WO2013104691A1 - Erfassungssystem zur informationsgewinnung in rohrartigen elementen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Erfassungssystem, eingerichtet zur Gewinnung von Informationen, insbesondere Daten, die zu wenigstens einem rohrartigen Element (10) gehören, wobei mehrere rohrartige Elemente zu einem rohrartigen Netzwerk (10, 12, 11, 13) miteinander verbunden sein können, wie etwa einem Abwasserkanalsystem, einem Versorgungsleitungssystem, einem Lüftungsleitungssystem oder dergleichen, wobei das Erfassungssystem wenigstens ein Fluggerät (14) umfasst, mittels welchem Informationen im Inneren des wenigstens einen rohrartigen Elements (10) erfassbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung von Informationen, insbesondere Daten, die zu wenigstens einem rohrartigen Element gehören mittels eines Fluggeräts im rohrartigen Element.

Description

Erfassungssystem zur Informationsgewinnung in rohrartigen Elementen
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Erfassungssystem, eingerichtet zur Gewinnung von In formationen, insbesondere Daten, die zu wenigstens einem rohrartigen Element gehören, wobei mehrere rohrartige Elemente zu einem rohrartigen Netzwerk miteinander verbunden sein können, wie etwa einem Abwasserkanalsystem, einem Versorgungsleitungssystem, ei nem Lüftungsleitungssystem oder dergleichen.
Rohrartige Systeme für die Ver- bzw. Entsorgung benötigen regelmäßige Inspektionen, die teilweise von außen durchgeführt werden können, aber auch Inspektionen von innen sind in der Regel erforderlich. Dies trifft auf unterschiedlichste Rohrsysteme zu, wie etwa Abwas- serleitungen, Lüftungsleitungen, Versorgungsleitungen, Pipelines und dergleichen. Für sol - che Inspektionen werden, insbesondere unter Berücksichtigung des Rohrdurchmessers, Personen durch das Rohrsystem entsandt, oder es werden fahrende Kamerasysteme durch das Rohrsystem bewegt, teilweise auch als Robotersysteme.
Zur Gewinnung von Informationen, die zu einem rohrartigen Element gehören, kommen beispielsweise bei Abwasserkanälen fahrende Gerätschaften zum Einsatz, wie sie etwa in den Druckschriften DE 43 24 469 AI, DE 299 00 544 U l oder DE 2004 048 170 AI beschrieben sind. Diese fahrenden Gerätschaften weisen in der Regel ein hohes Gewicht auf und benötigen einen intensiven Aufwand bei ihrer Bedienung. Speziell in einem Abwasserka nal kommen diese Geräte mit dem im Kanal transportierten Medium bzw. Abwasser, das fer- ner unterschiedlichen Feststoffe enthält, in Kontakt. Das Fahrgerät muss in der Lage sein, Anhäufungen von Fremdstoffen zu umfahren bzw. wegzuräumen. Der Einsatz von fahrbaren Gerätschaften ist in der Regel auch auf Rohrsysteme beschränkt, die eine maximale Neigung nicht übersteigen. Eine Erfassung von Daten in steilen, insbesondere vertikalen Rohren ist nicht möglich.
Ferner ist es insbesondere bei Abwasserkanälen üblich, dass auch Personen für eine Inspektion in die Kanäle steigen, um sich über den Zustand des Abwasserkanals zu informieren und um ggf. Reparaturen oder sonstige Maßnahmen durchzuführen. Diese Arbeiten im Schmutzwasser und der damit verbundenen speziellen Atmosphäre, die gesundheitsschädli - che, ggf. auch lebensgefährliche oder gar tödliche Gase enthalten kann, ist mit einem nicht unerheblichen Risiko verbunden. Sowohl die automatisierte als auch die von Personen selbst durchgeführte Inspektion von rohrartigen Elementen bzw. Netzwerken ist eine sehr arbeits- und kostenintensive Tätigkeit. Der Bedarf für solche Tätigkeiten wird in Zukunft weiter steigen, um alterungsbedingte Veränderungen, Ablagerungen oder Schäden in solchen rohrartigen Elementen bzw. Netzwerken entdecken und beheben zu können. Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes Erfassungssystem für rohrartige Leitungssysteme bereitzustellen. Vorzugsweise sollen Kosten eingespart werden können und Gefahren für arbeitende Personen verringert werden. Ferner ist auch eine erhöhte Automatisierung von Abläufen zur Gewinnung von Informationen Ziel der vorliegenden Erfindung. Durch die Au tomatisierung sollen verbesserte Daten erfasst und die Qualität der Dokumentation erhöht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Erfassungssystem wenigstens ein Fluggerät umfasst, mittels welchem Informationen im Inneren des wenigstens einen rohrartigen Elements erfassbar sind.
Das Fluggerät kann sich in einem rohrartigen Element bzw. einem rohrartigen Netzwerk berührungslos bewegen und kommt bei seiner Bewegung in der Regel nicht in Kontakt mit den Rohrwänden oder dem im Rohr transportierten Medium, wie etwa Abwasser. Da sich das Fluggerät nicht fahrend entlang den Wänden und wenigstens teilweise im Medium bewegen muss, kann es leicht und klein ausgeführt sein, so dass die Voraussetzungen für eine schnelle Bewegung durch das rohrartige Element gegeben sind. Hierdurch können Inspekti onszeiten verkürzt werden. Ferner kann der Energieaufwand für Routineinspektionen verringert werden. Die Erfassung von Informationen erfolgt dabei vorzugsweise im Flug bzw. wäh rend verschiedenen Flugphase, wobei hierzu auch Zwischenlandungen auf dem Medium, an der Rohrinnenwand oder an Einbauten zählen können.
