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Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung, insbesondere eine Betriebs- und Füllstandsüberwachungsvorrichtung für Armaturen oder Einrichtungen gemäß Anspruch 1.
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In Wassersystemen für Trinkwasser, Abwasser, Regenwasser, Löschwasser u.dgl. sind für die Entnahme und Zuführung von Wasser meist Armaturen verbaut, beispielsweise Wasserhähne, Entnahmeventile, Sperrschieber, Hydranten, Rückstau- oder Überdruckventile. Diese Armaturen finden regelmäßig Anwendung in Einrichtungen wie z.B. Rohrleitungen, Kanäle, Zisternen, Rückhaltebecken, Schachtbauwerke, u.dgl.
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Sobald ein Wassersystem mit der Trinkwasserversorgung in Kontakt steht und wenn hinter der Entnahmestelle Verunreinigungen oder Kontaminationen im Wasser entstehen können, z.B. in Zapfanlagen, Heizungsanlagen, Dosieranlagen, Wasch- und Spülmaschinen, Zisternen, Feuerlöschanlagen, Hydranten, u.dgl., muss sichergestellt sein, dass kontaminiertes Wasser oder Restwasser nicht mit dem Trinkwasser in Kontakt gelangen kann. Für derartige Systeme gelten daher hohe Anforderungen hinsichtlich Hygiene und Sicherheit, die in DIN EN 1717 und DIN 1988-100 vorgegeben sind.
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Um dem nachzukommen, sind bestimmte Armaturen und Einrichtungen mit Entleerungssystemen versehen. Diese sorgen dafür, dass nach einer Wasserentnahme noch in der Armatur oder in der Einrichtung befindliches Restwasser vollständig abfließen kann. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass bei kalter Witterung keine Frostschäden entstehen und die Armatur bzw. Einrichtung stets funktionsbereit ist. Insbesondere wird jedoch verhindert, dass im stehenden Restwasser innerhalb der Armatur oder Einrichtung Verunreinigungen oder Verkeimungen entstehen, die beim erneuten Öffnen der Armatur ins Trinkwassersystem gelangen könnten.
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Neben Entleerungssystemen sind auch diverse aufwändige Überwachungseinrichtungen bekannt, insbesondere für Rohrleistungssysteme und Armaturen. Derartige Einrichtungen werden überall dort eingesetzt, wo eine frühzeitige und direkte Erkennung z.B. einer Leckage oder einer Störung nicht möglich ist, wobei neben einer Leckage oft auch eine nicht autorisierte Entnahme von Wasser zu überwachen ist.
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Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Überwachungsvorrichtung, insbesondere eine Betriebs- und Füllstandsüberwachungsvorrichtung für Armaturen zu schaffen, die mit einfachen Mitteln kostengünstig aufgebaut und einfach zu handhaben ist. Die Überwachungsvorrichtung soll insbesondere dauerhaft zuverlässig die Entleerung von Armaturen und Einrichtungen überwachen und die gewonnenen Informationen an nachgelagerte Einrichtungen und Systeme weitergeben.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 15.
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Eine Überwachungsvorrichtung, insbesondere Betriebs- und Füllstandsüberwachungsvorrichtung für wasserführende Armaturen oder Einrichtungen, hat erfindungsgemäß ein Gehäuse, das an oder in der wasserführenden Armatur oder Einrichtung montierbar ist, und das dazu eingerichtet und ausgebildet ist, um Wasser aus der wasserführenden Armatur oder Einrichtung aufzunehmen. Die Vorrichtung hat ferner eine in dem Gehäuse ausgebildete Messeinrichtung zur Erfassung des Füllstands von Wasser über einem von dem Gehäuse definierten Bodenniveau, wobei die Messeinrichtung dazu eingerichtet und ausgebildet ist, in Abhängigkeit vom Füllstand des Wassers relativ zum Bodenniveau des Gehäuses wenigstens ein elektronisches oder elektrisches Füllstandssignal zu erzeugen, sowie eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung, wobei die Sende- und/oder Empfangseinrichtung derart eingerichtet und ausgebildet ist, das von der Messeinrichtung erzeugte wenigstens eine Füllstandssignal zu empfangen und an ein nachgeordnetes System zu übermitteln.
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Eine solche Überwachungsvorrichtung ist nicht nur einfach und kostengünstig aufgebaut. Sie kann vielmehr die einfache und ständige Überwachung einer Armatur oder Einrichtung übernehmen. Das nachgeordnete System kann permanent mit aktuellen Füllstandswerten versorgt werden, um beispielsweise bei einem Hydranten zu überwachen, dass dieser nach Gebrauch auch tatsächlich vollständig entleert worden ist, so dass kein Stau- oder Restwasser im Hydranten verbleibt, welches die dem Hydranten vorgeschaltete Trinkwasserversorgung kontaminieren könnte. Die Überwachung der Restwasserentleerung beugt zudem Frostschäden vor und sorgt dafür, dass die Armatur, insbesondere der Hydrant, stets einsatzfähig ist, auch im Winter bei tiefen Temperaturen.
