DE102022200917A1 - Füllstandmessgerät mit akustischem Sensor - Google Patents

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DE102022200917A1
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Florian Krämer
Patrick Heizmann
Stefan Allgaier
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Vega Grieshaber KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Füllstandmessgerät (10) zur Messung eines Füllstands in einem Behälter (20) und zum Detektieren eines Zustands des Behälters (20). Das Füllstandmessgerät (10) weist einen ersten Sensor (12) auf, der zur Messung des Füllstands in dem Behälter (20) eingerichtet ist; einen zweiten Sensor (14), der zum Erfassen eines akustischen Musters (40) eingerichtet ist; und eine Auswerteeinheit (16), die zum Auswerten des akustischen Musters (40) eingerichtet ist, wobei aus dem Auswerten der akustischen Muster (40) der Zustand des Behälters (20) detektiert wird.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Füllstandmessgerät, insbesondere zur Messung eines Füllstands in einem Behälter und zum Detektieren eines Zustands des Behälters. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren, ein computerlesbares Speichermedium und eine Verwendung.
  • Hintergrund
  • Bei der Prozessautomatisierung und/oder bei einer Messung eines Füllstands in einem Behälter können bestimmte Zustände auftreten, welche die Messung des Füllstands ändern können. Beispielsweise kann der Behälter befüllt oder entleert werden. In zumindest einigen Fällen kann es sinnvoll sein, einen Zustand des Behälters zu detektieren, z.B. um die Messung zu steuern und/oder zur Plausibilitätsprüfung.
  • Zusammenfassung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das einen Zustand eines Behälters detektieren kann. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
  • Ein Aspekt betrifft ein Füllstandmessgerät zur Messung eines Füllstands in einem Behälter und zum Detektieren eines Zustands des Behälters. Das Füllstandmessgerät weist dabei einen ersten Sensor auf, der zur Messung des Füllstands in dem Behälter eingerichtet ist, einen zweiten Sensor, der zum Erfassen eines akustischen Musters eingerichtet ist und eine Auswerteeinheit, die zum Auswerten des akustischen Musters eingerichtet ist, wobei aus dem Auswerten der akustischen Muster der Zustand des Behälters detektiert wird.
  • Das Füllstandmessgerät kann dabei z.B. zur Messung eines Füllstands, eines Grenzstands und/oder einer Topologie eines Füllgutes oder Mediums in einem Behälter geeignet sein. Das Medium oder Füllgut kann beispielsweise eine Flüssigkeit sein, einschließlich einer Emulsion oder Suspension, oder ein Schüttgut, insbesondere ein granuliertes oder pulverförmiges Schüttgut. Der Behälter kann z.B. ein Gefäß oder ein Messtank, Prozesstank, Lagertank oder ein Silo von beliebiger Form sein. Für diese Messung(en) kann das Gerät einen ersten Sensor aufweisen, der zur Messung des Füllstands, des Grenzstands und/oder der Topologie in dem Behälter eingerichtet ist. Beispiele für derartige Sensoren sind ein Impedanzgrenzschalter, ein Vibrationsgrenzschalter, ein Füllstandmessgerät mit einem Hochfrequenzfrontend, Ultraschallfrontend, LiDAR- oder Laserfrontend oder mit einem radiometrisches Frontend. Das Füllstandmessgerät kann als Feldgerät, insbesondere als ein autonomes Feldgerät, ausgeführt sein. Weiterhin kann das Füllstandmessgerät einen zweiten Sensor aufweisen, der zum Erfassen eines akustischen Musters eingerichtet ist. Das akustische Muster kann dabei ein charakteristisches und/oder vordefiniertes Spektrum aufweisen, und/oder eine Sequenz von charakteristischen Spektren. Der zweite Sensor kann bei der Herstellung des Füllstandmessgeräts in dem Gerät angeordnet sein, oder er kann nachrüstbar für bestehende Füllstandmessgeräte ausgeführt sein. Das Spektrum kann z.B. mittels einer FFT (Fast Fourier Transform) aus dem gemessenen Schall generiert werden.
