-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimalen Entleerung eines Behälters gemäß dem Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein System zur Überwachung von Füllgut in einem Behälter gemäß Patentanspruch 7.
-
Behälter zur Anordnung jeglicher Art von Füllgut, wobei den Behältern jeweils Füllgut zugeführt wird, das nach einer gewissen Zeit zur Entleerung vorgesehen ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Behälter für Haushaltsabfall, Glas, Schutt oder ähnliches handeln. Zur Optimierung von Lagerhaltung und Logistik ist es hilfreich, wenn ein möglichst optimaler Zeitpunkt gewählt wird, wann der Behälter geleert wird. Ein zu frühes Leeren verursacht unnötige Entleerungsvorgänge und damit verbundene Kosten, zum Beispiel für eine Anfahrt eines Fahrzeuges. Wird der Behälter allerdings zu spät geleert, so kann es zu Überfüllung, zu Übergewicht oder Geruchsbelästigung kommen.
-
Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie ein System zur Verfügung zu stellen, mittels welchen in einfacher Weise der optimale Zeitpunkt für eine Entleerung des Behälters bestimmt werden kann.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur optimalen Entleerung eines Behälters, wird mittels eines ersten Sensors eine erster Wert einer ersten Eigenschaft von Füllgut in dem Behälter bestimmt und mittels mindestens eines zweiten Sensors wird ein zweiter Wert einer zweiten Eigenschaft von Füllgut in Behälter bestimmt. Bei dem Behälter handelt es sich insbesondere um einen Abfallbehälter, einen Container oder um ein Silo. Das Füllgut kann eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Füllgut um Abfall, wie Haushaltsabfall, Industrieabfall, Glas, Bauschutt oder ähnliches.
-
Eine Entleerung des Behälters wird dann veranlasst, wenn der erste Wert und/oder der zweite Wert jenseits eines definierten Schwellenwertes liegt und/oder wenn die Kombination der Werte jenseits eines definierten Kombinations-Schwellenwertes liegt.
-
Durch die Information mehrerer Sensoren erfolgt die Entleerung nicht nur auf Basis eines Wertes, sondern es können verschiedene Werte herangezogen werden, die einer Entscheidung für eine Entleerung zugrunde gelegt werden. Die Entleerung kann dabei dann erfolgen, wenn bereits einer der Werte jenseits eines Schwellenwertes liegt. Zum Beispiel kann ein Füllstand in einem Behälter einen definierten Füllstand überschreiten, ein Geruch kann eine definierte Grenze übersteigen oder das Gewicht des Füllgutes ist höher als der Schwellenwert. Bei einer Überschreitung der korrespondierenden Schwellenwerte wird eine Entleerung veranlasst. Die Schwellenwerte sind dabei so gewählt, dass es nicht zu einer Überfüllung des Behälters oder zu einer unannehmbaren Geruchsentwicklung oder zu einer Überladung des Behälters kommt, die zu einer Beschädigung der Aufhängung des Behälters oder bei einer Abholung zu einer Überladung des Abholfahrzeuges führen könnte.
-
Alternativ oder in Ergänzung dazu erfolgt die Leerung auch, wenn die Kombination der mindestens zwei Werte nach einer definierten Berechnung einen Kombinations-Schwellenwert überschreitet. Auch wenn die Werte ihren jeweiligen Schwellenwert noch nicht überschritten haben, so kann bereits eine ungute Kombination von Werten, eine Entleerung nötig machen. So kann zum Beispiel bei erhöhtem Füllstand und erhöhter Geruchsbildung, die beide noch unterhalb des jeweiligen Schwellenwertes liegen, trotzdem eine Entleerung veranlasst werden, da zu erwarten ist, dass die Menge an Füllgut schnell zu einer stärkeren Geruchsbelastung führt.
-
Insgesamt ermöglicht es die Mehrzahl an Informationen über das Füllgut einen besonders genauen Entleerungszeitpunkt zu bestimmen. Damit werden Kosten für verfrühte Entleerungen gespart und es kommt auch nicht zu einer unerwünschten Überfüllung oder eines negativen Einflusses durch andere Eigenschaften des Füllgutes, wie zum Beispiel Geruch oder Gewicht.