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Für eine zuverlässige und präzise Füllstandsmessung ist das Gehäuse vorzugsweise druckdicht ausgebildet, insbesondere wenn dieses außen an der Armatur oder der Einrichtung montiert ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Gehäuse über eine mechanische Schnittstelle mit der wasserführenden Armatur oder Einrichtung verbindbar ist. Dies sorgt nicht nur für eine zuverlässige Verbindung zwischen Gehäuse und Armatur. Letztere kann bei Bedarf auch bei bestehenden Armaturen oder Einrichtungen nachgerüstet werden.
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Konstruktiv ist es günstig, wenn die Schnittstelle Teil einer Schraub-, Gewinde-, Bajonett- oder Schnellkupplungsverbindung ist. Eine solche Verbindung lässt sich zu Wartungs- oder Reparaturzwecken jederzeit wieder lösen.
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Alternativ kann die Schnittstelle auch eine Schweiß- oder Lötverbindung sein, die hoch belastbar und dauerhaft zuverlässig ist.
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Wichtig ist, dass die Schnittstelle - ebenso wie das Gehäuse - druckdicht ausgebildet ist, damit stets zuverlässige Füllstandwerte ermittelt, aber auch andere Parameter gemessen und ausgewertet werden können.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Messeinrichtung wenigstens einen Füllstandssensor umfasst, wobei es sich um einen kapazitiven Sensor oder einen Widerstandssensor handeln kann. Andere Sensoren, die in der Lage sind, den Füllstand oder die Höhe einer Flüssigkeit oder eines Gases über einem Bodenniveau zu erfassen, können ebenfalls verwendet werden.
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Zweckmäßig ist der wenigstens eine Füllstandssensor an der Innenwandung des Gehäuses angeordnet.
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Gemäß einer weiteren wichtigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Füllstandssensor ein mechanischer Schwimmerschalter ist, der zur Erzeugung des wenigstens einen elektronischen oder elektrischen Füllstandssignals mit wenigstens einem elektrischen Signalgeber zusammenwirkt. Die Verwendung eines Schwimmerschalters ist äußerst kostengünstig und sorgt für eine dauerhafte Zuverlässigkeit der Überwachungsvorrichtung.
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Der Signalgeber für den Schwimmerschalter, z.B eine elektrischer oder elektronischer Kontaktgeber oder Schalter, ist bevorzug im Gehäuse angeordnet oder ausgebildet ist.
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Weiter ist wichtig, dass der Füllstandssensor derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass er ein Füllstandssignal erzeugt, wenn der Füllstand des Wassers im Gehäuse das Bodenniveau im Gehäuse erreicht. Ein solches Signal kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Entleerung einer Armatur oder einer Einrichtung zu überwachen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Armatur oder die Einrichtung nach Gebrauch vollständig entleert werden muss, damit im Restwasser keine Verunreinigungen oder Keime entstehen.
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Um weitere Informationen über den aktuellen Zustand oder den aktuellen Einsatz der Armatur oder Einrichtung zu erlangen, ist weiter vorgesehen, dass der Füllstandssensor derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass er wenigstens ein weiteres Füllstandssignal erzeugt, wenn der Füllstand des Wassers im Gehäuse über dem Bodenniveau im Gehäuse liegt. Wird ein solches Signal an das nachgeordnete System weitergeleitet, kann daraus auf den Betriebszustand der Armatur oder Einrichtung geschlossen werden, insbesondere dann, wenn man das Füllstandssignal mit einer Zeitinformation kombiniert oder mit weiteren Betriebsparametern. Hierzu ist die Messeinrichtung, die Sende- und/oder Empfangseinrichtung oder das nachfolgende System mit einem Zeitgeber, namentlich einer Uhr, versehen.
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Dazu trägt auch bei, wenn der Füllstandssensor derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass er wenigstens ein weiteres Füllstandssignal erzeugt, wenn der Füllstand des Wassers im Gehäuse ein definiertes Maximalniveau erreicht hat. Daraus kann über das nachgeordnete System beispielsweise ein Alarmsignal generiert werden.
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Vorteilhaft übermittelt die Messeinrichtung das von dem Füllstandssensor erzeugte elektronische oder elektrische Füllstandssignal über eine Draht- oder Kabelverbindung an die Sende- und/oder Empfangseinrichtung. Alternativ ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung das von dem Füllstandssensor erzeugte elektronische oder elektrische Füllstandssignal über eine drahtlose Verbindung an die Sende- und/oder Empfangseinrichtung übermittelt.
