DE3815691A1

DE3815691A1 - Sicherheitsalarmvorrichtung und ihre verwendung fuer energieumwandlungsanlagen

Info

Publication number: DE3815691A1
Application number: DE19883815691
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Reiss; Joachim Benemann
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Priority date: 1988-05-07
Filing date: 1988-05-07
Publication date: 1989-11-16
Also published as: DE3815691C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsalarmvorrichtung mit einer an der zu sichernden Station vorgesehenen elektrischen Warneinrichtung, welche einen unabhängigen Stromerzeuger mit strahlungs- oder thermoelektrischem Energieumwandler, einen Sensor und einen signalerzeugen den Sender, der im Nichtalarmzustand ein permanentes Signal aussendet, aufweist, mit einem Empfänger für das durch den Sender erzeugte Signal und mit einer durch den Empfänger beaufschlagten Alarmeinrichtung.

Aus der DE-PS 32 43 161 ist eine Sicherheitsalarmvor richtung der vorstehend angegebenen Art bekannt, bei der zur Stromversorgung der zum Sichern von Fenstern, Türen oder dgl. dienenden elektrischen Warneinrichtung z.B. eine Solarzelle verwendet wird. Ein Sichern einer vor zugsweise mehrere Solarzellen in Form eines Modulverbun des aufweisenden Solarenergieumwandlungsanlage oder dgl. als solcher ist dabei weder möglich noch vorgesehen.

Die DE-AS 29 39 494 zeigt Sicherungsanlagen ähnlicher Art mit zusätzlichem Sabotagemelder, die EP-OS 02 10 243 durch Solarzellen versorgte Signalbojen oder dgl., die WO 86/04 132 selbstaufladende Solarbatterien, wie sie bei photovoltaischen Anlagen häufig verwendet werden.

Es hat sich gezeigt, daß Solarenergieumwandlungsanlagen, insbesondere photovoltaische Solarmodule, die inzwischen vielfach in den unterschiedlichsten Bereichen der Tech nik zum Umwandeln von Solarenergie in elektrischen Strom verwendet werden, ein begehrtes Ziel für Diebe und Agressoren sind, so daß ein Schutz beziehungsweise eine Sicherung durch Sicherheitsalarmvorrichtung oder dgl. nicht nur wünschenswert, sondern notwendig ist. Insbe sondere sind dabei Solarenergieumwandlungsanlagen ge fährdet, die ohne Bedienungspersonal in unbewohnten, ab gelegenen Gebieten eingesetzt werden, wie z. B. Wüsten, Meeresoberflächen, Berggipfel etc. Aber auch Solarener gieumwandlungsanlagen an Solarbaken zur Absicherung von z.B. (Straßen-) Baustellen sind gefährdet, wie dies bei spielsweise auch in der Zeitschrift "ADAC-Motorwelt" 11/86 beschrieben ist. Abgesehen von den nicht unerhe blichen Kosten für derartige Anlagen ist deren Entwen dung bzw. Zerstörung oft mit sicherheitstechnischen Fol gen verbunden, da photovoltaische Energieumwandler in zwischen z. B. zur Versorgung von kathodischen Korrosi onsschutzanlagen für Ölpipelines, von Leuchttürmen und -bojen und von Nachrichtenübertragungsanlagen und Fern sprech-/Fernschreibrelaisstationen verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicher heitsalarmvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaf fen, welche zum Schutz von Energieumwandlungsanlagen der vorstehend beschriebenen Art gegen Entwendung, mit zu sätzlicher Überwachungsmöglichkeit für den einwandfreien Betrieb, geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der unabhängige Stromerzeuger der elektrischen Warn einrichtung aus mindestens einem Element der Energieum wandlungsanlage besteht.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Stromerzeuger und den Sender umfassende Schaltungsanordnung als Ruhestrom kreis ausgebildet ist.

Ferner schlägt die Erfindung vor, daß der Sensor aus dem den Stromerzeuger und den Sender umfassenden Sensorruhe stromkreis mit zusätzlicher Standortsicherung besteht.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Warneinrichtung eine wieder aufladbare elektrische Speichereinrichtung in der Stromführung zwischen dem Stromerzeuger und dem Sender aufweist.

Die Erfindung sieht auch vor, daß der Stromerzeuger alle Elemente der Energieumwandlungsanlage umfaßt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stromerzeuger ein einziges, se parat geschaltetes Element der Energieumwandlungsanlage umfaßt.

Nach der Erfindung ist eine bevorzugte Ausführungsform ferner gekennzeichnet durch eine in den Modulverbund der Energieumwandlungsanlage geschaltete Sensorruhestrom kreis-Leiterschleife.