-
Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Sensor um einen Füllstandsensor und bei dem zweiten Sensor um einen Geruchssensor oder eine Wägezelle. Mit dem Füllstandsensor kann der Füllstand in dem Behälter bestimmt werden. Der Geruchssensor ist insbesondere ein Gassensor. Gassensoren sind sensitiv auf bestimmte Moleküle und deren Konzentration. Je nach Anwendungsfall können die Gassensoren für die zu erwartenden geruchsbildenden Moleküle angepasst sein. Durch eine geeignete Kalibration kann anhand der Konzentration bestimmter Moleküle auf eine Geruchsbildung geschlossen werden. Mittels einer Wägezelle kann das Gewicht des in dem Behälter angeordneten Füllguts ermittelt werden.
-
Vorzugsweise sind mindestens drei Sensoren vorgesehen, die zur Ermittlung eines ersten Wertes, eines zweiten Wertes und eines dritten Wertes dreier unterschiedlicher Eigenschaften dienen. Insbesondere werden ein Füllstand, ein Geruch und ein Gewicht bestimmt. Insbesondere wird eine Entleerung veranlasst, wenn mindestens einer der Werte Füllstand, Geruch oder Gewicht den jeweiligen korrespondierenden Schwellenwert überschreitet.
-
Bei mindestens einem der Sensoren und insbesondere bei sämtlichen Sensoren handelt es sich vorzugsweise um autarke Sensoren. Das heißt, diese Sensoren weisen keine kabelgebundene Energieversorgung auf und übertragen die übermittelten Werte drahtlos, insbesondere per Funk.
-
Wichtig ist, auch, dass eine besonders einfache Kommunikation zwischen den Sensoren und einer übergeordneten Einheit ermöglicht wird. Die übergeordnete Einheit ist dabei entfernt von den Sensoren angeordnet. Die übergeordnete Einheit ist insbesondere eine Leitwarte, von der aus die einzelnen Entleerungsvorgänge koordiniert und veranlasst werden. Die Leitwarte kann ein Cloud-basiertes System sein, welches automatisch die Entleerung veranlasst.
-
In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind mindestens zwei Sensoren und vorzugsweise sämtliche Sensoren miteinander verbunden und die Werte werden nur von einem Sensor der miteinander verbundenen Sensoren an die übergeordnete Einheit gesendet. Die Verbindung zwischen den miteinander verbundenen Sensoren kann insbesondere kabelgebunden sein. Die Übertragung an die übergeordnete Einheit erfolgt dann insbesondere drahtlos, zum Beispiel über Funk, WLAN oder ein LPWAN. Dann kann zumindest für einen Sensor auf eine Kommunikationseinheit verzichtet werden, die dem drahtlosen Versand der Werte dient. Alternativ kann die Übertragung auch drahtgebunden erfolgen.
-
Eine besonders datensparsame Kommunikation kann erzielt werden, wenn die Werte vorher durch eine mit einem Sensor verbundene Auswerteeinheit ausgewertet werden und anschließend jeweils nur der Wert an die übergeordnete Einheit gesendet wird, der dem jeweiligen Schwellenwert am nächsten kommt. Das heißt mit anderen Worten, die erfassten Daten werden auf der Ebene der Sensoren gesammelt und ausgewertet, wobei nur ein Sensor über eine Auswerteeinheit und eine Kommunikationsschnittstelle zur Übermittlung der Daten an die übergeordnete Einheit aufweisen muss.
-
Alternativ weist jeder Sensor eine Kommunikationseinheit auf und sendet den von ihm ermittelten Wert an die übergeordnete Einheit. Die Auswertung der Werte wird von der übergeordneten Einheit durchgeführt. In diesem Fall ist für die einzelnen Sensoren keine Auswerteeinheit erforderlich. Die Sensoren müssen lediglich eine Kommunikationseinheit aufweisen, um die ermittelten Werte an die übergeordnete Einheit zu übertragen.
