DE202019102174U1

DE202019102174U1 - Steuern und Anpassen von Zeitplänen in verteilten Sensorvorrichtungen

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Publication number: DE202019102174U1
Application number: DE202019102174.8U
Authority: DE
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2019-06-14
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: CN209824035U

Abstract

Sensorvorrichtung (10) einer Maschinenanlage (30), umfassend:
einen Sensor (18); und
eine Sender- und Empfängereinheit (14);
wobei die Sensorvorrichtung (10) eingerichtet ist zum:
Empfangen eines Zeitplans (24) mit einer Vielzahl von Einträgen von einer Gatewayvorrichtung (32) über die Sender- und Empfängereinheit (14), wobei jeder Eintrag angibt, wann die Maschinenanlage (30) in Betrieb ist;
Schalten der Sensorvorrichtung (10) in einen Ruhemodus gemäß dem Zeitplan (24), wenn die Maschinenanlage (30) nicht in Betrieb ist,
Schalten der Sensorvorrichtung (10) in einen Aktivmodus, wenn die Sensorvorrichtung (10) auf der Grundlage des Zeitplans (24) eine Messung durchführen muss;
Durchführen einer Messung mit dem Sensor (18) während des Aktivmodus;
Senden der Messung über die Sender- und Empfängereinheit (14) an die Gatewayvorrichtung (32);
Ermitteln von Betriebszeiten der Maschinenanlage (30) auf der Grundlage von Messungen, die durch den Sensor (18) und/oder einen weiteren Sensor (28) der Sensorvorrichtung (10), der sich vom Sensor (18) unterscheidet, durchgeführt werden, wobei die Messungen einen Betriebszustand der Maschinenanlage (30) angeben;
Aktualisieren des Zeitplans (24) in der Sensorvorrichtung (10) auf der Grundlage der ermittelten Betriebszeiten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung und eine die Sensorvorrichtung umfassende Maschinenanlage.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Einige Maschinenanlagen sind mit Sensorvorrichtungen versehen, die den Zustand der Maschinenanlagen und deren Funktion überwachen. Drahtlose Sensorvorrichtungen können den Vorteil aufweisen, dass sie weniger Verdrahtung durch die Maschinenanlagen hindurch benötigen und bereits in Gebrauch befindliche Maschinenanlagen mit weiteren Sensorvorrichtungen versehen werden können, die dann leicht installiert werden können.
Im Eisenbahntransport kann das Durchschnittsalter der Flotten mehr als 15 Jahre betragen. Bei der Nachrüstung und Instrumentierung derartiger Flotten können drahtlose Sensorvorrichtungen eine sehr attraktive Option sein. Beispielsweise können mehr als 100 Motoren vorhanden sein, die verschiedene Lüfter, Kompressoren und Pumpen bei einem überregionalen Zug antreiben und alle in einem unterschiedlichen Ausmaß von Bedeutung sind. Ein ausgefallener Druckluftkompressor kann zu einer fehlerhaften Funktion von Türen führen oder ein defekter Lüfter im Belüftungssystem kann dazu führen, dass ein Waggon nicht einsatzfähig ist, wobei in beiden Fällen unter Umständen Instandhaltungsmaßnahmen ergriffen werden müssen. Eine Installation von Sensoren, die verdrahtete Anschlüsse für Leistungs- und Datenübertragung benötigen, ist unter diesen Umständen eventuell unpraktisch.
Beispielsweise kann eine Sensorvorrichtung zur Ermittlung von Schwingungen eines Elektromotors verwendet werden, die anschließend zur Abschätzung eines Gesundheitszustands des Elektromotors genutzt werden können. Elektromotoren an einem Fahrzeug sind unter Umständen nicht jederzeit betriebsbereit. Es kann sogar sein, dass bestimmte Elektromotoren oder eine beliebige andere interessierende Komponente die meiste Zeit über nicht betriebsbereit ist. Es kann daher nützlich sein, die Sensorvorrichtungen nicht zu betreiben, wenn das Fahrzeug ebenfalls nicht in Betrieb ist. Dadurch kann Batterieleistung einer drahtlosen Sensorvorrichtung eingespart werden.
US 6 892 315 B1 betrifft ein einstellbares Mikrocontroller-Aktivierungsschema, das auf der Grundlage einer gemessenen Verzögerung einen programmierbaren Verzögerungswert kalibriert.
US 9 323 228 B2 betrifft ein Verfahren und ein Gerät zur Aktivierungssteuerung eines intelligenten Endgeräts durch Ermitteln, ob Aktivierungszeiten verzögert werden sollen.
US2014/274 181 A1 zeigt eine Feldgerätbaugruppe mit Feldgeräten, die über ein Gateway mit einem Host-Computer verbunden sind. Ein im Gateway gespeicherter Netzwerkmanager sendet an die Feldgeräte Inbetriebnahmeinformationen, die einen anpassungsfähigen Terminplan umfassen, der verschiedene Raten der Erfassung, Betätigung, Diagnose usw. angibt. Es wird angemerkt, dass der anpassungsfähige Terminplan angeben kann, dass die Erfassungsraten an Zeiträume wie z. B. Ferien angepasst werden können, in denen die Einrichtung geschlossen ist.
