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Technisches Gebiet
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine (mobile oder tragbare und/oder stationäre) Asphaltmischanlage, insbesondere auf ein Temperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystem für Asphaltmischanlagen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Temperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystem für Asphaltmischanlagen und auf ein Verfahren zum Überwachen und/oder Bedienen einer Asphaltmischanlage.
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Hintergrund der Erfindung
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In Asphaltmischanlagen wird eine Asphaltmischung (bzw. ein Asphaltmischgut) durch ein thermisches Mischverfahren aus mineralischen Gesteinen, Füllstoff, Bindemittel (meist Bitumen) und ggf. Zusatzstoffen hergestellt. Der gemischte Asphalt kann entweder kurzzeitig heiß in einem Silo gelagert oder direkt in Lastwagen gefüllt werden. Das fertige Gemisch wird in verschiedenen Zusammensetzungen für Ober- und Unterschichten von Fahrbahndecken eingesetzt.
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Die zunehmende Beanspruchung der Straßen unter den Belastungen des stetig wachsenden Verkehrs sowie die gestiegenen Anforderungen an die Qualität und Haltbarkeit der Straßenoberflächen erfordern eine ständige Weiterentwicklung der Straßenbautechnik sowie eine Optimierung der hier eingesetzten Verfahren und Produkte. Im Mittelpunkt des Entwicklungsinteresses stehen dabei die Oberflächen-, Bindemittel- und Basisschichten bituminöser Bauweisen, die z. B. durch steigende Verkehrsdichte, höhere Verkehrslasten und extreme Temperaturen stark beeinflusst werden.
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In diesem Zusammenhang ist bereits die Herstellung des Fahrbahndeckenmaterials in der Mischanlage von herausragender Bedeutung. Bei der Herstellung von Heißmischasphalt (HMA; Hot Mix Asphalt) und Warmmischasphalt (WMA; Warm Mix Asphalt) sind konstante Temperaturen bei der Produktion je nach Mischentwurf ein entscheidender Faktor für die Qualität der Mischung.
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Die Leistungsvorteile einer konstanten Mischtemperatur sind im Wesentlichen folgende:
- - Reduzierung der Trocknungskosten;
- - keine Zurückweisung von heißer oder kalter Ladung;
- - verbesserte Konsistenz bei QC-Tests in der Produktion;
- - reduzierte thermische Entmischung;
- - verbesserte Konsistenz bei der Verdichtung der Fahrbahn;
- - verbesserte Fahrqualität; und
- - verbesserte Lebensdauer der Fahrbahn.
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Aus dem Stand der Technik sind einige Ansätze zur Temperaturmessung bekannt, die in Asphaltmischanlagen verwendet werden.
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Ein bekanntes Verfahren zur Verfolgung und Aufzeichnung der Temperatur der Mischung ist eine Art Thermode als Messsonde, die direkt in dem Mischstrom der Mischanlage platziert ist. Der Nachteil hierbei ist eine Verzögerung bzw. ein Verzug bei der Temperaturaufzeichnung, da das Messprinzip sehr träge ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Messsonde sehr schnell durch die Mischung verunreinigt wird und somit falsche Messungen auftreten können. Außerdem erfolgt das Aufzeichnungsverfahren auf einem Papieraufzeichnungsrad.
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Die
WO 03/061926 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum thermischen Verarbeiten von Mengen zur Herstellung von Asphaltbeton mit einem Infrarot(IR)-Temperatursensor, der die Temperatur der erwärmten Menge erfasst.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Temperaturmessung und -überwachung in Asphaltmischanlagen zu verbessern.
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Ein Ausführungsbeispiel stellt eine Asphaltmischanlage bereit, die eine Mischtrommel und ein Temperaturüberwachungssystem aufweist. Das Temperaturüberwachungssystem umfasst zumindest einen Temperatursensor und eine Bedien- und Überwachungseinheit (z. B. mit einem Display). Das Temperaturüberwachungssystem umfasst ferner eine Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit (kurz: Kommunikationsschnittstelle), die dazu ausgebildet ist, die Bedien- und Überwachungseinheit drahtlos mit einem (externen) Fern-Server (bzw. Remote-Server) zu verbinden. Die Temperatursensoren sind zur Durchführung einer berührungslosen Messung einer Materialtemperatur einer Asphaltmischung (bzw. eines -mischguts) ausgebildet, um zumindest einen ersten Temperaturwert für einen ersten Zeitpunkt zu erhalten. Gemäß Ausführungsbeispielen kann der Temperatursensor weitere berührungslose Messungen durchführen, um einen zweiten oder weiteren Temperaturwert für einen zweiten oder weiteren Zeitpunkt zu erhalten. Dabei ist der Temperatursensor im Bereich eines Ausgangs der Mischtrommel angeordnet. Ein Beispiel für diese Anordnung ist die Anordnung an einer Auslaufrinne der Mischtrommel. Die Bedien- und Überwachungseinheit ist in der Grundimplementierung dazu ausgebildet, den ersten Temperaturwert (für einen ersten Zeitpunkt) über die Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit drahtlos an den Fern-Server zu übertragen. In einer erweiterten Implementierung umfasst das Temperaturüberwachungssystem außerdem ein Mobilgerät, z. B. einen Laptop-Computer oder einen Tablet-PC oder ein Smartphone oder dergleichen. Das Mobilgerät ist dazu ausgebildet, drahtlos Temperaturdaten und/oder Prozessdaten und/oder Projektdaten mit der Bedien- und Überwachungseinheit und/oder dem Fern-Server auszutauschen.