-
Zudem kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei Sensoren als ein integrierter Sensor ausgebildet sind. Zum Beispiel können ein Füllstandsensor, ein Geruchssensor und/oder eine Wägezelle in beliebigen Kombinationen in einen Sensor integriert sein. Dieser integrierte Sensor kann dann auch eine Auswerteeinheit für sämtliche Sensoren und eine Kommunikationseinheit zur Übermittlung der von Sensoren des integrierten Sensors ermittelten Werte an die übergeordnete Einheit aufweisen.
-
Die Erfindung betrifft auch ein System zur Überwachung von Füllgut in einem Behälter, wobei das System einen ersten Sensor zur Bestimmung eines ersten Wertes einer ersten Eigenschaft von Füllgut in dem Behälter und mindestens einen zweiten Sensor zur Bestimmung eines zweiten Wertes einer zweiten Eigenschaft von Füllgut in dem Behälter aufweist.
-
Wie vorstehend bereits beschrieben, handelt es sich insbesondere bei dem ersten Sensor um einen Füllstandsensor und bei dem zweiten Sensor um einen Geruchssensor und/oder um eine Wägezelle. Vorzugsweise sind mindestens drei Sensoren an dem Behälter angeordnet: ein Füllstandsensor, ein Geruchssensor und eine Wägezelle.
-
Mittels des erfindungsgemäßen Systems kann besonders gut ein geeigneter Zeitpunkt für eine Entleerung ermittelt werden.
-
Mindestens zwei der Sensoren sind insbesondere als ein integrierter Sensor ausgebildet sind. Insbesondere sind ein Geruchssensor und ein Füllstandsensor in einem Sensor integriert und so besonders bauraumsparend ausgebildet.
-
Es kann zudem vorgesehen sein, dass nur einer der Sensoren eine Kommunikationseinheit zum drahtlosen Versand aufweist und mit den anderen Sensoren drahtgebunden verbunden ist. Dieses System ist dann besonders günstig, da nur eine Kommunikationseinheit zum drahtlosen Versand der Werte an eine übergeordnete Einheit erforderlich ist.
-
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn nur einer der Sensoren eine Auswerteeinheit aufweist. Der mindestens eine weitere Sensor benötigt dann keine Auswerteeinheit und ist damit kostengünstiger.
-
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind im Folgenden in Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen Behälter mit einem System zur Überwachung von Füllgut in einer ersten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung, und
- 2 das System in einer zweiten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung.
-
In 1 ist ein Behälter 10 dargestellt, in welchem Füllgut 12 angeordnet ist. Zur Überwachung des Füllguts 12 ist an dem Behälter 10 ein erster Sensor 14 in Form eines Füllstandsensors angeordnet. Ferner ist ein zweiter Sensor 16 an dem Behälter 10 angeordnet, wobei der zweite Sensor 16 ein Geruchssensor ist. Unterhalb des Behälters 10 ist ein dritter Sensor 18 angeordnet. Es handelt sich um eine Wägezelle. Alle drei Sensoren 14, 16, 18 sind autark.
-
Gemäß dieser ersten Ausführungsform sind der erste Sensor 14 (Füllstandsensor) und der zweite Sensor 16 (der Geruchssensor) in einen gemeinsamen Sensor 24 integriert. Der erste Sensor 14 und der zweite Sensor 16 weisen dabei eine gemeinsame Kommunikationseinheit 26 auf. Der dritte Sensor 18 weist ebenfalls eine Kommunikationseinheit 26 auf. Der integrierte Sensor 24 und der dritte Sensor 18 übermitteln die jeweils von ihnen ermittelten Werte an eine übergeordnete Einheit 20. Vorliegend werden die Werte drahtlos an die übergeordnete Einheit 20 übermittelt. Der integrierte Sensor 24 übermittelt Füllstand und Geruch und der dritte Sensor 18 das Gewicht an die übergeordnete Einheit 20. Die Auswertung, d.h. der Vergleich der Werte mit den korrespondieren Schwellenwerten erfolgt hier durch die übergeordnete Einheit 20.