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Weiter ist vorgesehen, dass die Sende- und/oder Empfangseinrichtung mit Abstand zum Gehäuse der Übertragungsvorrichtung angeordnet ist, vorzugsweise in einem eigenen Gehäuse. Dies wirkt sich günstig auf die Einbaumöglichkeiten der Überwachungsvorrichtung aus, denn deren Gehäuse kann mit dem Hydranten unter dem Straßenniveau und damit im Erdreich versenkt werden, während die Sende- und/oder Empfangseinrichtung im Bereich unterhalb einer Straßenkappe oder einer Schachtabdeckung angeordnet wird, welche die Armatur oder Einrichtung im Straßen- oder Bodenbelag abdeckt. Die Sende- und/oder Empfangseinrichtung ist damit jederzeit zugänglich, beispielsweise zu Wartungszwecken.
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Eine weitere wichtige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an oder in dem Gehäuse wenigstens ein weiterer Sensor angeordnet oder ausgebildet ist, der einen weiteren Messwert erfasst, wobei der Sensor dazu eingerichtet und ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Messwert wenigstens ein elektronisches oder elektrisches Messwertsignal zu erzeugen.
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Logische und für den Betriebszustand der Armatur oder Einrichtung wichtige Rückschlüsse lassen sich ziehen, wenn der wenigstens eine weitere Sensor den weiteren Messwert in Abhängigkeit vom Füllstand des Wassers relativ zum Bodenniveau des Gehäuses erfasst.
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Zum kompakten und zuverlässigen Aufbau der Überwachungsvorrichtung trägt ferner bei, wenn die Sende- und/oder Empfangseinrichtung derart eingerichtet und ausgebildet ist, das von dem wenigstens einen weiteren Sensor erzeugte Messwertsignal zu empfangen und an das nachgeordnete System zu übermitteln. Auch hierbei ist es zweckmäßig, wenn der wenigstens eine weitere Sensor das erzeugte elektronische oder elektrische Messwertsignal über eine Draht- oder Kabelverbindung an die Sende- und/oder Empfangseinrichtung übermittelt. Alternativ kann hierfür auch eine drahtlose Verbindung verwendet werden.
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Der wenigstens eine weitere Sensor kann ein Drucksensor sein und einen Druckwert erfassen. Dies ist beispielsweise wichtig bei druckempfindlichen Einrichtungen, die einen maximalen Betriebsdruck nicht überschreiten dürfen.
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Der wenigstens eine weitere Sensor kann ferner ein Temperaturfühler sein und einen Temperaturwert erfassen. Auf diese Weise können z.B. zuverlässig Betriebstemperaturen für die Armatur oder die Einrichtung eingehalten und Frostschäden vermieden werden.
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Um die Wasserqualität nachhaltig zu gewährleisten kann der wenigstens eine weitere Sensor den PH-Wert, die Leitfähigkeit und/oder eine Trübung des Wassers ermitteln.
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Für weitere Anwendungen ist es zweckmäßig, wenn der wenigstens eine weitere Sensor chemische Eigenschaften des Wassers ermittelt oder analysiert, oder feste oder gasförmige Fremdstoffe im Wasser detektiert.
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Unfall- oder Vandalismusschäden können erfasst und erkannt werden, wenn der wenigstens eine weitere Sensor ein Beschleunigungs-, Neigungs- oder Bewegungssensor ist.
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Für den Einbau der Überwachungsvorrichtung ist es wichtig, dass die Sende- und/oder Empfangseinrichtung über eine netzunabhängige Stromversorgung verfügt. Das kann beispielsweise eine Batterie oder ein Akku sein.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Sende- und/oder Empfangseinrichtung über eine drahtlose Verbindung mit dem nachgeordneten System verbunden ist, wobei die Sende- und/oder Empfangseinrichtung eine Antenne aufweist.
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Für die Erfindung ist es weiter wichtig und vorteilhaft, wenn die Sende- und/oder Empfangseinrichtung über einen Prozessor verfügt, der die von der Messeinrichtung und/oder dem wenigstens einen Sensor erzeugten und übermittelten Füllstandssignale bzw. Messwertsignale zu einem Informationssignal oder einem Informationsmuster verarbeitet, wobei das Informationssignal oder Informationsmuster an das nachgeordnete System übermittelt wird. Letzteres kann das Informationssignal oder -muster direkt verarbeiten und für einen Bediener oder Überwacher notwendig akustische, visuelle oder haptische Signal oder Meldungen zu erzeugen.
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Um die jeweilige Armatur oder Einrichtung eindeutig identifizieren zu können, ist weiter vorgesehen, dass der Prozessor das Füllstandssignal, das weitere Messwertsignal und/oder das Informationssignal bzw. Informationsmuster mit einer Kennung versieht, die einer bestimmten wasserführenden Armatur oder Einrichtung zugeordnet ist. Auf diese Weise können die überwachten Armaturen und Einrichtungen zugeordnet und lokalisiert werden, beispielsweise auf einer interaktiven Karte auf einem Computer oder Mobilfunkgerät (Smartphone, Tablet).
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Hierfür weist die Sende- und/oder Empfangseinrichtung zudem eine Speichereinrichtung auf, in der die Kennung einer zugeordneten wasserführenden Armatur oder Einrichtung abrufbar gespeichert ist. In der Speichereinrichtung können bei Bedarf auch noch weitere Informationen über oder von der Armatur bzw. Einrichtung gespeichert werden, die von dem nachgeordneten System genutzt werden.
