DE19954646A1 - Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes von Silos - Google Patents
Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes von SilosInfo
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Abstract
Eine Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes von Silos, insbesondere von Baustoff-Silos, weist auf: DOLLAR A - eine Basisstation (1, 1') mit einer Mobilfunkeinheit (3) und einer zentralen Basis-Steuereinheit (2) für die Ablaufsteuerung der Siloüberwachung, und DOLLAR A - eine jeweils einem Silo (8, 8', 8'') zugeordnete Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung (FE) mit DOLLAR A = einer Silo-Steuereinheit (15) zur Ablaufsteuerung innerhalb der Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung (FE), DOLLAR A = einem jeder Lagerkammer (9) des Silos (8, 8', 8'') zugeordneten, mit der Silo-Steuereinheit (15) gekoppelten Füllstandsdetektor (21, 31, 33) zur Erfassung des Füllstandes (FS) in dieser Lagerkammer (9), und DOLLAR A = einer ebenfalls mit der Silo-Steuereinheit (15) gekoppelten Mobilfunkeinheit (17) zur Übertragung von der Silo-Steuereinheit (15) aufbereiteten Füllstandsdaten des Füllstandsdetektors (21, 31, 33) zur Basisstation (1, 1').
Description
Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-
Erfassung des Füllstandes von Silos, insbesondere von Baustoff-Silos.
In der Bauindustrie werden die beim Gebäudebau benötigten Baustoffe
zumindest ab mittleren Baustellengrößen in wiederbefüllbaren Silos bereit
gestellt. Jeder Baustofflieferant oder auch Bauunternehmer - sofern er für
die Baustoff-Versorgung in seinem Unternehmen selbst Sorge trägt - hat
eine bestimmte Anzahl von Silos, die bestimmten Baustellen zugewiesen
werden, dort verbleiben und nach teilweiser oder vollständiger Entleerung
zur nächsten Baustelle oder zur Befüllungsstation zurückverbracht werden
müssen.
Zu Dispositionszwecken ist es wichtig, daß die für die Organisation des
Silo-Umlaufes verantwortlichen Personen möglichst genau über den Füll
stand der einzelnen in Umlauf befindlichen Silos Bescheid wissen.
Bisher wurde der Füllstand von Silos, die vor Ort auf einer Baustelle im
Einsatz waren, über die Entnahmemenge aus dem einzelnen Silo bestimmt.
Solche Baustoff-Silos weisen nämlich an jeder Lagerkammer Fächerrad-
Schleusen auf, die mit Zählwerken versehen sind. Über die Zählerstände
kann die Entnahmemenge aus der jeweiligen Lagerkammer bestimmt und
auf den Füllstand rückgerechnet werden.
Bisher wurden die Zählerstände dieser Zählwerke vom Personal vor Ort an
der Baustelle abgelesen und bei nächster Gelegenheit z. B. telefonisch an
die Unternehmenszentrale gemeldet. Die dadurch entstehenden Übermitt
lungszeiten, unvermeidliche Ablese- und Übermittlungsfehler und eine bei
spielsweise aufgrund von Nachlässigkeiten unterbliebene Informati
onsübermittlung erschweren einen stets aktuellen und korrekten Kenntnis
stand über die Füllstände der einzelnen Silos in der Zentrale, was eine fle
xible und kostenoptimierte Disposition über den Silo-Umlauf verhindert.
Dies wiederum erschwert auch den effektiven und optimierten Umschlag
von teilgefüllten Silos, was im Endeffekt zu einem erhöhten Transportauf
kommen und in der Summe zu einer höheren Anzahl benötigter Silos für
eine bestimmte Baustoff-Umsatzmenge führt.
Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt der Erfindung die Auf
gabe zugrunde, eine Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung
des Füllstandes von Silos zu schaffen, mit deren Hilfe eine optimierte Dis
position des Silo-Umlaufs ermöglicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die im Kennzeichnungsteil des An
spruches 1 angegebenen Merkmale für Überwachungsvorrichtung gegeben.
Demnach ist einerseits eine Basisstation mit einer Mobilfunkeinheit und
einer zentralen Basis-Steuereinheit für die Ablaufsteuerung der Silo-
Überwachung gegeben. An dieser Basisstation arbeitet das für die Silo-
Disposition verantwortliche Personal.