  • Das Füllstandmessgerät kann ferner eine Auswerteeinheit aufweisen, die zum Auswerten des akustischen Musters eingerichtet ist. Das Auswerten kann beispielsweise einen Vergleich eines erfassten akustischen Musters mit einem gespeicherten akustischen Muster, z.B. aus einer Liste von akustischen Referenz-Mustern, umfassen. Der Vergleich kann einen Vergleich mit geringer Toleranz, mit hoher Toleranz und/oder mit einer wählbaren Toleranz umfassen. Dabei wird unter „Toleranz“ eine Ähnlichkeit des erfassten mit dem gespeicherten akustischen Muster verstanden. Beispielsweise kann das gespeicherte akustische Muster (das „Referenz-Muster“) einen Toleranzbereich von z.B. ± 1 dB, ± 2 dB, ± 3 dB, ± 5 dB, und/oder einen anderen vordefinierten Toleranzbereich umfassen, so dass ein erfasstes akustisches Muster als „ähnlich“ angesehen wird, wenn es in diesen Bereich fällt. Der Toleranzbereich kann z.B. voreingestellt sein und/oder von einer lernenden Mustererkennung definiert werden.
  • Aus dem Auswerten der akustischen Muster kann der Zustand des Behälters detektiert werden. So können beispielsweise die Zustände „Befüllen“, „Entleeren“, „leerer Behälter“ als Referenz-Muster gespeichert sein. Damit kann - als ein Beispiel für eine Anwendung des Füllstandmessgeräts - ein Zustand „Entleeren“ mit einer oder mehreren Messungen des ersten Sensors verglichen werden. Stellt der erste Sensor dabei eine Verminderung des Füllstands des Mediums fest, so kann dies z.B. zu einer Plausibilisierung der Messung des ersten Sensors verwendet werden. Ist dies nicht der Fall, kann das als Indikator für einen Fehler verwendet werden; so kann z.B. das Entleeren des Behälters durch ein Leck verursacht sein, und dies kann ein anderes akustisches Muster aufweisen als ein geplantes Entleeren über einen Abfluss des Behälters. Ein anderes Beispiel für eine Anwendung des Füllstandmessgeräts kann eine Spektralanalyse „leerer Behälter“ umfassen. So kann ein intakter leerer Behälter ein charakteristisches Spektrum aufweisen. Wird ein anderes Spektrum erfasst, dann kann dies beispielsweise ein Indikator für einen Riss in der Wand des Behälters sein. Dem Erfassen des akustischen Musters kann eine Anregung des Behälters, z.B. mit einem vordefinierten Anregungsspektrum vorausgehen. Das Auswerten der akustischen Muster und die Messung des Füllstands können dabei zeitlich parallel und/oder in einer beliebigen anderen zeitlichen Reihenfolge erfolgen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst der detektierte Zustand des Behälters mindestens einen kritischen Zustand, insbesondere einen sicherheitskritischen und/oder funktional kritischen Zustand, des Behälters. Ein sicherheitskritischer Zustand kann z.B. eine Leckage des Behälters und/oder z.B. von angeschlossenen Rohren umfassen. Ein funktional kritischer Zustand kann z.B. Anhaftungen an der Wand des Behälters, aber auch zum Beispiel Lagerschäden an Pumpen, Blockierung von Rührwerken, etc. umfassen. Damit kann vorteilhafterweise eine permanente akustische Überwachung und/oder Dokumentation von prozessrelevanten Vorgängen und/oder eine vorausschauende Wartung von Geräten, die akustisch mit dem Behälter verbunden sind, realisiert werden.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, insbesondere mittels eines Vergleichs mit einer Liste von akustischen Referenz-Mustern, mindestens einen der folgenden Zustände zu detektieren:
    • ein Befüllen und/oder ein Entleeren des Behälters;
    • ein Einschalten, ein Ausschalten und/oder eine Fehlfunktion von Geräten in und/oder an dem Behälter, z.B. eines Rührwerks, einer Pumpe, etc.; und/oder
    • ein Bruch, eine Leckage und/oder eine Undichtigkeit des Behälters.
  • Die Fehlfunktion der Geräte kann z.B. ein „Quietschen“ eines Motorlagers umfassen.