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Mit Vorteil ist die Sende- und/oder Empfangseinrichtung zumindest teilweise in einem Kunststoffmaterial vergossen. Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung dauerhaft im Erdreich zu verbauen, einschließlich der Sende- und/oder Empfangseinrichtung.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, für die unabhängiger Schutz beansprucht wird, ist eine Armatur oder Einrichtung vorgesehen, welche dazu eingerichtet oder ausgebildet ist, Wasser zu führen und an einen Verbraucher abzugeben. Diese Armatur oder Einrichtung hat ein Gehäuse zur Aufnahme des Wassers, wobei das Gehäuse ein Bodenniveau definiert, über dem das Wasser steht oder fließt. Die Armatur hat ferner eine Gehäusewandung, die zumindest abschnittsweise das Gehäuse bildet, sowie eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung.
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Die Überwachungsvorrichtung kann außerhalb des Gehäuses der Armatur oder Einrichtung montiert sein. Auf diese Weise sind innerhalb der Armatur oder Einrichtung keine konstruktiven Änderungen oder Anpassungen notwendig. Zudem ist es möglich, die Überwachungsvorrichtung jederzeit nachzurüsten.
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Für eine einfache Montage der Überwachungsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Gehäusewandung der Armatur bzw. Einrichtung mit einer Aufnahme für das Gehäuse der Überwachungsvorrichtung versehen ist, wobei die Aufnahme Teil der Schnittstelle der Überwachungsvorrichtung ist. Vorzugsweise ist die Aufnahme Teil der Schraub-, Gewinde-, Bajonett- oder Schnellkupplungsverbindung der Schnittstelle.
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Um eine dauerhaft feste Verbindung zu schaffen, kann das Gehäuse der Überwachungsvorrichtung im Bereich der Aufnahme mit der Gehäusewandung der Armatur oder Einrichtung verschweißt sein.
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Wichtig ist, dass die Verbindung zwischen der Armatur oder Einrichtung und der Überwachungsvorrichtung druckdicht ausgeführt ist. Dadurch kann kein Wasser entweichen und es können Druckmessungen ausgeführt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Überwachungsvorrichtung innerhalb des Gehäuses der Armatur oder Einrichtung montiert sein.
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Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse der Überwachungsvorrichtung derart an oder in dem Gehäuse der Armatur oder Einrichtung angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Bodenniveau im Gehäuse der Überwachungsvorrichtung und das Bodenniveau des Gehäuses der Armatur oder Einrichtung in vertikaler Richtung auf gleicher Höhe liegen. Dadurch ist es möglich, eine vollständige Entleerung der Armatur oder Einrichtung zu überwachen. Sobald der Einsatz der Armatur oder Einrichtung beendet ist und der Entleerungsvorgang ausgeführt worden ist, kann die Überwachungsvorrichtung nicht nur feststellen, dass die Entleerung stattgefunden hat. Es wird zudem überwacht, dass die Entleerung erfolgreich und vollständig war, denn sobald der Füllstand des Wassers in der Armatur oder Einrichtung das Bodenniveau im Gehäuse der Armatur bzw. Einrichtung erreicht hat, erzeugt der Füllstandssensor der Überwachungsvorrichtung ein entsprechendes Füllstandssignal.
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Die Überwachungssicherheit lässt sich weiter erhöhen, indem das Gehäuse der Überwachungsvorrichtung derart an oder in dem Gehäuse der Armatur oder Einrichtung angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Bodenniveau im Gehäuse der Überwachungsvorrichtung in vertikaler Richtung unterhalb des Bodenniveaus des Gehäuses der Armatur oder Einrichtung liegt. Sobald der Füllstandssensor der Überwachungsvorrichtung meldet, dass der Füllstand des Wassers im Gehäuse der Überwachungsvorrichtung das Bodenniveau erreicht hat, ist sichergestellt, dass die Armatur bzw. Einrichtung vollständig entleert ist und kein Wasser mehr enthält. Wichtig hierbei ist, dass das Gehäuse der Überwachungsvorrichtung und das Gehäuse der Armatur bzw. Einrichtung in Fluidverbindung stehen.
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Für den Einbau der Überwachungsvorrichtung ist es von Vorteil, wenn die Sende- und/oder Empfangseinrichtung in räumlichem Abstand zum Gehäuse der Überwachungsvorrichtung angeordnet ist.
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Von Vorteil ist ferner, wenn die Sende- und/oder Empfangseinrichtung an oder in der Armatur oder Einrichtung ausgebildet ist.
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Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung kann in vielen Bereichen eingesetzt werden. So kann die Armatur ein Hydrant, eine Entnahmestelle, ein Be- oder Entlüftungsventil sein. Die Einrichtung kann ein Kanal oder ein Teil eines Kanals sein oder die Einrichtung ist ein Rohr oder ein Teil eines Rohres.