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Bei einer weiteren denkbaren Implementierung umfasst das Temperaturüberwachungssystem zumindest einen Temperatursensor, ein Mobilgerät als (externe) Bedien- und Überwachungseinheit und (zusätzlich) einen (externen) Fern-Server. Das Temperaturüberwachungssystem umfasst ferner eine Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit (kurz: Kommunikationsschnittstelle), die dazu ausgebildet ist, den Temperatursensor drahtlos mit dem Mobilgerät und (zusätzlich) mit dem Fern-Server zu verbinden. Die Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit ist bei dieser Implementierung dazu ausgebildet, den ersten Temperaturwert (für einen ersten Zeitpunkt) drahtlos an das Mobilgerät und/oder an den Fern-Server zu übertragen.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Erkenntnis, dass ein oder mehrere Temperatursensoren, z. B. IR-Temperatursensoren, die an der Mischtrommel-Auslaufrinne angeordnet sind, zur Überwachung und Aufzeichnung der Asphalttemperatur verwendet werden können, wie sie an der Mischtrommel vor dem Förderer zu den Silos vorliegt. Das System wird durch eine Kommunikationsschnittstelle, z. B. eine Drahtloskommunikationsschnittstelle, verbessert, so dass eine externe Einheit wie ein Fern-Server und/oder ein Mobilgerät Zugriff auf die Daten erhalten kann, die durch die Verwendung des einen oder der mehreren Temperatursensoren gewonnen wurden. Der Server kann z. B. zu einem Anlagekontrollzentrum zum Zweck der Produktionserfassung gehören. Dieses Konzept hat den Vorteil, dass die Temperaturwerte in Echtzeit überwacht und/oder angezeigt werden können. Der offensichtliche Vorzug von Ausführungsbeispielen der Erfindung sind somit Echtzeit-Temperaturen ohne Verzögerung und die Möglichkeit der Anzeige und Aufzeichnung auf einem Computer innerhalb der Mischanlage. Ein weiterer Vorteil ist die Fähigkeit, die Daten an die Cloud zu senden.
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Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Kommunikationsschnittstelle ein (integrierter) Teil der lokalen Bedien- und Überwachungseinheit der Asphaltanlage oder einer Steuereinheit der Asphaltanlage sein. Sie kann zum Beispiel WiFi, 3G, LTE oder 5G verwenden, um die Daten an eine externe Einheit, wie den externen Fern-Server und/oder das Mobilgerät, zu übertragen.
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Gemäß Ausführungsbeispielen ist der Temperatursensor auf die von der Mischtrommel oder der Auslaufrinne der Mischtrommel ausgegebene Asphaltmischung gerichtet. Die Messung an dieser Stelle bietet die Möglichkeit, eine Mischung, die den Anforderungen oder der Spezifikation nicht entspricht, vor der Verladung in die Silos abzulassen.
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Gemäß Ausführungsbeispielen umfasst das Temperaturüberwachungssystem ferner einen Signalwandler und/oder einen Analog-Digital-Wandler, der dazu ausgebildet ist, das Signal aus dem Temperatursensor in ein digitales Signal aus dem ersten Temperaturwert umzuwandeln.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist der Temperatursensor und/oder der Signalwandler unter der Mischtrommel angeordnet.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können die Daten, wie sie z. B. an die Cloud gesendet werden, mit einer Verarbeitungssoftware z. B. aus der Ferne analysiert werden. So umfasst gemäß Ausführungsbeispielen die Bedien- und Überwachungseinheit/das Display und/oder das Mobilgerät und/oder der Fern-Server einen Komparator (Software), der dazu ausgebildet ist, den ersten Temperaturwert und/oder weitere Temperaturwerte mit einem erwarteten Bereich für die ersten Temperaturwerte und/oder mit einer oberen und/oder unteren Temperaturgrenze und/oder mit einem Zieltemperaturwert zu vergleichen; alternativ oder zusätzlich kann die Bedien- und Überwachungseinheit/das Display und/oder das Mobilgerät und/oder der Fern-Server dazu ausgebildet sein, Informationen über eine Abweichung von einem erwarteten Bereich für die Temperaturwerte, über eine Abweichung von einem Zieltemperaturwert oder eine Überschreitung der oberen und/oder unteren Temperaturgrenze auszugeben. Folglich ist eine Benachrichtigung über zu niedrige oder zu hohe Temperaturwerte möglich. Des Weiteren ermöglicht diese IT-Struktur eine Durchführung von Aufzeichnung und Auswertung von Temperaturdaten und Übermittlung der Daten an Cloud-Dienste. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann aus den Daten auch ein Bericht zur Überprüfung und Analyse durch den Auftraggeber und/oder Auftragnehmer, z. B. eine Straßenbaufirma oder eine staatliche Einrichtung, erstellt werden, der Temperaturdaten und die Übertragung der Daten an Cloud-Dienste aufzeichnet und auswertet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Bedien- und Überwachungseinheit und/oder das Mobilgerät ein Display (bzw. eine Anzeige).