Auch kann bei der Erfindung vorgesehen sein, daß der Empfänger als Alarmzentrale zur Überwachung des zeitge rechten Betriebszustandes des Sensorruhestromkreises ausgebildet ist.

Die Erfindung schlägt auch vor, daß dem Empfänger eine Referenzzelle oder dgl. zugeordnet ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Energieumwandlungsanla ge und dem hiervon versorgten Verbraucher, wie z.B. Pum pe, Radaranlage oder dgl., ein durch den Sender über wachbarer Verbraucherruhestromkreis geschaltet ist.

Auch kann erfindungsgemäß ein in den Senderruhestrom kreis geschalteter Zeitsensor zur Alarmauslösung bei Wegfall der Energiezufuhr durch den Stromerzeuger zu Zeiten, in denen dieser die Solarenergieeinstrahlung in elektrischen Strom umwandeln müßte, vorgesehen sein.

Schließlich ist Gegenstand der Erfindung auch die Ver wendung der Sicherheitsalarmvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche als selbstversorgender Alarmmel der für ein untrennbar damit verbundenes Objekt.

Erfindungsgemäß wird ferner auch eine derartige Verwen dung zum Sichern einer in der Station befindlichen Strahlungs- oder Thermoenergieumwandlungsanlage mit ei nem oder mehreren energieumwandelnden Elementen, insbe sondere bei Solarenergieanlagen in Modulbauweise mit ei ner Vielzahl von Solarzellen oder dergleichen vorge schlagen.

Natürlich können bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sicherheitsalarmvorrichtung auch mehrere Stationen mit ggf. mehreren elektrischen Warneinrichtungen vorgesehen sein, die ggf. jeweils einen unabhängingen Stromerzeuger mit strahlungs- oder thermoelektrischen Energieumwand ler, wie Solarzelle, Photoelement oder Thermosäule, auf weisen können. Das Ruhesignal kann ggf. gepulst sein, wobei es insbesondere möglich ist, daß insgesamt ein zentraler Empfänger für das bzw. die durch den bzw. die Sender erzeugte(n) Signal(e) vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zu grunde, daß es gelingt, Solarenergieumwandlungsanlagen oder dgl. zuverlässig gegen Diebstahl zu schützen, bei geeigneter zweckentsprechender Weiterbildung auch deren Betriebszustand zu überwachen, in dem eines oder mehrere der stromerzeugenden Elemente, ggf. auch ein separat für diesen Zweck vorgesehenes Einzelelement, in einen stand ortgesicherten Ruhestromkreis, den Sensorruhestromkreis, unter Einschluß des den Empfänger beaufschlagenden Sen ders der elektrischen Warneinrichtung eingeschaltet wird. Bei Diebstahl, Beschädigung oder allgemein bei Ausfall der Energieumwandlungsanlage wird ein ggf. an den zentralen Empfänger übertragbarer Alarm ausgelöst, wobei der Empfänger vorzugsweise als Alarmzentrale aus gebildet ist, die zur Überwachung des zeitgerechten Be triebszustandes der betreffenden Energieumwandlungsanla ge dient. Die Sicherheitsalarmvorrichtung ist so ausge legt, daß Alarm ausgelöst wird, wenn der von dem Strom erzeuger kontinuierlich erzeugte Ruhestrom, der in dem Sensorruhestromkreis fließt, unterbrochen wird. Der Alarm wird andererseits auch ausgelöst, wenn die u.a. standortsichernde Verbindung zwischen der Energieumwand lungsanlage und dem Standort (Fundament, Gestell) unter brochen wird. Der Empfänger bzw. die Alarmzentrale ist so ausgebildet, daß ggf. auch über Fernabfrage der Be triebszustand der Energieumwandlungsanlage überprüft werden kann. Durch entsprechende wieder aufladbare elek trische Speichereinrichtungen ist dafür gesorgt, daß bei verminderter oder nicht vorhandener Sonnenstrahlung die Energieversorgung der Sicherheitsalarmvorrichtung auf rechterhalten wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungs beispiele anhand der schematischen Zeichnungen im ein zelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Si cherheitsalarmvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 in schematischer Draufsicht ein Aus führungsbeispiel eines Stromerzeu gers für eine Sicherheitsalarmvor richtung nach der Erfindung;

Fig. 3 ein abgewandeltes Ausführungsbei spiel für den Sensorruhestromkreis einer Sicherheitsalarmvorrichtung nach der Erfindung; und