US 2009/046 675 A1 betrifft ein Verfahren zur zeitlichen Planung einer Kommunikation in einem Netzwerk. Beschrieben wird, wie die Kommunikation Zeitfenstern zugewiesen werden kann, damit Vorrichtungsterminpläne berücksichtigt werden.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, Leistung zur Leistungsversorgung von Sensorvorrichtungen einzusparen und Sensordaten nur zu sammeln, wenn diese relevant sind.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere beispielhafte Ausführungsformen sind aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Sensorvorrichtung einer Maschinenanlage. Die Sensorvorrichtung kann einen Sensor wie z. B. einen Schwingungssensor, einen Temperatursensor, einen akustischen Sensor usw. und eine Sender- und Empfängereinheit zum Senden von Messungen an andere Vorrichtungen und zum Empfangen von Informationen umfassen, wann Messungen durchgeführt werden müssen.
Die Maschinenanlage kann eine Vorrichtung sein, bei der die Sensorvorrichtung zum Ermitteln eines Zustands und/oder eines Gesundheitszustands der Maschinenanlage verwendet wird. Beispielsweise kann die Maschinenanlage ein Fahrzeug wie z. B. ein Zug oder ein Eisenbahnwaggon sein. Jedoch können auch andere Maschinenanlagen mit intermittierendem Betrieb mit einer derartigen Sensorvorrichtung versehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren: über die Sender- und Empfängereinheit Empfangen eines Zeitplans mit einer Vielzahl von Einträgen von einer Gatewayvorrichtung, wobei jeder Eintrag angibt, wann die Maschinenanlage in Betrieb ist; Schalten der Sensorvorrichtung in einen Ruhemodus, wenn die Maschinenanlage gemäß dem Zeitplan nicht in Betrieb ist, Schalten der Sensorvorrichtung in einen Aktivmodus, wenn die Sensorvorrichtung auf der Grundlage des Zeitplans eine Messung durchführen muss; Durchführen einer Messung mit dem Sensor während des Aktivmodus; und Senden der Messung über die Sender- und Empfängereinheit an die Gatewayvorri chtung.
Informationen über den intermittierenden Betrieb der Maschinenanlage können in Form eines Zeitplans bereitgestellt sein. Ein derartiger Zeitplan kann Einträge umfassen, die angeben, wann, d. h. zu welchen Zeiten, die Maschinenanlage in Betrieb bzw. nicht in Betrieb ist. Dieser Zeitplan kann in der Sensorvorrichtung gespeichert sein und zur Zeitplanung der Messungen verwendet werden. Nur zu Zeiten, zu denen der Zeitplan angibt, dass die Maschinenanlage in Betrieb ist, können Messungen durchgeführt werden. Zu Zeiten, zu denen der Zeitplan keinen Betrieb der Maschinenanlage angibt, und/oder zwischen Messungen kann die Sensorvorrichtung in einen Ruhemodus versetzt werden. Zu beachten ist, dass während eines Eintrags, der angibt, dass die Maschinenanlage in Betrieb ist, mehr als eine Messung durchgeführt werden kann.
Der Ruhemodus kann ein Betriebsmodus der Sensorvorrichtung mit verringertem Leistungsverbrauch sein. Während des Ruhemodus sind Teile der Sensorvorrichtung eventuell heruntergefahren und/oder können von einer Leistungsversorgung getrennt sein.
Der Aktivmodus kann ein Betriebsmodus der Sensorvorrichtung sein, bei dem die Sensorvorrichtung Messungen durchführt, diese Messungen bewertet und/oder die Messungen über die Sender- und Empfängereinheit an eine andere Vorrichtung wie z. B. die Gatewayvorrichtung sendet.
Der Zeitplan kann von einer Gatewayvorrichtung an die Sensorvorrichtung gesendet werden. Wie die Sensorvorrichtung kann die Gatewayvorrichtung ein Teil der Maschinenanlage sein. Die Gatewayvorrichtung kann eingerichtet sein, um die Sensorvorrichtung und weitere Sensorvorrichtungen mit einem Sensornetzwerk zu verbinden und/oder die Sensorvorrichtung mit einem weiteren System außerhalb der Maschinenanlage kommunikativ zu verbinden.
Die Sensorvorrichtung kann die Informationen im Zeitplan, die den intermittierenden Betrieb der Maschinenanlage betreffen, zur Zeitplanung einer Abfolge von Betriebsaktivitäten verwenden, die Ruhemodi und Aktivmodi umfassen. Ein Aktivierungsschema der Sensorvorrichtung kann mit der Verfügbarkeit eines Dispositionsterminplans oder Zeitplans für Betriebsaktivitäten der Maschinenanlage kombiniert werden. Mit dem Verfahren kann der Leistungsverbrauch der Sensorvorrichtung verringert werden und/oder Batteriewechselintervalle der Sensorvorrichtung können verlängert werden. Auch Batteriegrößen können verringert werden.
Das Verfahren umfasst ferner: Ermitteln von Betriebszeiten der Maschinenanlage durch die Sensorvorrichtung auf der Grundlage von Messungen, die durch den Sensor und/oder einen weiteren Sensor der Sensorvorrichtung durchgeführt werden, wobei die Messungen einen Betriebszustand der Maschinenanlage angeben; und Aktualisieren des Zeitplans in der Sensorvorrichtung auf der Grundlage der ermittelten Betriebszeiten. Eine Betriebszeit kann der Start oder der Stopp der Maschinenanlage sein. Betriebszustände der Maschinenanlage können beinhalten, ob die Maschinenanlage in Betrieb ist und ob die Maschinenanlage nicht in Betrieb ist.