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Bedien- und Überwachungseinheit oder das Mobilgerät dazu ausgebildet, einen Bericht auszugeben; der Bericht kann beispielsweise die Zieltemperatur, die maximale Abweichung von der Zieltemperatur, die minimale und maximale Temperatur und/oder einen Prozentsatz der Zeit/des Materialflusses innerhalb eines Zielbereichs oder außerhalb des Zielbereichs umfassen.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der Bericht ein Diagramm aufweisen, das die Temperatur des Materials über die Zeit darstellt, d. h. die dem Materialfluss zugeordneten Temperaturwerte. Dieses Diagramm kann z. B. einen Zielbereich der Temperatur aufweisen, z. B. die Zieltemperatur +/- 5%, so dass direkt entnommen werden kann, welcher Teil des Materialflusses/welche Messwerte außerhalb des Bereichs liegen. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann ein solches Diagramm für die Überwachung verwendet werden. Hierbei ist es vorteilhaft, dass das Diagramm in Echtzeit ausgewertet werden kann, so dass an der externen Betriebszentrale Messungen eingeleitet werden können.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann mit dem Temperatursensor ein zweiter Temperaturwert für einen zweiten Zeitpunkt oder eine Mehrzahl von Temperaturwerten für eine Mehrzahl von Zeitpunkten gemessen werden. Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Mehrzahl von Temperaturwerten über die Zeit einem Materialfluss zuweisbar. Folglich kann eine kontinuierliche Überwachung der Temperaturwerte genutzt werden. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann eine Auswertung über die Zeit durchgeführt werden. Beispielsweise ist die Bedien- und Überwachungseinheit/Anzeige oder das Mobilgerät dazu ausgebildet, einen Prozentsatz der Zeit/des Materialflusses zu ermitteln, der eine obere und/oder untere Temperaturgrenze überschreitet und/oder von einem erwarteten Temperaturbereich abweicht und/oder von einer Zieltemperatur abweicht.
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Wie oben beschrieben wurde, wird nicht nur die Überwachung durch die Bedien- und Überwachungseinheit oder den Fern-Server oder das Mobilgerät ermöglicht, sondern auch eine Aufzeichnung. Beispielsweise kann ein einfacher Bericht ausgegeben werden oder alternativ können alle Temperaturwerte in einem Speicher gespeichert/aufgezeichnet werden. Ein Ausführungsbeispiel sieht daher eine Bedien- und Überwachungseinheit vor, die eine Speichereinheit umfasst, die mit einem Speicher verbunden ist, der zur Aufzeichnung des ersten Temperaturwertes und weiterer Temperaturwerte ausgebildet ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Temperaturüberwachungssystem außerdem einen zusätzlichen Temperatursensor, der für eine berührungslose Messung einer Materialtemperatur einer Asphaltmischung ausgebildet ist, um einen zusätzlichen Temperaturwert zu erhalten.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können in allen Arten von (mobilen oder tragbaren und/oder stationären) Mischanlagen verwendet werden, zum Beispiel in sogenannten Trommelanlagen (drum plant) oder Dosieranlagen (batch plant). In Dosieranlagen werden kleine, präzise Chargen einer Asphaltmischung durch einen Prozess hergestellt, der immer wieder wiederholt wird, bis die Gesamttonnage für ein Projekt hergestellt wurde. Trommelanlagen hingegen stellen die Asphaltmischung in einem kontinuierlichen Prozess her und benötigen die Verwendung von Silos für die Zwischenlagerung, bevor die Mischung per LKW zum Einbauort transportiert wird.