Fig. 4 ein Diagramm mit einer Darstellung des Kennlinienverlaufes von Solar zellen bei unterschiedlichen Umge bungsbedingungen.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist die Sicherheits alarmvorrichtung für ein als Energieumwandlungsan lage dienender Solarmodul 10, der über ein Lei stungsstromkabel 12 mit einem Verbraucher, z.B. einer Pumpe, einer Radaranlage oder dgl., in Rich tung des Pfeiles angeschlossen, in Verbindung steht, einen Stromerzeuger 14, aus einem oder meh reren stromerzeugenden Elementen des Solarmoduls 10 bestehend, auf, der über eine auch als Standortsi cherung nutzbare Erdleitung 16 geerdet ist. Mit dem Stromerzeuger 14 ist über eine Senderleitung 18 ein Einzelsender 20 verbunden, dem ggf. ein Akku 22 vorgeschaltet sein kann. Der Einzelsender 20 gibt kontinuierlich ein gepulstes Ruhesignal ab, welches durch einen als Alarmzentrale ausgebildeten Empfän ger 24 aufgenommen wird. Dem Empfänger 24 sind eine Referenzzelle 26, auf deren Bedeutung weiter unten noch eingegangen wird, sowie ein Empfängerakku 28 zugeordnet. Über einen Zentralsender 30 gibt der Empfänger 24, auf den eine Anzahl von Einzelsendern 20 einwirken kann, im Bedarfsfall ein Alarmsignal an einen Alarmmelder 32 mit zugeordnetem Akku 33 ab. Alarm wird ausgelöst, sobald der Empfänger 24 nicht mehr den gepulsten Ruhesignalstrom vom Ein zelsender 20 bzw. von einem der Einzelsender 20 er hält, wobei dies entweder durch eine Unterbrechung der auch standortsichernden Erdleitung 16 oder auch durch eine Unterbrechung der Senderleitung 18 her vorgerufen werden kann, in der selbstverständlich der Akku 22 so angeordnet ist, daß dieser dem Stromerzeuger 14 und damit dem Solarmodul 10 unmit telbar benachbart ist, wodurch also ein Weitersen den des Einzelsenders 20 bei Diebstahl des Solarmo duls 10 mit daran befindlichem Stromerzeuger 14 nicht mehr möglich ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 besteht der Stromerzeuger 14 aus einem separat geschalteten energieumwandelnden Element des Solarmoduls 10, al so einer einzelnen Solarzelle. Beim Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 3 hingegen ist, ggf. zusätzlich zu einem Stromerzeuger 14 der in Fig. 2 gezeigten Art, der hier nicht wiedergegeben ist, in dem Sensorru hestromkreis eine Leiterschleife 34 eingeschaltet, für die beispielsweise, je nach geforderter Sensi bilität des Alarmsystems, Kabel, ring- oder mäan derförmig verlegte Leiterbahnen oder auch leitende Folien verwendet werden können. Auch ist es denk bar, eine Modulabdeckscheibe aus vorgespanntem Glas vorzusehen, die auf deren vorzugsweise zum Zellen inneren gerichteten Oberfläche einen relativ kurzen elektrischen Leiter aus einem aufgedruckten und eingebrannten Email aufweist, wobei bei Bruch der Deckscheibe diese zerkrümelt und gleichzeitig den Leiterstreifen unterbricht. Es ist aber auch mög lich, die überlicherweise vollflächig verzinnte Rückseite einer Solarzelle im Modulverbund mit zwei Anschlüssen an gegenüberliegenden Seiten zu verse hen oder aber die bei vielen photovoltaischen Mo dultypen als Dampfsperre in die Rückseite integ rierte Aluminiumfolie hierfür zu verwenden. Gerade bei großen Solarfeldern bietet diese Form der Si cherung wesentliche Vorteile, da sie von der elek trischen Verschaltung der Solargeneratoren unter einander unabhängig ist, wobei beliebig viele der artiger Leiterschleifen in Serie verschaltet werden können.