Es kann sein, dass die Sensorvorrichtung den Zeitplan auf der Grundlage weiterer Informationen selbst aktualisieren kann, wenn die Sensorvorrichtung keinen aktualisierten Zeitplan empfängt und die Maschinenanlage nicht wie durch den Zeitplan vorgesehen in Betrieb ist. Die Sensorvorrichtung kann aus Sensordaten, d. h. Messungen, ermitteln, ob die Maschinenanlage in Betrieb ist, und dementsprechend Einträge im Zeitplan verschieben. Wenn beispielsweise die Maschinenanlage länger als beabsichtigt in Betrieb ist, können die folgenden Einträge zeitlich in die Zukunft verschoben werden.
Die Betriebszeiten der Maschinenanlage werden aus Messungen ermittelt, die durch die Sensorvorrichtung durchgeführt werden. Diese Messungen können Messungen der Sensorvorrichtung sein, die an die Gatewayvorrichtung gesendet werden. Diese Messungen können jedoch auch Messungen sein, die ausschließlich zum Ermitteln des Betriebszustands der Maschinenanlage verwendet werden, wie z. B. Schwingungsmessungen und/oder GPS-Messungen.
Die Betriebszeiten der Maschinenanlage können aus Messungen mit einem weiteren Sensor der Sensorvorrichtung ermittelt werden, der sich von dem Sensor unterscheidet, der die Messungen durchführt, die an die Gatewayvorrichtung gesendet werden. Die Messungen der weiteren Sensoren müssen nicht an die Gatewayvorrichtung gesendet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird beim Übergang in den Ruhemodus ein Zeitgeber der Sensorvorrichtung gestartet, wobei dieser Zeitgeber die Sensorvorrichtung in den Aktivmodus schaltet. Die Sensorvorrichtung kann aus dem Zeitplan den nächsten Zeitpunkt ermitteln, zu dem eine Messung durchgeführt werden muss, und dementsprechend einen Zeitgeber starten. Das Schalten zwischen dem Ruhemodus und dem Aktivmodus kann auf einem Zeitgeber beruhen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird während des Ruhemodus nur eine Watchdog-Schaltung der Sensorvorrichtung mit dem Zeitgeber mit Leistung versorgt. Andere Teile der Sensorvorrichtung wie z. B. eine Berechnungseinheit, die Sender- und Empfängereinheit, der Sensor usw. können durch die Watchdog-Schaltung von der Leistungsversorgung getrennt werden. Nachdem der Zeitgeber abgelaufen ist, kann die Watchdog-Schaltung diese Teile mit der Leistungsversorgung verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sendet die Gatewayvorrichtung einen aktualisierten Zeitplan an die Sensorvorrichtung, wenn sie von der Sensorvorrichtung eine Messung empfängt. Die Gatewayvorrichtung kann feststellen, dass die Sensorvorrichtung aktiv ist, wenn sie von der Sensorvorrichtung eine Messung empfängt. Die Sensorvorrichtung kann nach dem Senden der Messung an das Gateway eine Zeit lang warten, bis sie in den Ruhemodus zurückkehrt. Während dieser Zeit kann der Zeitplan an die Sensorvorrichtung gesendet werden. Der Zeitplan kann ein aktualisierter Zeitplan sein und es kann ein rollierender Horizont realisiert sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren ferner: Ermitteln von Messzeiten aus den Einträgen des Zeitplans; und Versetzen der Sensorvorrichtung in den Ruhemodus und Aktivieren der Sensorvorrichtung gemäß den ermittelten Messzeiten. Die Sensorvorrichtung oder die Gatewayvorrichtung kann aus dem Zeitplan Messzeiten ermitteln. Beispielsweise können während eines Eintrags des Zeitplans, der einen Betrieb der Maschinenanlage angibt, regelmäßig Messungen durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Sender- und Empfängereinheit der Sensorvorrichtung mit einer Gatewayvorrichtung der Maschinenanlage kommunikativ verbunden, wobei die Gatewayvorrichtung mit einem Koordinierungssystem kommunikativ verbunden ist. Das Koordinierungssystem kann sich außerhalb der Maschinenanlage befinden und/oder durch eine Cloud-Computing-Einrichtung bereitgestellt sein. Beispielsweise kann es sich um ein Koordinierungssystem einer Flotte von Fahrzeugen handeln, wenn die Maschinenanlage ein Fahrzeug ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt das Koordinierungssystem den Zeitplan und sendet den Zeitplan an die Gatewayvorrichtung. Die Gatewayvorrichtung kann verwendet werden, um Informationen über den intermittierenden Betrieb der Maschinenanlage zu empfangen und zu speichern und diese Informationen anschließend zur Sensorvorrichtung zu kommunizieren.
Bei einer Flotte von Fahrzeugen kann das Koordinierungssystem ein Flottendispositionssystem sein. Das Dispositionssystem kann mit der Gatewayvorrichtung kommunikativ verbunden sein und die Gatewayvorrichtung kann mit der Sensorvorrichtung kommunikativ verbunden sein. Die Maschinenanlage kann mehrere drahtlose Sensorvorrichtungen pro Gatewayvorrichtung und/oder mehreren Gateways umfassen.