Lagersilos, die für die kontinuierliche Produktion einer Trommelanlage erforderlich sind, werden in Dosieranlagen eingesetzt, um Produktionsraten und Durchsatz zu erhöhen, und müssen isoliert und manchmal beheizt werden, um Temperaturverluste zu verhindern.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt ein Temperaturüberwachungssystem bereit, das einen Temperatursensor aufweist, der für die berührungslose Messung einer Materialtemperatur einer Asphaltmischung ausgebildet ist, um zumindest einen ersten Temperaturwert für zumindest einen ersten Zeitpunkt zu erhalten, wobei der Temperatursensor an einem Bereich eines Ausgangs der Mischtrommel oder an einer Auslaufrinne der Mischtrommel angeordnet ist; und eine Bedien- und Überwachungseinheit/Anzeige sowie eine Kommunikationsschnittstelle und einen Fern-Server. Die Bedien- und Überwachungseinheit/Anzeige ist dazu ausgebildet, den zumindest ersten Temperaturwert über die Kommunikationsschnittstelle drahtlos an den Fern-Server zu übertragen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Temperaturüberwachungssystem außerdem ein Mobilgerät. Das Mobilgerät ist dazu ausgebildet, drahtlos Temperaturdaten und/oder Prozessdaten und/oder Projektdaten mit der Bedien- und Überwachungseinheit und/oder dem Fern-Server auszutauschen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel stellt ein Verfahren zum Überwachen und/oder Bedienen einer Asphaltmischanlage bereit, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: berührungsloses Messen einer Materialtemperatur einer Asphaltmischung durch die Verwendung eines Temperatursensors, um zumindest einen ersten Temperaturwert für zumindest einen ersten Zeitpunkt zu erhalten, wobei der Temperatursensor an einem Bereich eines Ausgangs der Mischtrommel oder an einer Auslaufrinne der Mischtrommel angeordnet ist; und drahtloses Übertragen des zumindest ersten Temperaturwerts über eine Kommunikationsschnittstelle an den Fern-Server. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren zum Überwachen und/oder Bedienen einer Asphaltmischanlage ferner ein Mobilgerät. Das Mobilgerät ist dazu ausgebildet, drahtlos Temperaturdaten und/oder Prozessdaten und/oder Projektdaten mit der Bedien- und Überwachungseinheit und/oder dem Fern-Server auszutauschen.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren computerimplementiert sein.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen weist das Temperaturüberwachungssystem zumindest einen Temperatursensor und eine externe Bedien- und Überwachungseinheit (z. B. mit einem Display) auf. Die Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit (kurz: Kommunikationsschnittstelle) ist dazu ausgebildet, den Temperatursensor und die (externe) Bedien- und Überwachungseinheit drahtlos zu verbinden. Das Konzept kann durch ein Verfahren / computerimplementiertes Verfahren implementiert sein.
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Weitere Ausführungsvarianten sind in den Ansprüchen offenbart.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Übersicht über eine Asphaltmischanlage;
- 2a eine schematische Übersicht über das Anlagentemperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystem gemäß einer grundlegenden und einer erweiterten Implementierung;
- 2b eine schematische Übersicht über das Anlagentemperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystem gemäß einer weiteren denkbaren Implementierung;
- 3 schematisch die Position des IR-Temperatursensorausgangs der Mischtrommel, Auslaufrinne (gemäß Ausführungsbeispielen);
- 4 schematisch ein Beispiel für die Darstellung von Projekt-Durchschnittstemperaturdaten während der Mischvorgänge gemäß weiteren Ausführungsbeispielen;
- 5 ein Beispiel für ein Temperaturdiagramm, das während des Mischvorgangs aufgezeichnet wurde; und
- 6 schematisch ein Beispiel für einen Bericht, der aus den Projektmessdaten erstellt wurde.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden wird eine Asphaltmischanlage 100 im Detail besprochen. Hier werden optionale Elemente erwähnt, wobei eine Basis-Asphaltanlage 100 zumindest eine Mischtrommel 120 aufweist.
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In 1 ist ein Beispiel für die Hauptstruktur einer Asphaltmischanlage 100 (Trommelanlage) gezeigt. Die Asphaltmischanlage 100 besteht im Wesentlichen aus einer Mischtrommel 120, mehreren Kaltzuschlagstoffbehältern 140, einem Behälter für RAP (Recycled Asphalt Product / Reclaimed Asphalt Pavement = recyceltes Asphaltprodukt/Ausbauasphalt) 150, Bitumenvorratstanks 130, einem Feinstoff- und Zusatzstoffsilo 160, das mineralischen Füllstoff oder Feinstoffe aus dem Schlauchfilter (Baghouse) oder spezielle Zusatzstoffe enthält, einem Schlauchfilter-Staubabscheider 170 zum Entfernen von Staub und anderen leichten Partikeln, die beim Betrieb der Mischtrommel 120 entstehen, einem Plattenband/Föderband 180 zum Transport der fertigen Asphaltmischung 50 zu einem Lagersilo 110 und einem Steuerzentrum 190 zur Steuerung des Betriebs der Anlage von einer zentralen Stelle aus.
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Bezug nehmend auf 1 wird die Asphaltmischung 50 im Allgemeinen wie folgt hergestellt: Zuschlagstoffe wie Sand, Steine und andere Bestandteile werden in den Kaltzuschlagstoffbehältern 140 zwischengelagert und in bestimmten Mengen auf ein Förderband gegeben. Die Zuschlagstoffmischung wird dann zur Mischtrommel 120 befördert, wo die Mischung erhitzt wird und Bitumen und die anderen Komponenten (Recyclingmaterial RAP sowie Feinstoffe und Zusatzstoffe) entsprechend dem herzustellenden Gemisch zugegeben werden.
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Um den gesamten Inhalt der Mischtrommel 120 auf eine hohe Temperatur zu erhitzen, ist die Mischtrommel 120 mit einem Brenner ausgestattet. Die fertige Asphaltmischung 50 wird in einem oder mehreren Silos 110 gelagert, bevor sie in Lastwagen abgefüllt und zur Einbaustelle transportiert wird. Treten Probleme bei dem Asphaltmischungsherstellvorgang oder in der Asphaltmischanlage 100 auf, kann ein Bediener in der Steuerzentrale 190 korrigierend eingreifen.