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In der Praxis ist es günstig, wenn die Armatur oder Einrichtung in vertikaler Richtung unterhalb einer Schachtabdeckung angeordnet ist.
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Um die von der Überwachungsvorrichtung erzeugten Füllstandssignale und Messwertsignale effektiv auswerten und nutzen zu können, ist vorgehsehen, dass das nachgeordnete System ein Computer, ein Tablett oder ein Mobiltelefon (Smartphone) ist. Mit einer geeigneten Software, lassen sich dadurch vielfältige Überwachungsmodelle und Kontrollsysteme realisieren.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den beispielhaft in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht einer Überwachungsvorrichtung, montiert an einer Armatur, teilweise im Schnitt.
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Die in 1 allgemein mit 10 bezeichnete Überwachungsvorrichtung ist als Betriebs- und Füllstandsüberwachungsvorrichtung für die Überwachung einer Armatur 1, namentlich eines Hydranten, ausgebildet.
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Der Hydrant 1 ist an ein (nicht dargestelltes) Trinkwassernetz angeschlossen und versorgt bei Bedarf die Feuerwehr oder öffentliche Veranstaltungen mit Wasser W, das dem Trinkwassernetz entnommen wird. Er wird über nicht weiter dargestellte Betätigungselemente bedient und gibt das Wasser über einen (gleichfalls nicht gezeigten) Flansch bzw. Auslass ab.
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Der Hydrant 1 kann als Unterflur- oder Überflurhydrant ausgebildet sein. Er hat - wie in 1 schematisch angedeutet - ein Gehäuse 3, das von einer Gehäusewandung 4 und einem Boden 6 gebildet wird. Im Inneren des Hydranten 1 definiert das Gehäuse 3 unmittelbar über dem Boden 6 ein Bodenniveau NA, über dem das Wasser W steht bzw. fließt. Sobald der Hydrant 1 geöffnet wird, füllt sich das Gehäuse 3 über dem Bodenniveau NA mit Wasser W, das über den Flansch sowie einen daran angeschlossenen (nicht dargestellten) Schlauch entnommen werden kann.
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Nach Gebrauch des Hydranten 1 wird dieser über die Betätigungselemente geschlossen, wobei gleichzeitig mit dem Schließen eine (nicht dargestellte) Entleerungseinrichtung geöffnet wird, so dass im Gehäuse 3 befindliches Wasser W abfließen kann.
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Um diesen Vorgang überwachen zu können und um festzustellen, dass die Entleerung des Hydranten 1 auch tatsächlich und vollständig stattgefunden hat, ist die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 10 vorgesehen und ausgebildet.
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Die Überwachungsvorrichtung 10 hat ein druckdichtes Gehäuse 20, das über eine Schnittstelle 21 mit dem Hydranten 1 verbunden ist. Dessen Gehäusewandung 4 ist hierzu im Bereich des Bodens 6 mit einer Aufnahme 5 versehen. Die Schnittstelle 21 ist bevorzugt Teil einer Schraub-, Gewinde-, Bajonett- oder Schnellkupplungsverbindung, wobei die Aufnahme 5 in der Gehäusewandung 4 den jeweiligen Gegenpart bildet. Wichtig ist, dass die Schnittstelle 21, ebenso wie das Gehäuse 20, in endmontierter Stellung der Überwachungsvorrichtung 10 druckdicht ausgeführt ist.
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Das Gehäuse 20 wird außen am Hydranten 1 montiert, wobei die Aufnahme 5 und die Schnittstelle 21 des Gehäuses 20 so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein Teil des Wassers W aus dem Gehäuse 3 des Hydranten 1 in das Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 gelangen kann. Letzteres definiert in seinem Inneren ebenfalls ein Bodenniveau NU, über dem das Wasser W aus dem Hydranten steht.
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In dem Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 ist eine Messeinrichtung 40 ausgebildet. Diese erfasst mit einem Füllstandssensor 50 den Füllstand F des Wassers W über dem von dem Gehäuse 20 definierten Bodenniveau NU und erzeugt in Abhängigkeit vom Füllstand F des Wassers W relativ zum Bodenniveau NU des Gehäuses 20 ein elektronisches oder elektrisches Füllstandssignal.
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Dieses Füllstandssignal wird an eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 weitergeleitet, wobei die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass das von der Messeinrichtung 40 erzeugte Füllstandssignal empfangen und an ein nachgeordnetes System 80 übermittelt wird.
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Der Füllstandssensor 50 ist bevorzugt ein mechanischer Schwimmerschalter, der zur Erzeugung eines elektronischen oder elektrischen Füllstandssignals mit wenigstens einem elektrischen Signalgeber 52 zusammenwirkt. Der Signalgeber 52 ist im Gehäuse 20 angeordnet oder ausgebildet. Dieser kann ein Schalter sein oder ein anderer geeigneter Kontaktgeber wie z.B ein Magnet- oder Reedkontakt.