Zum anderen ist an jedem Silo eine Füllstandserfassungs- und -übermitt
lungseinrichtung vorgesehen. Diese weist eine eigenständige Silo-
Steuereinheit zur Ablaufsteuerung der Vorgänge innerhalb der Füll
standserfassungs- und -übermittlungseinrichtung auf. Zur Erfassung des
Füllstandes ist jeder Lagerkammer des Silos ein Füllstandsdetektor zuge
ordnet, der mit der Silo-Steuereinheit gekoppelt ist. Schließlich ist in jeder
Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung eine ebenfalls mit der
Silo-Steuereinheit gekoppelte Mobilfunkeinheit vorgesehen, über die von
der Silo-Steuereinheit aufbereitete Füllstandsdaten des Füllstandsdetektors
zur Basisstation übermittelt werden können.
Aufgrund der vorstehend umrissenen grundsätzlichen Konfiguration der
erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist es für den Silo-
Disponenten problemlos möglich, zu jedem gewünschten Zeitpunkt von
seiner Basisstation aus telefonischen Kontakt mit der jeweiligen Füll
standserfassungs- und -übermittlungseinrichtung an jedem Silo aufzuneh
men und den aktuellen Füllstand abzurufen. Damit ist völlige Unabhängig
keit von vor Ort befindlichen Personen gegeben.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Überwa
chungsvorrichtung angegeben. Hervorzuheben ist dabei die optional vorge
sehene Möglichkeit, die Füllstandserfassungs- und -übermittlungsein
richtung mit einer Satelliten-gestützten Positionserkennungseinheit bei
spielsweise auf der Basis des GPS-Satelliten-Navigationssystems zu ergän
zen. Damit kann von der Basisstation jederzeit nicht nur der Füllstand eines
jeweiligen Silos, sondern auch dessen aktueller Standort abgerufen werden,
indem mittels der Positionserkennungseinheit die Koordinaten des aktuel
len Standorts ermittelt und entsprechend von der Silo-Steuereinheit aufbe
reitete Standort-Daten ebenfalls über die Mobilfunkeinheit zur Basisstation
übermittelt werden.
Zu den bevorzugten Ausführungsformen ist schließlich darauf hinzuweisen,
daß die Füllstandserfassung nicht nur über die bereits erwähnten, aus dem
Stand der Technik grundsätzlich bekannten Zählwerke an der Fächerrad-
Schleuse, sondern alternativ oder zusätzlich auch durch einen den Füllstand
direkt erfassenden Abstandssensor in jeder Lagerkammer erfolgen kann.
Die direkte Erfassung hat den Vorteil, daß die tatsächlich vorhandene
Füllmenge bestimmt wird. Bei der indirekten Übermittlung über die Fä
cherrad-Schleuse würden sich Unkorrektheiten ergeben, wenn beispiels
weise die Schleuse betätigt wurde, ohne daß aufgrund von Verstopfungen
Material hindurch gefördert wurde.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der
Überwachungsvorrichtung anhand der beigefügten Zeichnungen näher er
läutert wird. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematischer Übersichtsdiagramm über eine Überwachungsvor
richtung mit Basisstation und drei Silos, und
Fig. 2 ein Blockdiagramm der Füllstandserfassungs- und -übermittlungs
einrichtung in dem Silo.
Der grundsätzliche Aufbau der Überwachungsvorrichtung ist anhand von
Fig. 1 zu erläutern. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Basisstationen
1, 1' vorgesehen, die jeweils einen Personalcomputer 2 als zentrale Basis-
Steuereinheit für die Ablaufsteuerung der Silo-Überwachung und ein GSM-
Terminal 3 als Mobilfunkeinheit aufweist. Die Personalcomputer 2 sind in
üblicher Weise mit einem Bildschirm 4 und einer Tastatur 5 versehen. Das
GSM-Terminal weist ein Modem 6 mit entsprechender Antenne 7 für die
Mobilfunkverbindung auf. In dem Personalcomputer 2 sind zur Ablauf
steuerung ein entsprechendes Kommunikationsprogramm, eine Datenbank
für die verschiedenen Silos und entsprechende Datenbankapplikationen
implementiert.
Die von den Basisstationen 1' praktisch beliebig weit entfernt aufgestellten
Silos 8, 8', 8" werden in üblicher Weise per Lkw an eine Baustelle im lie
genden Zustand verfrachtet und dort dann aufgestellt. In dem Diagramm
gemäß Fig. 1 sind diese Silos 8, 8', 8" als Ein-Kammer-Silos dargestellt,
jedoch können diese auch zwei oder mehr Kammern aufweisen. In jeder
Lagerkammer 9 ist das Füllgut 10 mit einem bestimmten Füllstand FS un
tergebracht. Entnommen wird das Füllgut 10 über eine Fächerrad-Schleuse
11, die unten am trichterförmigen Entnahmestutzen 12 der Lagerkammer 9
angeordnet ist.