Bei einem Fahrzeug kann die Sensorvorrichtung zu Zeiten aktiviert werden, die wahrscheinlich entweder Übergangsoperationen wie z. B. der Beschleunigung ab dem Verlassen eines Haltepunkts und/oder der Abbremsung ab dem Annähern an einen Haltepunkt und/oder stationären Operationen wie z. B. dem Fahren mit konstanter Geschwindigkeit in der Mitte zwischen zwei Haltepunkten entsprechen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird durch die Gatewayvorrichtung aus dem Zeitplan ein Aktivierungsterminplan ermittelt und an die Sensorvorrichtung gesendet, wobei der Aktivierungsterminplan Messzeiten für Messungen umfasst, die durch die Sensorvorrichtung durchzuführen sind.
Im Allgemeinen kann der Aktivierungsterminplan an die überwachte Bedingung und/oder den überwachten Zustand der Maschinenanlage oder der Komponente der Maschinenanlage angepasst werden, die bzw. der aus den Messungen ermittelt wird. Statistische Verfahren und Ausfallmodusanalysetechniken können verwendet werden, indem z. B. nicht häufige Messungen von einer Komponente in sehr gutem Zustand, sondern häufigere Messungen von Komponenten in einem relativ verschlechterten Zustand genommen werden.
Der Aktivierungsterminplan kann auch reine Aktivierungszeiten umfassen, während denen die Sensorvorrichtung nicht für Messungen aktiviert wird, sondern beispielsweise nur zum Übertragen von Daten und/oder zum Ermitteln nächster Aktivierungszeiten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegen die Messungen während einer Betriebszeit der Maschinenanlage in einem ersten Bereich, und während einer Stillstandszeit der Maschinenanlage, d. h. einer Zeit, in der die Maschinenanlage nicht in Betrieb ist, liegen die Messungen in einem zweiten Bereich. Beispielsweise können die Messungen Strom- und/oder Spannungsmessungen sein. Wenn die Maschinenanlage nicht in Betrieb ist, können der gemessene Strom und/oder die gemessene Spannung im Wesentlichen 0 sein, d. h. unter einem bestimmten Wert liegen. Wenn die Maschinenanlage in Betrieb ist, können der Strom und/oder die Spannung über einem bestimmten Wert liegen.
Die Entscheidung darüber, ob die Maschinenanlage in Betrieb ist oder nicht, kann auf einem Vergleich der Messungen mit einem ersten und zweiten Bereich beruhen. Eine derartige Entscheidung kann durch die Sensorvorrichtung selbst vorgenommen werden.
Wenn ein tatsächlicher Eintrag des Zeitplans angibt, dass die Maschinenanlage in Betrieb ist, und die Messungen angeben, dass die Maschinenanlage während des Eintrags den Betrieb gestoppt hat und/oder den Betrieb gestartet hat, werden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der tatsächliche Eintrag und/oder folgende Einträge aus dem Zeitplan entfernt und/oder im Zeitplan entsprechend verschoben. Wenn beispielsweise der Betrieb der Maschinenanlage während des tatsächlichen Eintrags startet, können der Start und/oder das Ende des tatsächlichen Eintrags um die Differenz zwischen dem gemäß dem Eintrag geplanten Start und dem durch die Messungen angegebenen wirklichen Start verschoben werden. Analog hierzu können der Start und/oder das Ende des tatsächlichen Eintrags um die Differenz zwischen dem gemäß dem Eintrag geplanten Ende und dem durch die Messungen angegebenen wirklichen Ende verschoben werden, wenn der Betrieb der Maschinenanlage während des tatsächlichen Eintrags stoppt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der weitere Sensor ein Sensor, der zum Ermitteln einer Bewegung mindestens eines Teils der Maschinenanlage eingerichtet ist. Der weitere Sensor kann ein Schwingungssensor sein. Im Falle eines Fahrzeugs kann der weitere Sensor ein GPS-Sensor sein. Sobald der GPS-Sensor eine Bewegung der Sensorvorrichtung anzeigt, kann angenommen werden, dass das Fahrzeug in Betrieb ist. Eine GPS-Position kann durch die Sensorvorrichtung zu jeder Aktivierungszeit und/oder Messzeit oder zu angegebenen Aktivierungszeiten und/oder Messzeiten erhalten werden. Intern kann die Sensorvorrichtung selbst den Aktivierungsterminplan und/oder Messungsterminplan aktualisieren, um Verzögerungen, Verkehrs- und andere Zeitplanstörungen auszugleichen.
Im Allgemeinen können Wiederherstellungsmaßnahmen durchgeführt werden, wenn die Sensorvorrichtung keine Verbindung zur Gatewayvorrichtung aufbauen kann und/oder wenn die Sensorvorrichtung aktiviert wird, um Messungen durchzuführen, und erkennt, dass die Maschinenanlagen nicht in Betrieb ist. Eine mögliche Wiederherstellungsmaßnahme kann darin bestehen, zu einem periodischen Betriebsschema und/oder in einen Lauschmodus zurückzukehren und/oder dem zuvor kommunizierten Aktivierungsterminplan zu folgen und/oder in einer beliebigen Kombination beliebiger dieser Wiederherstellungsmaßnahmen.