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Die Verwendung eines in einem Gehäuse 20 angeordneten Schwimmerschalters 50 als Füllstandssensor hat für die vorliegende Anwendung große Vorteile, denn ein Schwimmerschalter ist robust und liefert über den Signalgeber dauerhaft zuverlässige Füllstandsignale. Die Überwachungsvorrichtung 10 ist dadurch wartungsfrei und ebenso einfach wie kostengünstig aufgebaut, was besonders dann von Vorteil ist, wenn - wie vorliegend - der Hydrant 1 und damit die Überwachungsvorrichtung 10 unter dem Straßenniveau im Erdreich verbaut wird.
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Wichtig für die Erfindung ist, dass der Schwimmerschalter 50 und der zugehörige Signalgeber 52 derart eingerichtet und ausgebildet sind, dass ein Füllstandssignal erzeugt wird, sobald der Füllstand F des Wassers W im Gehäuse 20 das Bodenniveau NU im Gehäuse 20 erreicht. Ferner sind die Aufnahme 5 und das Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 - wie 1 zeigt - derart an dem Gehäuse 3 des Hydranten 1 angeordnet und ausgerichtet, dass das Bodenniveau NU im Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 und das Bodenniveau NA des Gehäuses 3 des Hydranten 1 in vertikaler Richtung V auf gleicher Höhe liegen.
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Damit überwacht die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 10 dauerhaft und stets zuverlässig den Füllstand F des Wassers W im Gehäuse 3 des Hydranten 1. Insbesondere kann die Überwachungsvorrichtung 10 stets zuverlässig feststellen, ob das Wasser W nach dem Schließen des Hydranten 1 aus diesem vollständig abgelaufen ist, denn sobald das Wasser vollständig aus dem Gehäuse 3 abgeflossen ist, sinkt der Schwimmerschalter im Gehäuse 20 auf das Bodenniveau NU ab und löst über den Signalgeber 52 ein zugeordnetes Füllstandssignal aus, das von der Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 aufgenommen und an das nachgeordnete System 80 zur weiteren Verarbeitung übermittelt wird.
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Die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 ist über eine Draht- oder Kabelverbindung 55 mit der Messeinrichtung 40 verbunden und vorzugsweise in einem eigenen Gehäuse 61 untergebracht. Dieses Gehäuse 61 kann räumlichem Abstand zum Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 an dem Hydranten 1 montiert werden, vorzugsweise im Bereich einer (nicht dargestellten) Straßenkappe, welche den Hydranten in seiner Ausbildung als Unterflurhydrant abdeckt. Damit die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 dauerhaft zuverlässig arbeitet, auch in feuchten Umgebungen, ist diese innerhalb des Gehäuses 61 zumindest teilweise in einem Kunststoffmaterial vergossen.
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Die Verbindung mit dem nachgeordneten System 80 erfolgt über eine drahtlose Verbindung, beispielsweise ein Funknetz oder über eine Bluetooth-Verbindung. Hierzu ist an dem Gehäuse 61 der Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 eine Antenne 64 angebracht. Zudem verfügt die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 über eine (nicht gezeigte) netzunabhängige Stromversorgung, die ebenfalls im dem Gehäuse 61 untergebracht ist.
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Das nachgeordnete System 80 ist ein Computer, ein Tablett oder ein Mobiltelefon (Smartphone), auf dem eine geeignete Software gespeichert ist, welche die von der Sende- und Empfangseinrichtung 60 übermittelten Füllstandssignale speichert, weiter verarbeitet und in einer geeigneten Darstellung dem Nutzer anzeigt. Letzteres kann optisch, akustisch oder haptisch erfolgen.
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Um die Funktionalität der Überwachungsvorrichtung 10 zu erweitern, ist vorgesehen, dass der Füllstandssensor 50 derart eingerichtet und ausgebildet ist, dass er wenigstens ein weiteres Füllstandssignal erzeugt, wenn der Füllstand F des Wassers W im Gehäuse 20 über dem Bodenniveau NU im Gehäuse 20 liegt. Diese weiteren Füllstandssignal können diskret oder kontinuierlich sein. Weiter ist vorgesehen, dass der Füllstandssensor 50 wenigstens ein weiteres Füllstandssignal erzeugt, wenn der Füllstand F des Wassers W im Gehäuse 20 ein definiertes Maximalniveau erreicht hat.
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Damit lassen sich umfangreiche Überwachungen ausgewählter Hydranten1 oder sonstiger Einrichtungen dieser Art realisieren, wobei nicht nur eine vollständige Entleerung überwacht werden soll. Auch Nutzungsdauer und Nutzungsart eines Hydranten können anhand der Füllstandssignale von der Überwachungsvorrichtung 10 erkannt und überwacht werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Füllstandssignale innerhalb der Sende- und/oder Empfangseinrichtung 50 und/oder innerhalb des nachgeordneten Systems 80 mit einer Zeitinformation kombiniert werden.