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Vorteilhaft ist, dass die Temperaturmesswerte in Echtzeit übertragen werden, so dass die Überwachung in Echtzeit erfolgen kann. Ein weiterer Vorzug besteht darin, dass die Temperaturwerte direkt an eine Betriebszentrale oder an den Kunden übertragen werden können. Dadurch kann die Betriebszentrale örtlich von der Asphaltmischanlage getrennt sein. Nachfolgend werden Bezug nehmend auf 2a eine grundlegende und eine erweiterte Variante diskutiert.
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Erfindungsgemäß zeigt 2a eine Übersicht über ein Anlagentemperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystem 200, mit dem die Temperatur der fertigen Asphaltmischung 50 gemessen, überwacht, aufgezeichnet und ausgewertet werden kann. Das Anlagentemperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystem 200 besteht im Wesentlichen aus einem berührungslosen Temperatursensor 210, z. B. einem Infrarot-Temperatursensor, einem Signalwandler 220, einer Bedien- und Überwachungseinheit (Steuer- und Anzeigevorrichtung) 230, einer Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit 250 und einer (optionalen) Speichereinheit 240, z. B. einem USB-Speicherstick.
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Der Temperatursensor 210 ist über eine Kabelverbindung 210k mit dem Signalwandler 220 elektrisch verbunden, wobei der Signalwandler die Signale aus dem Temperatursensor 210 anpasst, d. h. diese z. B. in digitale Signale umwandelt. Der Signalwandler 220 ist über eine Kabelverbindung 220k mit der Bedien- und Überwachungseinheit 230 verbunden, zum Beispiel über ein CAN-Feldbussystem oder ein anderes bekanntes Netzwerk oder bekanntes Feldbussystem. Mit dem Signalwandler 220 können auch weitere Sensoren verbunden sein, zum Beispiel ein weiterer berührungsloser Temperatursensor 211 (siehe 3), der über eine Kabelverbindung 211k mit dem Signalwandler 220 verbunden ist.
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Die Bedien- und Überwachungseinheit 230 dient als sogenannte Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI oder MMI) und befindet sich vorzugsweise innerhalb der Steuerzentrale 190 am Arbeitsplatz 191 des Bedieners, so dass dieser die gemessenen Temperaturwerte ständig im Blick hat. Mit anderen Worten, die Bedien- und Überwachungseinheit 230, die sich in einer Position für eine einfache visuelle Kontrolle befindet. Bei Problemen, z. B. zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen der fertigen Asphaltmischung 50, kann der Anlagenbetreiber sofort reagieren.
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Gemessene und/oder ausgewertete Daten können als Datensicherung oder zur späteren Auswertung (Nachbearbeitung) auf dem Speicherstick 240 gespeichert werden, wobei es ein zentraler Punkt der Erfindung ist, die Daten auf einem entfernten Datenserver 310 zu speichern oder diese auf ein Mobilgerät 320 zu übertragen, welches z. B. ein Laptop oder ein Tablet-PC oder ein Smartphone oder dergleichen sein kann. Das Mobilgerät 320 weist eine Kommunikationseinheit 325 auf, um über entsprechende drahtlose Verbindungsarten wie WLAN, Bluetooth, 3G, LTE oder 5G etc. zu kommunizieren. Die Bedien- und Überwachungseinheit 230 ist über eine Kabelverbindung 250k mit einer Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit 250 verbunden. Über die Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit 250 kann die Bedien- und Überwachungseinheit 230 über Kommunikationsverbindungen 301, 302 und 303 drahtlos Daten mit dem entfernten Datenserversystem 310 und/oder dem Mobilgerät 320 über ein Netzwerk 300 austauschen, d. h. drahtlos Daten an die genannten Geräte 310 und 320 senden und drahtlos Daten von diesen Geräten 310 und 320 empfangen. Weiterhin ist eine direkte drahtlose Kommunikation zwischen der Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit 250 und dem Mobilgerät 320 über eine Kommunikationsverbindung 304 möglich. Die Bedien- und Überwachungseinheit 230 kann Daten einlesen, verarbeiten und ausgeben, beispielsweise Sensordaten einlesen, diese Daten auswerten und Sensor- und/oder ausgewertete Daten an den Anlagenbetreiber, an den Speicherstick 240, an das entfernte Datenserversystem 310 und/oder an das Mobilgerät 320 ausgeben. Die Bedien- und Überwachungseinheit 230 ist eine Art zentrale Verarbeitungseinheit des Anlagentemperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystems 200 und umfasst zumindest einen Mikrocontroller und eine oder mehrere Speichereinheiten (RAM, ROM, Flash ...). Die Bedien- und Überwachungseinheit 230 umfasst Eingabeelemente wie Knöpfe und Tasten, sowie zumindest ein Ausgabeelement, zum Beispiel ein Display. Die Bedien- und Überwachungseinheit 230 bildet die Schnittstelle zwischen dem Bediener und dem Anlagentemperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystem 200.