Charakteristisch für die Erfindung ist es bei allen Ausführungsbeispielen, daß ein fester Bestandteil des Schutzobjektes, vorzugsweise also der betref fenden Energieumwandlungsanlage, der elektrisch leitend oder halbleitend ist, in den Sensorruhe stromkreis einbezogen wird; selbstverständlich liegt auch eine Abwandlung, in der statt dessen ein entsprechender Sensorarbeitsalarmstromkreis vorge sehen wäre, im Bereich des Erfindungsgedankens, ob wohl die Verwendung eines Alarmruhestromkreises be vorzugt ist. Dies bedeutet also, daß das Schutzob jekt selbst bzw. ein Teil desselben als Sensor ein setzbar ist. Bei geeigneter Ausbildung kann der als Alarmzentrale dienende Empfänger 24 das charakteri stische elektrische Verhalten (linear/nicht-linear) bei Temperaturänderungen, unterschiedlichen Ein strahlverhältnisses etc. auswerten und hieraus auf das Vorhandensein bzw. die ordnungsgemäße Funktion des Schutzobjektes schließen sowie ggf. auf eine Alarmmeldung reagieren. So läßt sich z. B. bei ei nem photovoltaischen Modul, dessen typischer Kenn linienverlauf in Fig. 4 wiedergegeben ist, das Strom-Spannungsverhalten bei Dunkelheit bzw. bei unterschiedlichen Einstrahlungsverhältnisse von dem nachgeschalteten Empfänger 24, als Alarmzentrale ausgebildet, entsprechend auswerten.

Der Empfänger 24 ist als Alarmzentrale zum Überwa chen des zeitgerechten Betriebszustandes der Ener gieumwandlungsanlage in vorstehend beschriebener Weise ausgebildet, und kann z. B. einen Mikropro zessor beinhalten, der jeweils errechnet, ob der vorliegende Arbeitspunkt (Strom/Spannungsverhält nis) auf der modultypischen Kennlinie liegt. Bei Beleuchtung der Solarzellen kann z. B. überprüft werden, ob der Modul Leistung liefert (positiver Stromfluß), während bei Dunkelheit gemäß Fig. 4, Kennlinie 1) durch kurzzeitiges Anlegen einer Span nung definierter Höhe überprüft werden kann, ob der entsprechende Modulstrom überhaupt fließt.

Die vorstehend beschriebene Auswertungsweise mit tels des Empfängers 24, als Alarmzentrale ausgebil det, ist nur eine von vielen möglichen, die sich aber jeweils dadurch auszeichnen, schutzobjektcha rakteristisches elektrisches Verhalten zu detektie ren. Passive und auch aktive Meßverfahren sind hier anwendbar. Nicht nur der Diebstahl des Objektes, sondern auch die Beschädigung oder der Ausfall des Generators bzw. des Stromerzeugers, insgesamt na türlich auch der gesamten Energieumwandlungsanlage, könnte(n) so gemeldet werden.

Der Stromerzeuger 14 kann natürlich entweder eine zusätzliche Zelle der Energieumwandlungsanlage bzw. des Solarmoduls 10 mit getrennten Anschlüssen sein, wobei also bei der Herstellung die entsprechende Einbringung erfolgt, oder aber es wird eine zum Mo dulstring gehörende Zelle mit zusätzlichen, nach außen geführten Anschlüssen ausgerichtet, wie dies in Fig. 2 wiedergegeben ist. Die Signalverarbei tung/Auswertung kann dabei sinngemäß vorgesehen werden. Wird eine zusätzlich eingebrachte Zelle als Stromerzeuger 14 verwendet, die also ausschließlich für Alarmzwecke vorgesehen ist, so läßt sich z. B. durch die gegenpolig montierte Referenzzelle 26, die dem Empfänger 24 zugeordnet ist, durch Anbrin gung außerhalb des Moduls mit annähernd gleichen Betriebsbedingungen (Temperatur, Einstrahlverhält nisse etc.) die Leistung der Sensorzelle, also des Stromerzeugers 14, kompensieren, obwohl, physika lisch gesehen, hierfür natürlich andere Mechanismen verantwortlich sind; gewisse Toleranzen sind dabei zulässig. Jedwede Eingriffe oder Manipulationsver suche am Stromerzeuger 14 würden zugleich zu einer Verschiebung des vorgenannten Gleichgewichtes zwi schen Stromerzeuger 14 und Referenzzelle 26 führen und könnten durch entsprechende Auswertung der Alarmzentrale, also des Empfängers 14, zur Ausgabe eines Alarmsignals und zur Alarmauslösung durch den Alarmmelder 32 führen.

Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, bzw. weiter oben im Zusammenhang mit den Ausführungsbei spielen nicht beschrieben, könnte in das Leistungs stromkabel 12 zusätzlich ein Ruhestromkabel einge bracht werden, ggf. auch durch parallele Zuordnung, wodurch sich die zweckgebundene Verwendung des durch die Energieumwandlungsanlage 10 erzeugten Stromes überwachen ließe. Beim Abzapfen des Stromes würde über das sich vorzugsweise äußerlich von den Leistungsstromkabeln zum Verbraucher nicht unter scheidende Ruhestromkabel Alarm ausgelöst.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß sich die erfin dungsgemäße Sicherheitsalarmvorrichtung, also das Gesamtsystem, welches bei den vorstehend beschrie benen Ausführungsbeispielen aus dem Stromerzeuger 14, und dem Sender 20 nebst Nebenaggregaten be steht, auch als Alarmmelder für andere Schutzsyste me verwenden ließe, da sich der so gebildete "Sen sor" praktisch nicht manipulieren läßt: Das nicht lineare Kennlinienfeld des Stromerzeugers 14 läßt sich nämlich nicht durch Kurzschluß oder anderwei tig so beinflussen, daß ein zulässiger Zustand vor vorgetäuscht werden könnte. Bei einer derartigen Anwendungsweise ist lediglich dafür Sorge zu tra gen, daß der vorgenannte "Sensor" untrennbar mit dem betreffenden Schutzobjekt verbunden wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeich nungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in be liebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste:

10 Solarmodul (Energieumwandlungsanlage)
12 Leistungsstromkabel
14 Stromerzeuger
16 standortsichernde Erdleitung
18 Senderleitung
20 Einzelsender
22 Akku
24 Empfänger
26 Referenzzelle
28 Empfängerakku
30 Zentralsender
32 Alarmmelder
33 Alarmmelderakku
34 Leiterschleife

Claims

1. Sicherheitsalarmvorrichtung mit einer an der zu si chernden Station vorgesehenen elektrischen Warnein richtung, welche einen unabhängigen Stromerzeuger mit strahlungs- oder thermoelektrischem Energieumwandler, einen Sensor und einen signalerzeugenden Sender, der im Nichtalarmzustand ein permanentes Signal aussendet, auf weist, mit einem Empfänger für das durch den Sender er zeugte Signal und mit einer durch den Empfänger beauf schlagten Alarmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der unabhängige Stromerzeuger (14) der elektrischen Warneinrichtung aus mindestens einem Element der Ener gieumwandlungsanlage (10) besteht.

2. Sicherheitsalarmvorrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Stromerzeuger (14) und den Sender (20) umfassende Schaltungsanordnung als Ruhe stromkreis ausgebildet ist.

3. Sicherheitsalarmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor aus dem den Stromerzeuger (14) und den Sender (20) umfassenden Sen sorruhestromkreis mit zusätzlicher Standortsicherung (16) besteht.

4. Sicherheitsalarmvorrichtung nach einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Warn einrichtung eine wieder aufladbare elektrische Speiche reinrichtung (22) in der Stromführung zwischen dem Stromerzeuger (14) und dem Sender (20) aufweist.

5. Sicherheitsalarmvorrichtung nach einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom erzeuger (14) alle Elemente der Energieumwandlungsanlage umfaßt.

6. Sicherheitsalarmvorrichtung nach einem der Ansprü che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromerzeu ger (14) ein einziges, separat geschaltetes Element der Energieumwandlungsanlage (10) umfaßt.

7. Sicherheitsalarmvorrichtung nach einem der vorange henden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in den Mo dulverbund der Energieumwandlungsanlage (10) geschaltete Sensorruhestromkreis-Leiterschleife (34).

8. Sicherheitsalarmvorrichtung nach einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Emp fänger (24) als Alarmzentrale zur Überwachung des zeit gerechten Betriebszustandes des Sensorruhestromkreises ausgebildet ist.

9. Sicherheitsalarmvorrichtung nach Anspruch 8, da durch gekennzeichnet, daß dem Empfänger (24) eine Refe renzzelle (26) oder dgl. zugeordnet ist.

10. Sicherheitsalarmvorrichtung nach einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Energieumwandlungsanlage (10) und dem hiervon ver sorgten Verbraucher, wie z.B. Pumpe, Radaranlage oder dgl., ein durch den Sender (20) überwachbarer Verbrau cherruhestromkreis geschaltet ist.

11. Sicherheitsalarmvorrichtung nach einem der vorange henden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein in den Sen derruhestromkreis geschalteter Zeitsensor zur Alarmaus lösung bei Wegfall der Energiezufuhr durch den Stromer zeuger (14) zu Zeiten, in denen dieser die Solarenergie einstrahlung in elektrischen Strom umwandeln müßte.

12. Verwendung der Sicherheitsalarmvorrichtung nach ei nem der vorangehenden Ansprüche als selbstversorgender Alarmmelder für ein untrennbar damit verbundenes Objekt.

13. Verwendung nach Anspruch 12 zum Sichern einer in der Station befindlichen Strahlungs- oder Thermoenergie umwandlungsanlage mit einem oder mehreren energieumwan delnden Elementen, insbesondere bei Solarenergieanlagen in Modulbauweise mit einer Vielzahl von Solarzellen oder dergleichen.