Des Weiteren kann ein Ursachenzusammenhang zwischen Komponenten der Maschinenanlage genutzt werden, um einen optimierten Aktivierungsterminplan für mehrere Sensorvorrichtungen zu berechnen. Wenn beispielsweise bei einer Komponente ein Ausfall oder eine Verschlechterung erkannt wird und zu erwarten ist, dass infolgedessen Ausfälle und Verschlechterungen bei anderen Komponenten auftreten können, kann der Aktivierungsterminplan der zu den anderen Komponenten gehörenden Sensorvorrichtungen intensiviert werden, d. h., die Intervalle zwischen Messzeiten können verkürzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Maschinenanlage ein Fahrzeug und der Zeitplan wird aus einem Betriebsterminplan des Fahrzeugs erzeugt. Wie bereits erwähnt, kann ein Dispositionssystem als Koordinierungssystem für eine Flotte von Fahrzeugen einen Zeitplan für jedes Fahrzeug erzeugen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm zum Steuern einer Sensorvorrichtung, das bei Ausführung durch einen Prozessor eingerichtet ist, um die Schritte des oben und im Folgenden beschriebenen Verfahrens auszuführen, und ein computerlesbares Medium, in dem ein derartiges Computerprogramm gespeichert ist. Beispielsweise kann das Computerprogramm durch Datenverarbeitungseinheiten der Sensorvorrichtung, der Gatewayvorrichtung und/oder des Koordinierungssystems ausgeführt werden.
Ein computerlesbares Medium kann eine Diskette, eine Festplatte, eine USB-Speichervorrichtung (USB = Universal Serial Bus), ein RAM (Random Access Memory, Direktzugriffsspeicher), ein ROM (Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher), ein EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory, löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) oder ein FLASH-Speicher sein. Ein computerlesbares Medium kann auch ein Datenkommunikationsnetzwerk sein, z. B. das Internet, das das Herunterladen eines Programmcodes ermöglicht. Im Allgemeinen kann das computerlesbare Medium ein nichtflüchtiges oder ein flüchtiges Medium sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung, die einen Sensor und eine Sender- und Empfängereinheit umfasst. Die Sensorvorrichtung kann des Weiteren eine Datenverarbeitungseinheit zum Durchführen zumindest eines Teils des oben und im Folgenden beschriebenen Verfahrens umfassen.
Die Sensorvorrichtung kann eine Watchdog-Schaltung mit einem Zeitgeber umfassen, die im aktivierten Zustand die anderen Teile der Sensorvorrichtung von einer Leistungsversorgung der Sensorvorrichtung wie z. B. einer Batterie trennt und die bei abgelaufenem Zeitgeber die anderen Teile der Sensorvorrichtung wieder mit der Leistungsversorgung verbindet.
Die Sensorvorrichtung kann eine Batterie als Leistungsversorgung umfassen. Zu beachten ist, dass auch Sensorvorrichtungen mit einer drahtgebundenen Leistungsversorgung ebenfalls mit dem Verfahren Leistung sparen können.
Die Sender- und Empfängereinheit kann zur drahtlosen Kommunikation wie z. B. Bluetooth, Lora usw. eingerichtet sein.
Die Sensorvorrichtung kann auch drahtlos sein, d. h. möglicherweise keine Kabelverbindung zur Daten- und Leistungsübertragung aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Sensorvorrichtung, wahlweise zusammen mit der Gatewayvorrichtung und dem Koordinierungssystem, zum Durchführen des oben und im Folgenden beschriebenen Verfahrens eingerichtet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Maschinenanlage, die eine oder mehrere oben und im Folgenden beschriebene Sensorvorrichtungen und eine Gatewayvorrichtung umfasst, die zum Senden eines Zeitplans an die Sensorvorrichtung eingerichtet ist, wenn sie von der Sensorvorrichtung eine Messung empfängt. Wie bereits erwähnt, kann die Maschinenanlage ein Fahrzeug wie z. B. ein landgestütztes Transportsystem sein.
Es kann sein, dass sich die Gatewayvorrichtung auf demselben Fahrzeug wie die Sensorvorrichtung befindet, aber es kann auch sein, dass sich die Gatewayvorrichtung an einem Depotstandort befindet und sie die erfassten Daten sammelt und die Zeitpläne und/oder Aktivierungsterminpläne überträgt, sobald sich das Fahrzeug im Depot befindet.
Es versteht sich, dass Merkmale des oben und im Folgenden beschriebenen Verfahrens Merkmale der Sensorvorrichtung und/oder der Maschinenanlage, wie oben und im Folgenden beschrieben, sein können und umgekehrt.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen erläutert und deutlich.
Figurenliste
Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden Text unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen ausführlicher erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.

1 zeigt schematisch eine Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt schematisch eine Maschinenanlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 veranschaulicht einen Teil eines Verfahrens zum Steuern einer Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 veranschaulicht einen weiteren Teil eines Verfahrens zum Steuern einer Sensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutungen sind in zusammengefasster Form in der Liste der Bezugszeichen aufgeführt. Im Prinzip sind identische Teile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Sensorvorrichtung 10, die eine Datenverarbeitungseinheit 12, eine Sender- und Empfängereinheit 14, eine Watchdog-Schaltung 16 mit Zeitgeber, einen Sensor 18 und eine Batterie 20 umfasst. Alle Teile 12 bis 20 der Sensorvorrichtung 10 können in einem gemeinsamen Gehäuse 22 untergebracht sein, das an einer Komponente einer Maschinenanlage angebracht sein kann.