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Eine weitere denkbare Implementierung eines konzeptionellen Temperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystems 200 ist in 2b dargestellt. Das Temperaturüberwachungssystem 200 ist gemäß der Implementierung an einer Mischtrommel 120 angebracht.
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Das Temperaturüberwachungssystem 200 umfasst zumindest einen Temperatursensor 210, der so angeordnet ist, dass die Asphaltmischung der Trommel 120, z. B. an der Auslaufrinne oder am Ausgang der Mischtrommel 120, hinsichtlich ihrer Temperatur überwacht werden kann. Der Temperatursensor 210 ist dazu ausgebildet, die Temperatur der Asphaltmischung 50, z. B. der ausgegebenen Asphaltmischung 50, berührungslos zu messen. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines Infrarot(IR)-Sensors erfolgen, wobei dieses Sensorsignal dann über eine Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit 250 an ein Mobilgerät 320 und/oder an einen Fern-Server 310 weiterverarbeitet (übertragen) wird, wobei sich die Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit 250 beispielsweise innerhalb der auch als Steuerzentrum bezeichneten Einheit 190 befinden kann.
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Die Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit 250 umfasst einen Drahtlos-Transceiver, z. B. einen WIFI-Transceiver, und ist dazu ausgebildet, den einen oder die mehreren mit dem Sensor 210 gemessenen Temperaturwerte an eine externe Einheit, z. B. eine externe Bedieneinheit (Mobilgerät) 320 (z. B. mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder einem Display) oder an einen externen Fern-Server/Cloud-Server 310 zu übertragen. Mittels der Bedieneinheit (Mobilgerät) 320 und/oder des Cloud-Servers 310 können die Temperaturdaten, z. B. der erste Temperaturwert oder der erste Temperaturwert (für einen ersten Zeitpunkt) in Kombination mit weiteren Temperaturwerten (für nachfolgende Zeitpunkte) verarbeitet werden. Beispielsweise gehören der erste und weitere Temperaturwerte zu nachfolgenden Zeitpunkten, so dass ein Mittelwert gebildet werden kann und eine Abweichung vom Mittelwert oder eine Abweichung von einer Zieltemperatur ermittelt und angezeigt werden kann. Dadurch kann die Überwachung der Temperaturwerte verbessert werden. Weiterhin ist die Aufzeichnung der Temperaturwerte möglich.
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Bei dieser weiteren denkbaren Implementierung ist die Drahtloskommunikationsschnittstelleneinheit 250 wie eine zentrale Verarbeitungseinheit des Anlagentemperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystems 200 und umfasst zumindest einen Mikrocontroller und eine oder mehrere Speichereinheiten (RAM, ROM, Flash ...).
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Bezug nehmend auf 3 ist die Position des berührungslosen (Infrarot-)Temperatursensors 210 dargestellt und näher beschrieben. Zur Messung und Überwachung der Temperatur der fertigen Asphaltmischung 50 ist es vorteilhaft, diese direkt an der Stelle zu messen, an der das fertig gemischte Material 50 die Mischtrommel 120 verlässt und auf das Förderband des Plattenbandes 180 fällt, welches das Material 50 in das Silo 110 transportiert. Der Temperatursensor 210 ist dabei vorteilhafterweise im Bereich des Ausgangs der Mischtrommel 120 oder der Auslaufrinne 121 mittels einer Halterung 210h angeordnet. Der Temperatursensor 210 zeichnet somit die Temperatur des aus der Mischtrommel 120 austretenden Materials 50 auf. Mit anderen Worten, der Temperatursensor 210 erfasst den Abwurf des Materials (das fallende Material) 50 entlang des Materialflusses. Wie oben beschrieben, kann ein weiterer berührungsloser Temperatursensor 211 über eine Kabelverbindung 211k mit dem Signalwandler 220 verbunden sein. Damit können die Verfügbarkeit und die Genauigkeit der Temperaturmessung weiter verbessert werden, da die Temperatur des Materials 50 an verschiedenen Stellen des Auslaufs aufgezeichnet werden kann. Der oder die Temperatursensoren 210, 211 und der Signalwandler 220 sind vorzugsweise unter der Mischtrommel 120 montiert, um von der Umgebung und von Wartungsarbeiten isoliert zu sein.
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In 4 ist ein Beispiel für eine Darstellung von Projekt- und Temperaturdaten auf dem Display 231 der Bedien- und Überwachungseinheit 230 dargestellt. Projektdaten können z. B. aus einer Projektdatenbank, die auf einem entfernt angeordneten Datenserver 310 (wie oben beschrieben) gespeichert ist, abgerufen und angezeigt werden. Auch andere Daten, wie z. B. Zieltemperatur- und Temperaturgrenzwerte etc. können über dieses cloudbasierte Verfahren abgerufen werden. Diese Daten sind z. B. einer bereits definierten Asphaltmischung zugeordnet oder werden für jedes Projekt vom Kunden oder Vertragspartner, z. B. einer Straßenbaufirma, staatlichen Institutionen oder der Regierung, vorab festgelegt. Die Daten können entweder änderbar sein oder sind feste Vorgaben und können daher nicht mehr verändert werden.