In Fig. 1 ist die jeweilige Füllstandserfassungs- und -übermittlungsein
richtung mit ihren wesentlichen Komponenten blockdiagrammartig am Silo
8 dargestellt. Ein z. B. an einem Standfuß 13 angeflanschter Steuerkasten
14 nimmt die als Ganzes mit 15 bezeichnete Silo-Steuereinheit auf, die im
folgenden noch näher erörtert wird. Zu der Füllstandserfassungs- und
-übermittlungseinrichtung gehören noch eine GSM-Antenne 16 der Mobil
funkeinheit 17 (Fig. 2) sowie eine GPS-Antenne 18 der Satelliten
gestützten Positionserkennungseinheit 19 (Fig. 2). Beide Antennen 16, 18
sind auf dem Deckel 20 des Silos 8, 8', 8" montiert.
Ferner ist auf der Innenseite des Deckels 20 ein Ultraschallsensor 21 ange
ordnet, der den Abstand a zur Oberfläche 22 des Füllgutes 10 bestimmt.
Diese Ultraschallsensoren 21 senden zyklisch einen kurzen, hochfrequenten
Schallimpuls aus, der von der Oberfläche 22 reflektiert und wieder emp
fangen wird. Über die Schall-Laufzeitmessung wird dann der Abstand a
bestimmt. Diese kommerziell verfügbaren Sensoren 21 erlauben Entfer
nungsmessungen von wenigen cm bis in den Bereich von 10 m, wobei eine
Detektion der Oberfläche 22 auch durch staubige Luft oder Farbnebel hin
durch möglich sind. Auch dünne Ablagerungen auf der Sensormenbram
beeinträchtigen die Sensorfunktion nicht, wodurch sie besonders gut für
den Einsatz in Baustoff-Silos geeignet sind.
Der Aufbau der Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung FE
kann detaillierter anhand von Fig. 2 erläutert werden. Kernstück der Silo-
Steuereinheit 15 - "Silo-Steuereinheit", da sie die zentrale Steuereinheit der
am Silo angeordneten Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung
FE ist - ist ein Mikrocontroller 23, der über ein Netzteil 24 mit elektrischer
Energie versorgt wird. Das Netzteil 24 kann wiederum über einen externen
Anschluß mit einer Betriebsspannung von z. B. 12 V versorgt werden, die
bei aufgestelltem Silo von dessen Stromversorgung beispielsweise für die
Elektromotoren der Fächerrad-Schleuse 11 abgezweigt wird. Während des
Transports des Silos erfolgt eine Spannungsversorgung über eine im Steu
erkasten 14 untergebrachte Batterie 26, die über eine Akku-Ladeschaltung
27 bei angeschlossenem Silo 8 geladen werden kann. Für die Versorgung
des Netzteils 22 aus der Batterie 26 ist ein Wandler 28 zwischen diesen
beiden Bauteilen eingeschaltet.
In Fig. 2 ist der Ultraschallsensor 21 über eine analoge Schnittstelle 29 mit
dem Mikrocontroller 23 verbunden, wobei Life-Zero-Meßströme mit einem
Pegel von 4 bis 20 mA für die Übermittlung eines für den Abstand a reprä
sentativen Signals vom Ultraschallsensor 21 zum Mikrocontroller über die
Signalleitung 30 sorgen. Im Mikrocontroller 23 werden daraus entspre
chende Füllstandsdaten aufbereitet.
Als Alternative für die Erfassung des Füllstandes FS an Füllgut 10 im Silo
8 können auch Informationen von Fächerrad-Sensoren 31 in Form von In
duktivgebern herangezogen werden. Über entsprechende Signalleitungen
32 werden bei Betätigung der Fächerrad-Schleuse 11 entsprechende
Zählimpulse zum Mikrocontroller 23 geführt, der daraus die entnommene
Menge und wiederum entsprechende Füllstandsdaten berechnet. Auch ist es
möglich, die üblicherweise bei bekannten Silos bereits vorhandenen Zähl
werke 33 für die Betätigungszyklen der Fächerrad-Schleuse 11 entspre
chend elektronisch abzufragen und dem Mikrocontroller 23 deren Zähler
stand über Signalleitungen 34 zu übermitteln.
Die GPS-Antenne 18 ist Teil der erwähnten Satelliten-gestützten Positi
onserkennungseinheit 19 - einem sogenannten GPS-Interface - das über
eine serielle Schnittstelle RS 232 mit dem Mikrocontroller 23 gekoppelt ist.
In bekannter Weise kann die Positionserkennungseinheit 19 über einen
Kontakt mit dem GPS-System Daten zur Verfügung stellen, mittels derer
die Koordinaten des aktuellen Standortes eines jeden Silos 8, 8', 8" ermit
telbar sind.