Die Datenverarbeitungseinheit 12 kann einen Prozessor umfassen, in dem ein Computerprogramm zum Steuern der Sensorvorrichtung 10 ausgeführt wird. Über die Sender- und Empfängereinheit 14, bei der es sich um eine drahtlose Sender- und Empfängereinheit handeln kann, die zum Beispiel auf Funk oder Infrarot beruht, kann die Datenverarbeitungseinheit 12 einen Zeitplan 24 empfangen, in dem Betriebszeiten der Maschinenanlage angegeben sind. Dieser Zeitplan 24 kann in der Datenverarbeitungseinheit 12 gespeichert werden.
Aus dem Zeitplan 24 kann ein Aktivierungsterminplan 26 ermittelt werden, der ebenfalls in der Datenverarbeitungseinheit 12 gespeichert werden kann. Im Terminplan 26 sind Zeiten und/oder Zeitintervalle gespeichert, wann die Sensorvorrichtung in einen Ruhemodus zu schalten ist, wann die Sensorvorrichtung in einen Aktivmodus zu schalten ist und/oder wann Messungen durchgeführt werden müssen.
Wenn im Terminplan 26 eine Zeit zum Übergehen in den Ruhemodus erreicht wurde, startet die Datenverarbeitungseinheit 12 den Zeitgeber in der Watchdog-Schaltung 16, die daraufhin die Komponenten 14, 18 von der Batterie 20 trennt. Nachdem der Zeitgeber abgelaufen ist, verbindet die Watchdog-Schaltung 16 die Komponenten 14, 18 wieder mit der Batterie 20. Sofern im Terminplan 26 codiert, kann mit dem Sensor 18 eine Messung durchgeführt werden, und die Messung kann über die Sender- und Empfängereinheit 14 an eine weitere Vorrichtung gesendet werden. Beispielsweise kann der Sensor 18 ein Schwingungssensor, akustischer Sensor, Temperatursensor, elektromagnetischer Sensor usw. sein.
Es kann sein, dass die Sensorvorrichtung 10 einen weiteren Sensor 28 umfasst, z. B. einen GPS-Sensor, der zum Ermitteln von Betriebszeiten der Maschinenanlage verwendet werden kann, an der die Sensorvorrichtung 10 angebracht ist.
2 zeigt ein Beispiel einer derartigen Maschinenanlage 30 in Form eines Fahrzeugs, beispielsweise des Waggons eines Zuges. Die Maschinenanlage 30 umfasst eine Vielzahl von Sensorvorrichtungen 10, die an mehreren Komponenten der Maschinenanlage wie z. B. an Elektromotoren, Pumpen, Leitungen usw. angebracht sein können. Die Messungen der Sensorvorrichtungen 10 können zum Ermitteln eines Zustands und/oder eines Gesundheitszustands der jeweiligen Komponente der Maschinenanlage verwendet werden.
Die Maschinenanlage 30 umfasst des Weiteren eine Gatewayvorrichtung 32, die kommunikativ mit jeder Sensorvorrichtung 10 verbunden ist. Die Kommunikation kann drahtlos und/oder über die Sender- und Empfängereinheit 14 erfolgen. Außerdem kann die Gatewayvorrichtung 32 eine Gateway-Datenverarbeitungseinheit und eine Gateway-Sender- und Empfängereinheit ähnlich wie die Sensorvorrichtung 10 umfassen. Es kann sein, dass die Gatewayvorrichtung 32 und/oder die Sensorvorrichtung 10 einen Zeitgeber und/oder einen Taktgeber umfasst bzw. umfassen. Diese Zeitgeber und/oder Taktgeber können beispielsweise über die Kommunikationsverbindung synchronisiert werden.
Die Gatewayvorrichtung 32 ist des Weiteren kommunikativ mit einem Koordinierungssystem 34 verbunden, das beispielsweise ein Dispositionssystem einer Flotte von Fahrzeugen sein kann. Das Koordinierungssystem 34 kann einen Zeitplan 24 für eine oder mehrere Maschinenanlagen 30 ermitteln. Im Falle einer Flotte von Fahrzeugen kann der Zeitplan 24 auf der Grundlage eines Betriebsplans für die Fahrzeuge ermittelt werden. Das Koordinierungssystem kann ermitteln, welches Fahrzeug von einem Ziel zu einem anderen gefahren werden kann und welche die entsprechenden Start- und Ankunftszeiten sind. Aus diesen Zeiten kann der Zeitplan 24 für jedes Fahrzeug 40 ermittelt werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das durch die Gatewayvorrichtung 32 durchgeführt werden kann.
In Schritt S10 empfängt die Gatewayvorrichtung 32 den neuesten Zeitplan 24 vom Koordinierungssystem 34, z. B. von einem Flottendispositionssystem. Beispielsweise können auf der Grundlage von Informationen über die Positionen der Fahrzeuge 30 neue Ankunfts- und Abfahrtszeiten für jedes Fahrzeug 30 ermittelt werden, die zum Erzeugen der Zeitpläne 24 für jedes Fahrzeug 30 verwendet werden können.
In Schritt S12 berechnet die Gatewayvorrichtung 32 auf der Grundlage des Zeitplans 24 für eine oder mehrere der Sensorvorrichtungen 10 einen Aktivierungsterminplan 26. Beispielsweise können während jedes Eintrags des Zeitplans 24, in dem die Maschinenanlage 30 in Betrieb ist, regelmäßig Messungen einer Sensorvorrichtung 10 durchgeführt werden.