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Im oberen Bereich des Anzeigebildschirms 231 wird das aktuelle Projekt, wie im Beispiel gezeigt, „misch15“ genannt. In der Mitte des Anzeigebildschirms 231 können z. B. Echtzeit-Temperaturinformationen oder über die Zeit gemittelte Temperaturinformationen angezeigt werden. Wie in 4 gezeigt, wird derzeit die Temperaturinformation der über die Zeit gemittelten Mischungstemperatur angezeigt, wie z. B. „302 °F“ im Beispiel. Links und rechts von der Temperaturinformation der Mischungstemperatur werden die obere und untere Temperaturgrenze angezeigt, wie im Beispiel z. B. „275 °F“ und „325 °F“. Wenn ein Echtzeit-Temperaturwert oder die über die Zeit gemittelte Temperaturinformation einen der Grenzwerte überschreitet, färbt sich der Hintergrund des Anzeigebildschirms 231 z. B. rot, um dem Systembediener eine direkte Meldung anzuzeigen. Es ist denkbar, die Meldung, dass die Temperatur der Mischung 50 einen der definierten Grenzwerte überschreitet, auch an ein Mobilgerät 320 auszugeben, beispielsweise an ein Mobilgerät 320 des LKW-Fahrers, der Asphaltmaterial zu einer Einbaustelle transportiert, oder an eine Aufsichtsperson des Straßenbauunternehmens. Denn ein solches Problem beeinträchtigt zum Beispiel den Baufortschritt auf der Baustelle.
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Wie bereits erwähnt, können einige Daten im Hinblick auf das auf dem Bildschirm 231 der Bedien- und Überwachungseinheit 230 bzw. des Mobilgeräts 320 dargestellte Projekt bzw. auf Temperaturwerte durch den Bediener vor Ort geändert werden, andere nicht. Wenn eine Änderung von Daten möglich ist, kann dies beispielsweise mit den Tasten 232, 233 und/oder den Funktionstasten 234 auf dem Tastenfeld der Bedien- und Überwachungseinheit 230 erfolgen. Verfügt die Bedien- und Überwachungseinheit 230 über ein Touch-Display, können die einzelnen zu ändernden Felder direkt mit dem Finger berührt und bearbeitet werden. Die Änderungen werden vorzugsweise über die oben beschriebenen Kommunikationskomponenten und -wege in der Datenbank auf dem Datenserver 310 gespeichert.
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5 zeigt als Beispiel ein Temperaturdiagramm 400, das während des Mischvorgangs aufgezeichnet wurde. In dem Diagramm sind der obere Grenzwert 420, der untere Grenzwert 430 und der Zieltemperaturwert 440 als hervorgehobene Linie dargestellt. Der Verlauf der kontinuierlich gemessenen Temperaturwerte 410 ist zwischen dem oberen und dem unteren Grenzwert dargestellt. Am Punkt 450 befindet sich ein Punkt, an dem der gemessene Temperaturwert unter den zulässigen Grenzwert gefallen ist. Wahrscheinlich gab es eine kurze Unterbrechung im Herstellungsprozess, so dass kein oder nur sehr wenig Material 50 aus der Mischtrommel 120 auf das Förderband 180 gefallen ist. Dies kann verschiedene Ursachen haben, wie z. B. ein Problem bei der Zuführung von kalten Zuschlagstoffen. Die Daten für diese Nachbearbeitungsanalyse wurden der Projektdatei entnommen, die auf der Speichereinheit 240 oder auf dem Datenserversystem 310 gespeichert ist. Mit dieser Nachanalyse kann der Betreiber der Mischanlage nachweisen, dass der gesamte Mischprozess ohne wesentliche Fehler abgelaufen ist und das produzierte Material den Anforderungen entspricht.
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Zu Dokumentationszwecken kann aus den Messdaten und den in der Projektdatei auf dem Datenserver 310 gespeicherten Daten ein entsprechender Bericht 500 erstellt werden, wie in 6 dargestellt. Der Bericht 500 kann vorzugsweise in verschiedene Bereiche 510 bis 550 unterteilt sein. Im Bereich 510 sind allgemeine Projektinformationen angegeben, wie z. B. Angaben zur Mischanlage, Auftragsnummer, Mischcodeziffer, Beginn und Ende der Messung usw. Im Bereich 520 sind Informationen über den oberen Temperaturgrenzwert 420, den unteren Temperaturgrenzwert 430 und den Zieltemperaturwert 440 angegeben. Die folgenden Bereiche 530, 540 und 550 des Berichts 500 enthalten eine Zusammenfassung der ausgewerteten Daten, d. h., dass diese Daten aus den gemessenen und aufgezeichneten Temperaturwerten ermittelt wurden. Zum einen wird für verschiedene Bereiche der Prozentsatz der Temperaturwerte im Bereich der Zieltemperatur angegeben. Der maximale und minimale gemessene Temperaturwert sowie der berechnete Durchschnittswert über die Zeit sind ebenfalls angegeben. Wurde der untere und/oder der obere Grenzwert über- bzw. unterschritten, so wird dies im Bericht 500 angezeigt. Der Bericht 500 ermöglicht dem Betreiber der Mischanlage 100 auch den Nachweis, dass der gesamte Mischprozess fehlerfrei funktioniert hat und das produzierte Material den Anforderungen entspricht. Das Protokoll 500 wird in der Regel zu Dokumentationszwecken verwendet und kann auch auf der Speichereinheit 240 und/oder auf dem Datenserversystem 310 gespeichert sein.