Die vom Mikrocontroller 23 aufbereiteten und ermittelten Daten über den
Füllstand FS im jeweiligen Silo 8 - ggf. selektiert nach unterschiedlichen
Lagerkammern in dem Silo - und über die Standortkoordinaten können
über die Mobilfunkeinheit 17 - einem sogenannten GSM-Modul - auf An
forderung durch die Basisstation 1, 1' und/oder turnusmäßig in vorgegebe
nen zeitlichen Abständen durch Übermittlung einer Kurznachricht im soge
nannten SMS-Dienst des Mobilfunk-Netzbetreibers an die Basisstation 1,
1' gesendet werden.
Die Art der übermittelten Daten und die entsprechende variable Auswert
barkeit ist in Fig. 1 bildlich angedeutet. Von einer ersten Basisstation 1, die
beispielsweise der für die Disposition des Silo-Umlaufes verantwortlichen
Person zugeordnet ist, können die Füllstände in Prozentangaben verschie
dener Silos abgefragt werden. Von einer zweiten Basisstation 1', die bei
spielsweise in der Abrechnungsabteilung des Unternehmens steht, kann die
Entnahmemenge aus einem bestimmten Silo zeitlich aufgelöst abgerufen
und für die Abrechnung zur Verfügung gestellt werden. Die Kommunikati
on erfolgt - wie mehrfach erwähnt - über das international übergreifende
GSM-Netz, das auf einzelnen Stationen 37 und GSM-Umsetzern 38 beruht.
Claims (8)
1. Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes
von Silos, insbesondere von Baustoff-Silos, gekennzeichnet durch
- - eine Basisstation (1, 1') mit einer Mobilfunkeinheit (3) und einer zentralen Basis-Steuereinheit (2) für die Ablaufsteuerung der Silo überwachung, und
- - eine jeweils einem Silo (8, 8', 8") zugeordnete Füllstandserfas sungs- und -übermittlungseinrichtung (FE) mit
- - einer Silo-Steuereinheit (15) zur Ablaufsteuerung innerhalb der Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung (FE), '
- - einem jeder Lagerkammer (9) des Silos (8, 8', 8") zugeordneten, mit der Silo-Steuereinheit (15) gekoppelten Füllstandsdetektor (21, 31, 33) zur Erfassung des Füllstandes (FS) in dieser Lager kammer (9), und
- - einer ebenfalls mit der Silo-Steuereinheit (15) gekoppelten Mo bilfunkeinheit (17) zur Übertragung von der Silo-Steuereinheit (15) aufbereiteten Füllstandsdaten des Füllstandsdetektors (21, 31, 33) zur Basisstation (1, 1').
2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Datenübertragung zwischen der Basisstation (1, 1') und der je
weiligen Füllstandserfassungs- und -übertragungseinrichtung (FE) des
mindestens einen Silos (8, 8', 8") über den Kurznachrichten-Dienst des
Mobilfunknetzes (17) erfolgt.
3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Füllstandserfassungs- und -übertragungseinrichtung
(FE) jedes Silos (8, 8', 8") eine Satelliten-gestützte Positionserken
nungseinheit (19) zugeordnet ist, mittels derer die Koordinaten des ak
tuellen Standortes eines jeden Silos (8, 8', 8") ermittelbar und entspre
chend von der Silo-Steuereinheit (15) aufbereitete Standort-Daten über
die Mobilfunkeinheit (17) zur Basisstation (1, 1') übermittelbar sind.
4. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
eine Positionserkennungseinheit (19) auf Basis des GPS-Satelliten-
Navigationssystems.
5. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Füllstandssensor des jeweiligen Silos (8, 8',
8") durch einen oberhalb der jeweiligen Lagerkammer (9) angeordne
ten Abstandssensor, insbesondere Ultraschallsensor (21) gebildet ist.
6. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Füllstandsensor des jeweiligen Silos (8, 8',
8") durch einen mit einer Fächerrad-Schleuse (11) an jeder Lagerkam
mer (9) des Silos (8, 8', 8") kooperierenden Impulsgeber (31) und/oder
Zähler (33) gebildet ist.
7. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine netzunabhängige Stromversorgung (26) vor
gesehen ist.
8. Silo, insbesondere Baustoff-Silo (8, 8', 8") mit einer Füllstandserfas
sungs- und -übermittlungseinrichtung (FE) zur Fernabfrage-Erfassung
des Füllstandes mit den Merkmalen mindestens eines der Ansprüche 1
bis 7.
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