  • Die Liste von akustischen Referenz-Mustern kann beispielsweise in einem Speicher der Auswerteeinheit gespeichert sein. Die Liste und/oder zumindest Teile der Auswerteeinheit können auf einem externen Gerät ausgelagert sein, z.B. auf einem Server und/oder einer Datenbank.
  • In einigen Ausführungsformen ist der erste Sensor als Füllstand-, Grenzstand-, Topologie- und/oder als Drucksensor ausgeführt. Dazu kann das Füllstandmessgerät zum Beispiel einen Impedanzgrenzschalter, einen Vibrationsgrenzschalter, ein Hochfrequenzfrontend, Ultraschallfrontend, LiDAR- oder Laserfrontend oder ein radiometrisches Frontend aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen ist der zweite Sensor als Mikrofon ausgeführt. Dabei ist der zweite Sensor akustisch mit dem Behälter gekoppelt. Das Mikrofon kann beispielsweise als Piezo-, Kondensator- und/oder als Tauchspulenmikrofon realisiert sein. Das Mikrofon kann als eine Vielzahl von Mikrofonen, z.B. als Array, realisiert sein. Das Mikrofon kann geschützt bzw. entkoppelt vom Prozess oder aber auch prozessberührend ausgeführt sein. Eine Entkopplung kann z.B. als Flanschunterlage, als Flansch-Befestigungsschraube oder im Flansch/Einschraubgewinde realisiert sein. Insbesondere in Ausführungsformen, bei denen das Mikrofon prozessraumberührend ausgeführt ist, kann es über eine Reinigung wie z.B. Druckluftspülung verfügen. Das Mikrofon kann entsprechend der Füllstandsrahmenbedingungen - z.B. für bestimmte Temperaturbereiche, Druckbereiche, tolerant gegenüber Schmutz, in Ex-Bereichen (explosionsgefährdete Bereiche) einsetzbar - ausgeführt sein.
  • In einigen Ausführungsformen sind der erste Sensor und der zweite Sensor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Damit kann eine besonders platzsparende und/oder geschützte Umgebung für die Sensoren realisiert sein.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Füllstandmessgerät weiterhin einen Aktuator auf, der mit dem Behälter akustisch gekoppelt ist und der zum Beaufschlagen des Behälters mit einer Schwingung eingerichtet ist. Der Aktuator kann z.B. ein piezoelektrisches und/oder ein elektromagnetisches Prinzip verwenden. Damit kann vorteilhafterweise ein Einspeisen einer Referenzfrequenz und/oder eines Referenzfrequenzbereichs realisiert werden. Der Aktuator kann mit dem zweiten Sensor physikalisch identisch sein, d.h. ein (z.B.) Piezo-Sensor kann zum Einspeisen der Referenzfrequenz verwendet werden und anschließend zum Erfassen eines akustischen Musters, das vom Behälter als Reaktion darauf ausgesandt wird.
  • In einigen Ausführungsformen verwendet die Auswerteeinheit für das Detektieren des Zustands des Behälters eine Mustererkennung und/oder ein neuronales Netz. Damit kann vorteilhafterweise eine Erkennung von Anomalien oder Ausreiser über neuronales Netzwerk (Machine Learning) realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine algorithmische Identifizierung des akustischen Musters durchgeführt werden.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Auswerteeinheit weiterhin dazu eingerichtet, den ersten Sensor abhängig von dem Zustand des Behälters zu steuern. Das Detektieren des Zustands des Behälters kann den Messbetrieb beeinflussen, bzw. an die Situation angepasste Parameter und/oder optimierte Sensoreinstellungen liefern. Dies kann beispielsweise zum Aussetzen bzw. Starten der Messung, z.B. wenn kein Muster detektiert wird (Aussetzen), oder wenn einer der Zustände „Befüllen“, „Entleeren“ detektiert wird (Starten, oder Erhöhen der Messrate). Als weiteres Beispiel kann die Parametrierung geändert werden, z.B. wenn eine Anhaftung detektiert wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuern des ersten Sensors, abhängig von dem Zustand des Behälters, z.B. eine Anpassung von Messfunktionen und/oder Parametern umfassen, ein Starten von Messungen, eine Beeinflussung des Power-Managements des Füllstandmessgerät, und/oder weitere Aktionen.