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Folglich ist die Messeinrichtung 40 dazu eingerichtet und ausgebildet, in Abhängigkeit vom Füllstand F des Wassers W relativ zum Bodenniveau NU des Gehäuses 20 und dem Bodenniveau des Gehäuses 3 wenigstens ein elektronisches oder elektrisches Füllstandssignal zu erzeugen, welches im nachgeordneten System ausgewertet und angezeigt wird. Neben der Restwasserentleerung kann der gesamte Betrieb des Hydranten 1 überwacht werden, wobei auch nicht autorisiert oder widerrechtliche Wasserentnahmen über den Hydranten 1 festgestellt werden können.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an oder in dem Gehäuse 20 wenigstens ein weiterer Sensor 70 vorgesehen ist, der einen weiteren Messwert, insbesondere einen Betriebsparameter erfasst und daraus ein elektronisches oder elektrisches Messwertsignal erzeugt. Dieses wird, vorzugsweise über eine Draht- oder Kabelverbindung 72, an die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 übermittelt und von dort dem nachgeordneten System 80 zugeführt. Besonders interessant ist die Ausgestaltung, wonach der wenigstens eine weitere Sensor 70 den weiteren Messwert in Abhängigkeit vom Füllstand F des Wassers W relativ zum Bodenniveau NU des Gehäuses 20 erfasst.
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Der wenigstens eine weitere Sensor 70 kann ein Drucksensor sein, der Druckwert im Gehäuse 20 erfasst. Der Sensor 70 kann ferner ein Temperaturfühler sein, der die Temperatur des Wassers W oder die Temperatur im Gehäuse 20 erfasst.
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Weitere Überwachungs- und Analysefunktionen sind mit der Überwachungsvorrichtung 10 realisierbar, wenn der wenigstens eine weitere Sensor 70 den PH-Wert, die Leitfähigkeit und/oder eine Trübung des Wassers W ermittelt. Denkbar ist auch die Messung oder Analyse von chemischen Eigenschaften des Wassers W. Ein weiterer Sensor 70 kann fest- oder gasförmige Fremdstoffe im Wasser W detektieren, um Schäden innerhalb des Hydranten 1 und der nachgelagerten Leitungen oder Schläuche zu vermeiden. Ein weitere Sensor 70, der als Beschleunigungs-, Neigungs- oder Bewegungssensor ausgebildet ist, kann Unfälle mit dem Hydranten 1 oder Vandalismus erkennen.
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Um die Funktionalität der Überwachungsvorrichtung 10 noch weiter zu erhöhen, verfügt die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 vorzugsweise über einen Prozessor 65, der die von der Messeinrichtung 40 und/oder dem wenigstens einen Sensor 70 erzeugten und übermittelten Füllstandssignale sowie Messwertsignale zu einem Informationssignal oder einem Informationsmuster verarbeitet, wobei das Informationssignal oder Informationsmuster an das nachgeordnete System 80 übermittelt wird.
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Weiter ist vorgesehen, dass der Prozessor 65 der Sende- und Empfangseinheit 60 das Füllstandssignal der Füllstandssensoren 50, das weitere Messwertsignal der Sensoren 70 und/oder das erzeugte Informationssignal bzw. Informationsmuster mit einer Kennung (ID) versieht, die einem bestimmten Hydranten 1 zugeordnet ist. Auf diese Weise lassen sich die Hydranten 1 in einer Straße oder in einem Viertel oder Gebiet eindeutig identifizieren und die Füllstandssignale sowie Messwertsignale eindeutig zuordnen. Das nachgeordnete System 80 kann diese Informationen gezielt nutzen, um einen Alarm oder Handlungsbedarf anzuzeigen oder Überwachungsprotokolle zu erstellen.
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Zweckmäßig hat die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 eine Speichereinrichtung 66, in der die Kennung des jeweiligen Hydranten 1 aber auch weitere Informationen und Daten abrufbar gespeichert werden können.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der oben genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. So kann die Schnittstelle 21 zwischen dem Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 und dem Gehäuse 3 des Hydranten auch als Löt- oder Schweißverbindung ausgebildet sein. Der Füllstandssensor 50 kann ein kapazitiver Sensor oder ein Widerstandssensor sein, wobei diese in geeigneten Abständen an der Innenwandung 22 des Gehäuses 20 angeordnet sind.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung 40 das von dem Füllstandssensor 50 erzeugte elektronische oder elektrische Füllstandssignal über eine drahtlose Verbindung an die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 übermittelt. Ebenso können die weiteren Sensoren 70 die erzeugten Messwertsignale über eine drahtlose Verbindung an die Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 übermitteln.
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Die Armatur 1 kann, wie beschrieben, ein Hydrant sein. Die Armatur 1 kann aber auch eine Entnahmestelle in einem Wassersystem sein, oder ein Be- oder Entlüftungsventil, das innerhalb eines Wassersystems überwacht werden muss. Die Einrichtung 1 kann ein Kanal oder ein Teil eines Kanals sein, ebenso ein Rohr oder ein Teil eines Rohres. Denkbar ist auch der Einsatz der Überwachungsvorrichtung 10 in einem Schachtbauwerk, in einer Regen- oder Abwasserzisterne.