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Obwohl einige Aspekte im Zusammenhang mit einem Gerät beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem Verfahrensschritt beschrieben werden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals eines entsprechenden Geräts dar. Einige oder alle Verfahrensschritte können von einem Hardware-Gerät (oder unter Verwendung eines solchen) ausgeführt werden, z. B. einem Mikroprozessor, einem programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte von einem solchen Gerät ausgeführt werden.
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Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums erfolgen, beispielsweise einer Diskette, einer DVD, einer Blu-Ray, einer CD, eines ROM, PROM, EPROM, EEPROM oder eines FLASH-Speichers, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken (oder zusammenwirken können), so dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
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Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen einen Datenträger mit elektronisch lesbaren Steuersignalen, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem zusammenzuarbeiten, so dass eines der hier beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
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Im Allgemeinen können Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode zur Durchführung eines der Verfahren dient, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. Der Programmcode kann zum Beispiel auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
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Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zur Durchführung eines der hier beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
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Mit anderen Worten, ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines der hier beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einem Mobilgerät läuft.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist daher ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zur Durchführung eines der hier beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind typischerweise greifbar und/oder nicht-vorübergehend.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher ein Datenstrom oder eine Folge von Signalen, der/die das Computerprogramm zur Durchführung eines der hier beschriebenen Verfahren repräsentiert/en. Der Datenstrom oder die Signalfolge kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, z. B. über das Internet, übertragen zu werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, z. B. einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die so ausgebildet oder angepasst ist, dass sie eines der hier beschriebenen Verfahren durchführt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zur Durchführung eines der hier beschriebenen Verfahren installiert ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die/das dazu ausgebildet ist, ein Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren an einen Empfänger zu übertragen (z. B. elektronisch oder optisch). Bei dem Empfänger kann es sich beispielsweise um einen Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder dergleichen handeln. Die Vorrichtung oder das System kann zum Beispiel einen Dateiserver zur Übertragung des Computerprogramms an den Empfänger umfassen.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (z. B. ein feldprogrammierbares Gate-Array) verwendet werden, um einige oder alle Funktionalitäten der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gate-Array mit einem Mikroprozessor zusammenarbeiten, um eines der hier beschriebenen Verfahren durchzuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise durch ein beliebiges Hardware-Gerät durchgeführt.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Details für andere Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich sind. Daher soll sie nur durch den Umfang der anhängigen Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Details, die durch die Beschreibung und Erläuterung der Ausführungsbeispiele hier vorgestellt werden, eingeschränkt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 50
- Asphaltmischung
- 100
- Asphaltmischanlage
- 110
- Vorratssilo
- 120
- Mischtrommel
- 121
- Mischtrommel-Ausgang / Mischtrommel-Auslaufrinne
- 130
- Bitumenvorratstanks
- 140
- Kaltzuschlagstoffbehälter
- 150
- RAP-Behälter
- 160
- Feinstoffe- und Zusatzstoff-Silo
- 170
- Schlauchfilter-Staubabscheider
- 180
- Plattenbandförderer / Förderband
- 190
- Steuerzentrum
- 191
- Arbeitsplatz Anlagenbediener
- 200
- Anlagentemperaturüberwachungs- und -aufzeichnungssystem
- 210, 211
- berührungsloser Temperatursensor (Infrarot)
- 210k, 211k
- Kabelverbindung
- 210h
- Halterung/Klammer
- 220
- Signalwandler
- 220k
- Kabelverbindung
- 230
- Bedien- und Überwachungseinheit
- 231
- Anzeigebereich
- 232
- Tasten / Knöpfe / Tastatur
- 233
- Tasten Auf / Ab und Links / Rechts
- 234
- Funktionstasten
- 240
- Speichereinheit
- 250
- Kommunikationseinheit
- 250k
- Kabelverbindung
- 300
- Netzwerk
- 301, 302, 303, 304
- Kommunikationsverbindungen
- 310
- Datenserversystem
- 320
- Mobilgerät (Laptop-Computer, Smartphone oder jede andere Art von mobilem oder tragbarem Gerät)
- 325
- Kommunikationseinheit
- 400
- Temperaturdiagramm
- 410
- Temperaturprofil
- 420
- Oberer Temperaturgrenzwert
- 430
- Unterer Temperaturgrenzwert
- 440
- Zieltemperaturwert
- 450
- Messpunkt der niedrigsten gemessenen Temperatur
- 500
- Bericht
- 510 ... 550
- Berichtsbereiche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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