In Schritt S14 wird der Aktivierungsterminplan 26 in der Gatewayvorrichtung 32 gespeichert.
Die Schritte S12 und S14 können alternativ durch die entsprechende Sensorvorrichtung 10 durchgeführt werden, die den entsprechenden Zeitplan empfängt (siehe unten). In diesem Fall kann der Aktivierungszeitplan in Schritt S14 in der Sensorvorrichtung 10 gespeichert werden.
In Schritt S16 wartet die Gatewayvorrichtung 32 darauf, dass eine oder mehrere Sensorvorrichtung(en) 10 online verbunden wird bzw. werden. Die Gatewayvorrichtung 32 kann erkennen, dass eine Sensorvorrichtung 10 online ist, wenn die Sensorvorrichtung 10 Messdaten an die Gatewayvorrichtung 32 sendet.
In Schritt S18 empfängt die Sensorvorrichtung 32 Messdaten von der Sensorvorrichtung 10. Die Messdaten können anschließend durch eine weitere Vorrichtung in der Maschinenanlage ausgewertet und/oder an das Koordinierungssystem 34 gesendet werden.
In Schritt S20 überträgt die Gatewayvorrichtung 32 den Zeitplan 24 und/oder den Aktivierungsterminplan 26 an die betreffende(n) Sensorvorrichtung(en) 10.
Die Schritte S10 bis S20 können in regelmäßigen Abständen wiederholt werden; oder sie können in unregelmäßigen Abständen wiederholt werden.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das durch jede Sensorvorrichtung 10 durchgeführt werden kann, wenn die Gatewayvorrichtung 32 das Verfahren von 3 durchführt.
In Schritt S22 initialisiert die Sensorvorrichtung 10 den Zeitgeber der Watchdog-Schaltung 16 entsprechend einem gespeicherten Aktivierungsterminplan 26. Es kann angenommen werden, dass der Aktivierungsterminplan 26 stets vorliegt. In dem Fall, in dem kein Zeitplan 24 und/oder kein Aktivierungsterminplan 26 in der Sensorvorrichtung 10 vorliegt bzw. vorliegen, kann die Sensorvorrichtung 10 in einen eigenständigen Betriebsmodus schalten, in dem beispielsweise Messungen in regelmäßigen Abständen geplant sind.
In Schritt S24 geht die Sensorvorrichtung 10 in den Ruhemodus über. Beispielsweise kann die Watchdog-Schaltung alle anderen Teile der Sensorvorrichtung 10 von der Leistungsversorgung trennen, z. B. von der Batterie 20.
In Schritt S26 wird die Sensorvorrichtung 10 aktiviert, nachdem der Zeitgeber abgelaufen ist. Die Watchdog-Schaltung kann alle anderen Teile der Sensorvorrichtung 10 wieder mit der Leistungsversorgung verbinden.
In Schritt S28 führt die Sensorvorrichtung 10 eine Messung durch, sammelt die Messdaten und überträgt die Messdaten an die Gatewayvorrichtung 32.
In Schritt S30 empfängt die Sensorvorrichtung 10 den Zeitplan 24 und/oder den Aktivierungsterminplan 26 von der Gatewayvorrichtung 32. Wie oben erwähnt, kann der Aktivierungsterminplan 26 auch durch die Sensorvorrichtung 10 selbst ermittelt werden.
Es kann sein, dass die Sensorvorrichtung 10 in einen eigenständigen Betriebsmodus schaltet, wenn keine Kommunikation mit der Gatewayvorrichtung 32 hergestellt werden kann und/oder wenn das Ende des Zeitplans 24 und/oder des Aktivierungsterminplans 26 von der Gatewayvorrichtung 32 erreicht ist.
Des Weiteren kann die Sensorvorrichtung 10 den Zeitplan 24 und/oder den Aktivierungsterminplan 26 gemäß den gemessenen Betriebszeiten der Maschinenanlage 30 aktualisieren. Diese Betriebszeiten können aus den Messdaten des Sensors 18 und/oder des weiteren Sensors 28 ermittelt werden.
In Schritt S32 speichert die Sensorvorrichtung den Zeitplan 24 und/oder den Aktivierungsterminplan 26, die anschließend in Schritt S22 zum Initialisieren des Zeitgebers verwendet werden können.
Die Schritte S22 bis S32 können in regelmäßigen Abständen wiederholt werden; oder sie können in unregelmäßigen Abständen wiederholt werden.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung ausführlich veranschaulicht und beschrieben wurde, sind diese Abbildung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als einschränkend zu verstehen; die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Varianten der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann nach dem Lesen der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche bei der praktischen Umsetzung der beanspruchten Erfindung denkbar und realisierbar. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ weitere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein/eine“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine einzelne Steuereinheit oder eine andere Einheit können die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen erwähnter Elemente erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander abhängigen unterschiedlichen Ansprüchen erneut aufgeführt sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Alle Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung des Schutzbereichs zu verstehen.