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Füllstandmessgerät weiterhin ein Kommunikationsmodul auf, das zum Weiterleiten des Zustands des Behälters eingerichtet ist. Der Datenaustausch zwischen der akustischen Überwachung und dem Füllstandmessgerät kann per Funk und/oder kabelgebunden erfolgen. Der Datenaustausch über eine Leitstelle und/oder über einen Server, z.B. in einer Cloud, erfolgen. Akustikdaten und/oder Grenzwerte können im Füll- und Grenzstandsensor und/oder in der Cloud abgelegt und parametriert werden. Zum Beispiel können im Werk bei bekannter Anwendung schon entsprechende Datensätze im Sensor und/oder der Cloud abgelegt werden. Grenzwerte können auf beliebig viele Füll- und Grenzstandsensoren übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich kann manuelle Anpassungen durch Erfahrungswerte möglich sein.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Auswerteeinheit weiterhin dazu eingerichtet, einen Alarm auszugeben. Beispielsweise kann der Alarm eine Ausgabe einer Warnmeldung anhand einer hinterlegten Ereignistabelle beinhalten, z.B. über eine Anzeige an dem Füllstandmessgerät und/oder einer damit verbundenen Anzeigeeinheit, an einer externen Ausgabeeinheit (z.B. über eine Warnleuchte, akustische Signalgeber, usw.). Die Warnmeldung kann an ein Leitsystem, an eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung), an mobile Geräte wie Handy, Tablet, etc. weitergeleitet werden und/oder in der Cloud angezeigt werden, so dass von verschiedenen Stellen und/oder Geräten darauf zugegriffen und/oder archiviert werden kann.
  • Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zur Messung eines Füllstands in einem Behälter und zum Detektieren eines Zustands des Behälters, mit den Schritten:
    • Erfassen, mittels eines zweiten Sensors, eines akustischen Musters;
    • Auswerten, mittels einer Auswerteeinheit, des akustischen Musters, um den Zustand des Behälters detektieren; und
    • Erfassen, mittels eines ersten Sensors, eines Füllstands, eines Grenzstands, einer Topologie und/oder eines Drucks in dem Behälter.
    • Dabei kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, den ersten Sensor abhängig von dem detektierten Zustand des Behälters zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
    • Beaufschlagen, mittels eines Aktuators, des Behälters mit einer Schwingung.
    • Dabei kann der Aktuator mit dem Behälter akustisch gekoppelt sein und zum Beaufschlagen des Behälters mit der Schwingung, bzw. zum Einspeisen einer Referenzfrequenz und/oder wobbeln, eingerichtet sein.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
    • Ausgeben eines Alarms, abhängig von dem detektierten Zustand des Behälters.
    • Dies kann z.B. mittels eines Kommunikationsmodul und/oder direkt am Gerät geschehen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren den weiteren Schritt:
    • Lernen, mittels eines neuronalen Netzes, eines Zusammenhangs zwischen dem Zustand des Behälters und dem erfassten akustischen Muster.
    • Die Erfassung kann z.B. mittels vorgefertigter Tabellen und/oder bestimmter Szenarien (z.B. „Behälter leer/voll“, etc.) erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassung manuell erfolgen.
  • Ein Aspekt betrifft ein nicht-volatiles, computerlesbares Speichermedium mit einem darin gespeicherten Programm, das, wenn es auf einem Prozessor eines Füllstandmessgeräts wie oben und/oder nachfolgend beschrieben ausgeführt wird, das Füllstandmessgerät anweist, die Schritte wie oben und/oder nachfolgend beschrieben auszuführen.
  • Ein Aspekt betrifft eine Verwendung eines Füllstandmessgeräts wie oben und/oder nachfolgend beschrieben zur Messung eines Füllstands, eines Grenzstands, einer Topologie und/oder eines Drucks in einem Behälter und zum Detektieren eines Zustands des Behälters.
  • Es sei noch angemerkt, dass die verschiedenen oben und/oder nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können.
  • Zur weiteren Verdeutlichung wird die Erfindung anhand von in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nur als Beispiel, nicht aber als Einschränkung zu verstehen.
