten, mit zumindest einer zur Anordnung an der Struktur (2, 3) vorgesehenen Sensoreinheit (9 - 14), mit zumindest einer Anzeigeeinrichtung (26) zur optischen Darstellung der Daten von der zumindest einen Sensoreinheit (9 - 14) und einer zentralen Steuereinrichtung (16) zum Auswerten der Daten von der zumindest einen Sensoreinheit (9 - 14), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (9 - 14) eine Datenübertragungseinrichtung (15) zur Übertragung von Daten hat, dass die Steuereinrichtung (16) eine weitere Datenübertragungseinrichtung (24) zur Kommunikation mit der Datenübertragungseinrichtung (15) der Sensoreinheit (9 - 14) hat und Mittel zur Erzeugung eines digitalen Zwillings (25) der Struktur (2, 3) und der zumindest einen Sensoreinheit (9 - 14) aufweist und dass die Anzeigeeinrichtung (26) zur Darstellung des digitalen Zwillings (25) mit den von der Steuereinrichtung (16) erzeugten Daten und zu einem Vergleich von Soll- und Istzuständen der Strukturen(2,3) ausgebildet ist.Device for monitoring structures (2, 3) to be attached to immobile buildings (1) and buildings, such as temporary and reusable scaffolding and side fall protection systems on roof edges, with at least one sensor unit (9 - 14) provided for arrangement on the structure (2, 3), with at least one display device (26) for optically displaying the data from the at least one sensor unit (9 - 14) and a central control device (16) for evaluating the data from the at least one sensor unit (9 - 14), characterized in that the sensor unit (9 - 14) has a data transmission device (15) for the transmission of data, that the control device (16) has a further data transmission device (24) for communication with the data transmission device (15) of the sensor unit (9 - 14) and means for generating a digital Twin (25) of the structure (2, 3) and the at least one sensor unit (9 - 14) and that the display device (26) to r representation of the digital twin (25) with the data generated by the control device (16) and for a comparison of target and actual states of the structures (2,3) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) mit einer Einrichtung zur künstlichen Intelligenz (KI) unterstützten Analyse von über einen längeren Zeitraum ermittelten Daten ausgebildet ist.device after claim 1 , characterized in that the control device (16) is designed with a device for artificial intelligence (AI)-supported analysis of data determined over a longer period of time. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der zumindest einen Sensoreinheit (9 - 14) mit der Steuereinrichtung (16) eine Signalleitung oder eine drahtlose Übertragungseinrichtung hat.device after claim 1 or 2 , characterized in that the connection of the at least one sensor unit (9 - 14) to the control device (16) has a signal line or a wireless transmission device. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (9 - 14) einen Positionssensor (23) hat.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor unit (9 - 14) has a position sensor (23). Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (9 - 14) ein Gehäuse (17) zur Befestigung an der zu überwachenden Struktur (2, 3) aufweist und dass weitere Systemelemente in dem Gehäuse (17) angeordnet sind.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor unit (9 - 14) has a housing (17) for attachment to the structure (2, 3) to be monitored and that further system elements are arranged in the housing (17). are. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (9 - 14) zur Erfassung der Neigung oder der Lage ausgebildet ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor unit (9 - 14) is designed to detect the inclination or the position. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (9 - 14) zur Erfassung einer Kraft oder eines Weges ausgebildet ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor unit (9 - 14) is designed to detect a force or a displacement. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (9 - 14) zur Erfassung der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung ausgebildet ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor unit (9 - 14) is designed to detect the speed or the acceleration. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (9 - 14) zur Erfassung der Temperatur oder der Feuchtigkeit ausgebildet ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor unit (9 - 14) is designed to record the temperature or the humidity. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (26) zur Darstellung der Daten nach dem Verfahren der Virtuellen Realität (VR) oder der Augmented Reality (AG) oder als TouchScreen ausgebildet ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the display device (26) for displaying the data is designed using the virtual reality (VR) or augmented reality (AG) method or as a touch screen. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) mit einer Daten-Cloud (28) oder einem Netzwerk (27) verbunden ist.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control device (16) is connected to a data cloud (28) or a network (27). Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (9 - 14) eine Steuerelektronik (19) zur Auswertung von Sensorsignalen eines Sensorelementes (18), insbesondere zu Erzeugung eines Vergleichs von Soll- und Istwerten der Sensorsignale, hat.Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (9 - 14) has control electronics (19) for evaluating sensor signals of a sensor element (18), in particular for generating a comparison of setpoint and actual values of the sensor signals.
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