-
Zur Beschreibung der zweiten Ausführungsform werden im Folgenden zur Beschreibung identischer oder zumindest funktionsgleicher Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet wie zur Beschreibung der ersten Ausführungsform.
-
In 2 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt, wobei hier ebenfalls ein erster Sensor 14 in Form eines Füllstandsensors und ein zweiter Sensor 16 in Form eines Geruchssensors einen integrierten Sensor 24 bilden. Der dritte Sensor 18 ist wieder separat an dem Behälter 10 angeordnet und es handelt sich um eine Wägezelle.
-
Gemäß der zweiten Ausführungsform weist der dritte Sensor 18 keine Kommunikationseinheit zur drahtlosen Übermittlung der von ihm erfassten Werte an die übergeordnete Einheit auf. Der dritte Sensor 18 ist mit dem integrierten Sensor 14, 16 mittels eines Kabels 22 verbunden und übermittelt die Werte per Kabel an den integrierten Sensor 24. Lediglich der integrierte Sensor 24 weist eine Kommunikationseinheit 26 zur Übermittlung aller Werte an die übergeordnete Einheit 20 auf.
-
Der integrierte Sensor 14, 16 weist eine Auswerteeinheit 28 auf und ermittelt zunächst, welcher Wert dem jeweiligen Schwellenwert am nächsten kommt. In der nachfolgenden Tabelle sind drei unterschiedliche Konstellationen gezeigt.
-
Im Fall A, beträgt die vom Füllstandmessgerät 14 ermittelte Füllhöhe 60% der maximalen Füllhöhe, das von der Wägezelle 18 ermittelte Gewicht 70% des maximal zulässigen Gewichts und der vom Geruchssensor 14 ermittelte Geruch 10% des maximal festgelegten Geruchs (bzw. Konzentration an definierten Gasmolekülen). Der Schwellenwert ist jeweils bei 75% des maximalen Schwellenwertes festgelegt. Die Auswerteeinheit 28 ermittelt den höchsten Wert, welcher dann von der Kommunikationseinheit 26 an die übergeordnete Einheit 20 übertragen wird. Es wird nur der höchste Wert übertragen, nämlich die 70%, die von der Wägezelle 18 ermittelt wurden. Eine Überschreitung eines Schwellenwertes ist damit nicht gegeben und der Behälter 10 wird nicht geleert (false).
-
Im Fall B hat der vom Füllstandsensor 14 ermittelte Füllstand einen Wert von 80% des maximalen Füllstands erreicht. Der Wert von 80% wird an die übergeordnete Einheit übermittelt. Da der Wert über dem Schwellenwert von 75% liegt, wird eine Entleerung des Behälters 10 veranlasst (true).
-
Im Fall C gilt wie im Fall A, dass der höchste Wert, hier die 60% des Geruchssensors 16 übertragen werden. Da sämtliche Werte unterhalb des Schwellenwertes von 75% liegen, wird keine Entleerung veranlasst (false).
| | Füllhöhe | Gewicht | Geruch | Übertragener Messwert | Schwelle 75% überschritten? |
| Fall A | 60% | 70% | 10% | 70% | False |
| Fall B | 80% | 55% | 45% | 80% | True |
| Fall C | 10% | 15% | 60% | 60% | False |
-
Es kann auch vorgesehen sein, dass drei separate Sensoren an dem Behälter angeordnet sind, wobei zwei der Sensoren mit einem Sensor per Kabel verbunden sind und nur ein Sensor die Werte aller drei Sensoren drahtlos an die übergeordnete Einheit überträgt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Behälter
- 12
- Füllgut
- 14
- erster Sensor, Füllstandmessgerät
- 16
- zweiter Sensor, Geruchssensor
- 18
- dritter Sensor, Wägezelle
- 20
- übergeordnete Einheit
- 22
- Kabel
- 24
- integrierter Sensor
- 26
- Kommunikationseinheit
- 28
- Auswerteeinheit