  • Figurenliste
  • Dabei zeigt:
    • 1 schematisch ein Füllstandmessgerät gemäß einer Ausführungsform;
    • 2 schematisch ein Füllstandmessgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform;
    • 3 schematisch ein Füllstandmessgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform;
    • 4 schematisch ein erfasstes akustisches Muster gemäß einer Ausführungsform;
    • 5 ein Flussdiagramm mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform:
    • 6 ein Flussdiagramm mit einem Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt schematisch ein Füllstandmessgerät 10 gemäß einer Ausführungsform, das mittels eines Montageflansches 19 an einen Behälter 20 montiert ist. Der Behälter 20 kann unter Druck stehen, was durch ein „p“ und Pfeile dargestellt ist. Das Füllstandmessgerät 10 weist einen ersten Sensor 12 auf, der zur Messung des Füllstands in dem Behälter 20 eingerichtet ist. Der erste Sensor 12 kann dabei als Füllstand-, Grenzstand-, Topologie- und/oder als Drucksensor ausgeführt sein. Der erste Sensor 12 kann zur Messung eines Füllstands 24 eines Mediums 22 in dem Behälter 20 eingerichtet sein; dies ist durch Radarwellen 13 von dem ersten Sensor 12 symbolisiert. Das Füllstandmessgerät 10 weist weiterhin einen zweiten Sensor 14 auf, der zum Erfassen eines akustischen Musters eingerichtet ist. Der zweite Sensor 14 kann in der gezeigten Ausführungsform auch als Aktuator 15 verwendet werden, der zum Beaufschlagen des Behälters 20 mit einer Schwingung eingerichtet ist. Der zweite Sensor 14 (und der Aktuator 15) ist mit dem Behälter 20 akustisch verbunden. Das Füllstandmessgerät 10 weist ferner eine Auswerteeinheit 16 auf, die zum Auswerten des akustischen Musters eingerichtet ist. So kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Aktuator 15 den Behälter 20 mit einer Schwingung beaufschlagen und anschließend das akustische Muster von dem Behälter 20 erfassen. In einer anderen Ausführungsform kann der zweite Sensor 14 und der Aktuator 15 als getrennte Teile realisiert werden, so dass das Beaufschlagen und das Erfassen eines akustischen Musters gleichzeitig erfolgen kann. Aus dem Auswerten der akustischen Muster kann ein Zustand des Behälters 20 detektiert werden. Beispielsweise kann aus dem akustischen Muster eine Leckage oder Bruchstelle 26 in einer Wand des Behälters 20 detektiert werden.
  • 2 zeigt schematisch ein Füllstandmessgerät 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in 1 dieselben oder ähnliche Komponenten. In diesem Ausführungsbeispiel erzeugt eine Zuleitung 28, in welcher das Medium 22 in den Behälter 20 geleitet wird, ein akustisches Muster, das von einer Auswerteeinheit 16 als ein Zustand „Befüllen“ detektiert werden kann. Analog kann ein akustisches Muster „Entleeren“, über die Ableitung 29, detektiert werden.
  • 3 zeigt schematisch ein Füllstandmessgerät 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in 1 oder 2 dieselben oder ähnliche Komponenten. In diesem Ausführungsbeispiel sind der erste Sensor 12, der zweite Sensor 14 und der Aktuator 15 in einem gemeinsamen Gehäuse 11 angeordnet. Insbesondere der zweite Sensor 14 und der Aktuator 15 sind akustisch mit dem Behälter gekoppelt. Das Füllstandmessgerät 10 weist, neben einer Auswerteeinheit 16, ein Kommunikationsmodul 18 auf, das zum Weiterleiten des Zustands des Behälters 20 eingerichtet ist. So kann über Schnittstellen 32 eine Verbindung mit einem Server 34, einem mobilen Gerät 36 und/oder einer Leitstelle 38 aufgebaut werden. Die Schnittstellen 32 können drahtlos und/oder drahtgebunden realisiert sein.