Bezugszeichenliste

10: Sensorvorrichtung
12: Datenverarbeitungseinheit
14: Sender- und Empfängereinheit
16: Watchdog-Schaltung mit Zeitgeber
18: Sensor
20: Batterie
22: Gehäuse
24: Zeitplan
26: Aktivierungsterminplan
28: weiterer Sensor
30: Maschinenanlage/Fahrzeug
32: Gatewayvorrichtung
34: Koordinierungssystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6892315 B1 [0005]
US 9323228 B2 [0006]
US 2014274181 A1 [0007]
US 2009046675 A1 [0008]

Claims

Sensorvorrichtung (10) einer Maschinenanlage (30), umfassend: einen Sensor (18); und eine Sender- und Empfängereinheit (14); wobei die Sensorvorrichtung (10) eingerichtet ist zum: Empfangen eines Zeitplans (24) mit einer Vielzahl von Einträgen von einer Gatewayvorrichtung (32) über die Sender- und Empfängereinheit (14), wobei jeder Eintrag angibt, wann die Maschinenanlage (30) in Betrieb ist; Schalten der Sensorvorrichtung (10) in einen Ruhemodus gemäß dem Zeitplan (24), wenn die Maschinenanlage (30) nicht in Betrieb ist, Schalten der Sensorvorrichtung (10) in einen Aktivmodus, wenn die Sensorvorrichtung (10) auf der Grundlage des Zeitplans (24) eine Messung durchführen muss; Durchführen einer Messung mit dem Sensor (18) während des Aktivmodus; Senden der Messung über die Sender- und Empfängereinheit (14) an die Gatewayvorrichtung (32); Ermitteln von Betriebszeiten der Maschinenanlage (30) auf der Grundlage von Messungen, die durch den Sensor (18) und/oder einen weiteren Sensor (28) der Sensorvorrichtung (10), der sich vom Sensor (18) unterscheidet, durchgeführt werden, wobei die Messungen einen Betriebszustand der Maschinenanlage (30) angeben; Aktualisieren des Zeitplans (24) in der Sensorvorrichtung (10) auf der Grundlage der ermittelten Betriebszeiten.
Sensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Zeitgeber; wobei beim Übergehen in den Ruhemodus der Zeitgeber der Sensorvorrichtung (10) gestartet wird, wobei die Sensorvorrichtung (10) in den Aktivmodus geschaltet wird, wenn der Zeitgeber abgelaufen ist; wobei während des Ruhemodus nur eine Watchdog-Schaltung (16) der Sensorvorrichtung (10) mit dem Zeitgeber mit Leistung versorgt wird.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eingerichtet ist zum: Ermitteln von Messzeiten aus den Einträgen des Zeitplans (24); Versetzen der Sensorvorrichtung (10) in den Ruhemodus und Aktivieren der Sensorvorrichtung (10) gemäß den ermittelten Messzeiten.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während einer Betriebszeit der Maschinenanlage (30) die Messungen in einem ersten Bereich liegen und die Messungen während einer Stillstandszeit der Maschinenanlage (30) in einem zweiten Bereich liegen, wobei die Entscheidung darüber, ob die Maschinenanlage (30) in Betrieb ist oder nicht, auf einem Vergleich der Messungen mit dem ersten und zweiten Bereich beruht.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn ein tatsächlicher Eintrag des Zeitplans (24) angibt, dass die Maschinenanlage (30) in Betrieb ist, und die Messungen angeben, dass die Maschinenanlage (30) während des Eintrags den Betrieb gestoppt hat und/oder den Betrieb gestartet hat, der tatsächliche Eintrag und/oder folgende Einträge aus dem Zeitplan (24) im Zeitplan (24) entsprechend verschoben werden.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der weitere Sensor (28) ein Sensor ist, der zum Ermitteln einer Bewegung mindestens eines Teils der Maschinenanlage (30) eingerichtet ist.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maschinenanlage (30) ein Fahrzeug ist und der Zeitplan (24) aus einem Betriebsterminplan des Fahrzeugs (30) erzeugt wird.
Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorvorrichtung (10) eine Batterie (20) umfasst; wobei die Sender- und Empfängereinheit (14) drahtlos ist.
Maschinenanlage (30), umfassend: eine Sensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; eine Gatewayvorrichtung (32), die zum Senden eines Zeitplans (24) an die Sensorvorrichtung (10) eingerichtet ist, wenn sie von der Sensorvorrichtung (10) eine Messung empfängt.
Maschinenanlage (30) nach Anspruch 9, wobei die Gatewayvorrichtung (32) einen aktualisierten Zeitplan (24) an die Sensorvorrichtung (10) sendet, wenn sie von der Sensorvorrichtung (10) eine Messung empfängt.
Maschinenanlage (30) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Sender- und Empfängereinheit (14) der Sensorvorrichtung (10) kommunikativ mit der Gatewayvorrichtung (32) der Maschinenanlage (30) verbunden ist, wobei die Gatewayvorrichtung (32) kommunikativ mit einem Koordinierungssystem (34) verbunden ist, wobei das Koordinierungssystem (34) den Zeitplan (24) erzeugt und den Zeitplan (24) an die Gatewayvorrichtung (32) sendet.
Maschinenanlage (30) nach Anspruch 9 oder 10, wobei durch die Gatewayvorrichtung (32) aus dem Zeitplan (24) ein Aktivierungsterminplan (26) ermittelt und an die Sensorvorrichtung (10) gesendet wird, wobei der Aktivierungsterminplan (26) Messzeiten für Messungen umfasst, die durch die Sensorvorrichtung (10) durchzuführen sind.