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Eine noch andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 derart an oder in dem Gehäuse 3 des Hydranten 1 angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Bodenniveau NU im Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 in vertikaler Richtung V unterhalb des Bodenniveaus NA des Gehäuses 3 des Hydranten 1 liegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Schwimmerschalter 50 oder ein alternativer Füllstandssensor 50 im Gehäuse 20 erst dann die vollständige Entleerung des Hydranten 1 meldet, wenn der Füllstand F im Hydranten 1 auf dessen Bodenniveau NA abgesunken ist.
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Man erkennt, dass eine Überwachungsvorrichtung 10 für wasserführende Armaturen oder Einrichtungen 1 ein Gehäuse 20 hat, das an oder in der wasserführenden Armatur oder Einrichtung 1 montierbar ist, und das dazu eingerichtet und ausgebildet ist, um Wasser W aus der wasserführenden Armatur oder Einrichtung 1 aufzunehmen. Die Überwachungsvorrichtung hat ferner eine in dem Gehäuse 20 ausgebildete Messeinrichtung 40 zur Erfassung des Füllstands F von Wasser W über einem von dem Gehäuse 20 definierten Bodenniveau NU, wobei die Messeinrichtung 40 dazu eingerichtet und ausgebildet ist, in Abhängigkeit vom Füllstand F des Wassers W relativ zum Bodenniveau NU des Gehäuses 20 wenigstens ein elektronisches oder elektrisches Füllstandssignal zu erzeugen. Eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung 60 ist derart eingerichtet und ausgebildet, das von der Messeinrichtung 40 erzeugte wenigstens eine Füllstandssignal zu empfangen und an ein nachgeordnetes System 80 zu übermitteln.
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Eine Armatur oder Einrichtung 1, welche dazu eingerichtet oder ausgebildet ist, Wasser W zu führen und an einen Verbraucher abzugeben, hat ein Gehäuse 3 zur Aufnahme des Wassers W, wobei das Gehäuse 3 ein Bodenniveau NA definiert, über dem das Wasser W steht oder fließt, eine Gehäusewandung 4, die zumindest abschnittsweise das Gehäuse 3 bildet, und eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung 10, wobei das Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 derart an oder in dem Gehäuse 3 der Armatur oder Einrichtung 1 angeordnet und ausgerichtet ist, dass das Bodenniveau NU im Gehäuse 20 der Überwachungsvorrichtung 10 in vertikaler Richtung V unterhalb des Bodenniveaus NA des Gehäuses 3 der Armatur oder Einrichtung 1 liegt.
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Mit der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung 10 lässt sich mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine ständige Überwachung von Armaturen oder Einrichtungen 1 in Wassersystemen oder auch in Gas-führenden Systemen realisieren, die dauerhaft zuverlässig arbeitet und keine aufwändigen Wartungsabreiten verlangt. Die ermittelten Füllstandssignale und/oder Messwertsignale dienen der allgemeinen Betriebssicherheit und der Betriebsüberwachung von Armaturen und Installationen sowie von Kanal- und Schachtsystemen. Die in vielen Fällen notwendige vollständige Restentleerung von Armaturen sowie mögliche widerrechtliche Wasserentnahmen lassen sich zuverlässig und kostengünstig überwachen, wobei mit Hilfe der weiteren Füllstandssignale und Messwertsignale weitere Überwachungen und Auswertungen möglich sind.
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Die im Gehäuse 61 vergossene Sende- und/oder Empfangseinheit 60 ist mit Batterieversorgung und Antenne für den direkten Erdeinbau vorgesehen, wobei die Sende- und/oder Empfangseinheit 60 vorzugsweise im Bereich der Straßenkappe oder des Schachtdeckels angeordnet wird, während der Schwimmerschalter 50 der Messeinrichtung 40 im Gehäuse 20 am unteren Ende der Armatur 1 angeordnet werden kann, weil diese Lösung extrem robust und dauerhaft zuverlässig arbeitet.
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Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- F
- Füllstand
- NA
- Bodenniveau
- NU
- Bodenniveau
- V
- Vertikalrichtung
- W
- Wasser
- 1
- Armatur oder Einrichtung
- 3
- Gehäuse
- 4
- Gehäusewandung
- 5
- Aufnahme
- 6
- Boden
- 10
- Überwachungsvorrichtung
- 20
- Gehäuse
- 21
- Schnittstelle
- 22
- Innenwandung
- 40
- Messeinrichtung
- 50
- Füllstandssensor
- 52
- Signalgeber
- 55
- Draht- oder Kabelverbindung
- 60
- Sende- und/oder Empfangseinrichtung
- 64
- Antenne
- 65
- Prozessor
- 66
- Speicher
- 70
- Weiterer Sensor
- 72
- Draht- oder Kabelverbindung
- 80
- nachgeordnetes System