  • 4 zeigt schematisch ein erfasstes akustisches Muster 40 gemäß einer Ausführungsform. Auf der x-Achse ist eine Frequenz f und auf der y-Achse ist eine Amplitude A, angetragen. Das akustische Muster 40 ist als sehr einfaches Muster gezeigt, mit einer Amplitude A über einer Frequenz f. Zwischen den Frequenzen f1 und f2 überschreitet die Amplitude A eine vordefinierte Amplitude Adef. Insbesondere ist nur eine Abhängigkeit von zwei Dimensionen gezeigt. Wenn also ein akustisches Muster eine kleine Amplitude, d.h. kleiner als Adef, aufweist, so liegt es in dem gezeigten Diagramm innerhalb eines unkritischen Bereichs B1. Dieser Bereich B1 kann in einem vordefinierten Datensatz gegeben sein. Wenn das detektierte akustische Muster außerhalb des unkritischen Bereichs B1 des vordefinierten Datensatzes zugeordnet wird - also z. B. dem Bereich B2 -, dann wird beispielsweise ein Alarm ausgegeben und/oder eine andere Aktion ausgeführt. In der Realität kann es besonders vorteilhaft sein, wenn eine Vielzahl von Typen von Daten (entsprechend n Dimensionen) vorliegt, um auf diese Weise ein sinnvolles Modell eines kritischen Bereichs in der Realität zu erfassen und auszuwerten.
  • 5 zeigt ein Flussdiagramm 100 mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform. In einem optionalen Schritt 102 wird ein Anlernen begonnen. In einem optionalen Schritt 104 werden Akustikdaten von einem zweiten Sensor 14 (siehe z.B. 1) erfasst. In einem optionalen Schritt 106 werden auf dieser Basis Grenzwerte festgelegt. Damit kann das Anlernen beendet sein. Alternativ oder zusätzlich findet das Anlernen auch während des regulären Betriebs des Füllstandmessgeräts 10 statt.
  • In einem Schritt 108 wird die Akustiküberwachung aktiviert und der Zustand des Behälters 20 detektiert. Wird ein sicherheitskritischer und/oder funktional kritischer Zustand des Behälters 20 detektiert, in einem Schritt 110, kann beispielsweise, in einem Schritt 112, ein Alarm ausgegeben werden. Wird ein Normalbetrieb detektiert, kann z.B. keine Aktion oder eine Meldung „normal“, in einem Schritt 114, ausgegeben werden.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm 200 mit einem Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform. In einem optionalen Schritt 202 kann ein Lernen, mittels eines neuronalen Netzes, eines Zusammenhangs zwischen dem Zustand des Behälters 20 und einem erfassten akustischen Muster stattfinden. In einem optionalen Schritt 204 kann, mittels eines Aktuators 15, der Behälter 20 mit einer Schwingung beaufschlagt werden. In einem Schritt 206 wird, mittels eines zweiten Sensors 14, ein akustisches Muster erfasst. Die Schritte 204 können sequentiell oder - z.B. bei Verwendung getrennter Hardware für einen zweiten Sensor 14 und einen Aktuator 15 - parallel durchgeführt werden. In einem Schritt 208 wird, mittels einer Auswerteeinheit 16, das akustische Muster ausgewertet, um in einem Schritt 210 den Zustand des Behälters 20 zu detektieren. In einem optionalen Schritt 212 wird, mittels eines ersten Sensors 12, eines Füllstands, eines Grenzstands, einer Topologie und/oder eines Drucks in dem Behälter 20 erfasst werden. Das Erfassen kann von dem Zustand des Behälters 20 abhängig sein. In einem optionalen Schritt 212 kann, abhängig von dem detektierten Zustand des Behälters 20, ein Alarm ausgegeben werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Füllstandmessgerät
    11
    Gehäuse
    12
    erster Sensor
    13
    Radarwellen
    14
    zweiter Sensor
    15
    Aktuator
    16
    Auswerteeinheit
    18
    Kommunikationsmodul
    19
    Montageflansch
    20
    Behälter
    22
    Füllgut, Medium
    24
    Füllstand, Füllgutoberfläche
    26
    Bruchstelle
    28
    Zuleitung
    29
    Ableitung
    32
    Kommunikation
    34
    Server
    36
    mobiles Gerät
    38
    Leitstelle
    40
    akustisches Muster
    100
    Flussdiagramm
    102 - 114
    Schritte
    200
    Flussdiagramm
    202 - 212
    Schritte

Claims (17)

  1. Füllstandmessgerät (10) zur Messung eines Füllstands in einem Behälter (20) und zum Detektieren eines Zustands des Behälters (20), das Füllstandmessgerät (10) aufweisend: einen ersten Sensor (12), der zur Messung des Füllstands in dem Behälter (20) eingerichtet ist; einen zweiten Sensor (14), der zum Erfassen eines akustischen Musters (40) eingerichtet ist; und eine Auswerteeinheit (16), die zum Auswerten des akustischen Musters (40) eingerichtet ist, wobei aus dem Auswerten des akustischen Musters (40) der Zustand des Behälters (20) detektiert wird.
  2. Füllstandmessgerät (10) nach Anspruch 1, wobei der detektierte Zustand des Behälters (20) mindestens einen kritischen Zustand, insbesondere einen sicherheitskritischen und/oder funktional kritischen Zustand, des Behälters (20) umfasst.
  3. Füllstandmessgerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Auswerteeinheit (16) dazu eingerichtet ist, insbesondere mittels eines Vergleichs mit einer Liste von akustischen Referenz-Mustern (40), mindestens einen der folgenden Zustände zu detektieren: ein Befüllen und/oder ein Entleeren des Behälters (20); ein Einschalten, ein Ausschalten und/oder eine Fehlfunktion von Geräten in und/oder an dem Behälter (20); und/oder ein Bruch, eine Leckage und/oder eine Undichtigkeit des Behälters (20).
  4. Füllstandmessgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor (12) als Füllstand-, Grenzstand-, Topologie- und/oder als Drucksensor ausgeführt ist.
  5. Füllstandmessgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Sensor (14) als Mikrofon ausgeführt ist.
  6. Füllstandmessgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Sensor (12) und der zweite Sensor (14) in einem gemeinsamen Gehäuse (11) angeordnet sind.
  7. Füllstandmessgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Aktuator (15), der mit dem Behälter (20) akustisch gekoppelt ist und der zum Beaufschlagen des Behälters (20) mit einer Schwingung eingerichtet ist.
  8. Füllstandmessgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (16) für das Detektieren des Zustands des Behälters (20) eine Mustererkennung und/oder ein neuronales Netz verwendet.
  9. Füllstandmessgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (16) weiterhin dazu eingerichtet ist, den ersten Sensor (12) abhängig von dem Zustand des Behälters (20) zu steuern.
  10. Füllstandmessgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend ein Kommunikationsmodul (18), das zum Weiterleiten des Zustands des Behälters (20) eingerichtet ist.
  11. Füllstandmessgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (16) weiterhin dazu eingerichtet ist, einen Alarm auszugeben.
  12. Verfahren zur Messung eines Füllstands in einem Behälter (20) und zum Detektieren eines Zustands des Behälters (20), mit den Schritten: erfassen, mittels eines zweiten Sensors (14), eines akustischen Musters (40); auswerten, mittels einer Auswerteeinheit (16), des akustischen Musters (40), um den Zustand des Behälters (20) detektieren; und erfassen, mittels eines ersten Sensors (12), eines Füllstands, eines Grenzstands, einer Topologie und/oder eines Drucks in dem Behälter (20).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, mit dem weiteren Schritt: beaufschlagen, mittels eines Aktuators (15), des Behälters (20) mit einer Schwingung.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, mit dem weiteren Schritt: ausgeben eines Alarms, abhängig von dem detektierten Zustand des Behälters (20).
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, mit dem weiteren Schritt: lernen, mittels eines neuronalen Netzes, eines Zusammenhangs zwischen dem Zustand des Behälters (20) und dem erfassten akustischen Muster (40).
  16. Nicht-volatiles, computerlesbares Speichermedium mit einem darin gespeicherten Programm, das, wenn es auf einem Prozessor eines Füllstandmessgeräts (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt wird, das Füllstandmessgerät (10) anweist, die Schritte gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15 auszuführen.
  17. Verwendung eines Füllstandmessgeräts (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 zur Messung eines Füllstands, eines Grenzstands, einer Topologie und/oder eines Drucks in einem Behälter (20) und zum Detektieren eines Zustands des Behälters (20).
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