Das Fluggerät ist bevorzugt derart ausgeführt, dass es autonom oder fremdgesteuert im rohrartigen Element navigiert. Bei einer autonomen Steuerung wird daran gedacht, dass sich das Fluggerät im rohrartigen Element selbst orientiert, beispielsweise unter Auswertung von erfassten Sensorwerten, eine Strecke innerhalb des Rohrsystems selbständig abfliegt und anschließend wieder an den Ausgangspunkt des Flugs zurückkehrt oder einen anderen Zugangspunkt im Rohrsystem anfliegt, an dem das Fluggerät wieder aus dem Rohrsystem entfernt werden kann. Beispielsweise könnte das Fluggerät in einem ersten Zugangsschacht in das Rohrsystem eingeführt und bei einem zweiten Zugangsschacht wieder entnommen werden, wobei die beiden Zugangsschächte weit auseinander liegen kön nen.
Es wird weiterbildend vorgeschlagen, dass das Fluggerät wenigstens einen vorzugsweise verstellbaren Rotor umfasst, wobei es vorzugsweise als senkrecht startendes und landendes unbemanntes Fluggerät ausgeführt ist, insbesondere als Quadro-, Hexa-, oder Oktokopter oder dergleichen. Das Fluggerät kann auch ummantelte Rotoren aufweisen und als sogenannte Flugplattform ausgebildet sein. Die Verstellung von Rotoren ist rein optional und bei Fluggeräten mit mehreren Rotoren nicht unbedingt erforderlich, da bei solchen Fluggeräten die Flugsteuerung mittels unterschiedlicher Drehzahlen der einzelnen Rotoren erfolgt. Alternativ kann das Fluggerät als Flugzeug mit starren Tragflächen oder als Luftkissenfahrzeug ausgeführt sein. Als senkrecht startendes und landendes Fluggerät können nicht nur im we sentlichen horizontal verlaufende rohrartige Elemente im Flug inspiziert werden, sondern auch stark geneigte, im Extremfall vertikal stehende rohrartige Ele mente bzw. Schächte.
Das Erfassungssystem ist bevorzugt derart ausgeführt, dass das wenigstens eine Fluggerät während einer vorbestimmten Zeitdauer in dem wenigstens einen rohrartigen Element verbleibt, wobei das Fluggerät während der vorbestimmten Zeitdauer mehrfach oder dauerhaft aktivierbar ist.
Das Fluggerät kann wenigstens einen Sensor oder/und wenigstens eine Bildaufnahmevorrichtung zur Erfassung von Informationen über das rohrartige Element umfassen. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Fluggerät wenigstens einen Gassensor umfasst. Ein Flug - gerät mit Gassensor kann beispielsweise für eine Untersuchung der in einem Rohrsystem vorhandenen Gase bzw. Gaskonzentrationen verwendet werden im Vorfeld einer Begehung durch Inspektionspersonen. Denkbar ist auch, dass das Fluggerät und Inspektionspersonen gleichzeitig im Rohrsystem sind, und das Fluggerät dem Inspektionstrupp um eine bestimm te Weglänge voraus ist, um ggf. Warnungen auszugeben, falls Stellen mit erhöhter, insbe - sondere gesundheitsgefährdender Gaskonzentration gefunden werden.
Das Erfassungssystem umfasst vorzugsweise wenigstens eine Speichereinheit zur Speicherung von erfassten Informationen, insbesondere digitalen Daten. Eine solche Speicherein heit kann am Fluggerät selbst vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend kann eine Spei - chereinheit des Erfassungssystems aber auch außerhalb des Fluggeräts an einer anderen Stelle im Rohrsystem oder auch außerhalb des Rohrsystem vorhanden sein und mit dem Fluggerät in Kommunikationsverbindung stehen zwecks Übertragung von erfassten Daten.
Ferner kann das Erfassungssystem wenigstens eine Auswertungseinheit umfassen, mittels welcher erfasste Informationen, insbesondere digitale Daten, automatisch oder/und durch eine Bedienperson auswertbar sind. Eine solche Auswertungseinheit kann beispielsweise durch eine externe Rechnereinheit, wie etwa ein Notebook oder dergleichen gebildet sein. Denkbar ist auch, dass am Fluggerät selbst eine für bestimmte Aufgaben eingerichtete Aus - wertungseinheit vorgesehen ist, welche durch eine externe Auswertungseinheit ergänzt wird. Eine Auswertungseinheit am Fluggerät kann beispielsweise dazu genutzt werden, bei der Erfassung von einem Fremdkörper im rohrartigen Element, diesen als Hindernis für das Fluggerät zu identifizieren und daraus beispielsweise ein Ausweichmanöver für das Fluggerät zu bestimmen.
Das Erfassungssystem weist bevorzugt wenigstens eine Schnittstelle auf, die zur Übertra gung von Informationen bzw. Daten zwischen dem Fluggerät und der Auswertungseinheit eingerichtet ist.
Um die autonome Bewegung des Fluggeräts bzw. von mehreren Fluggeräten im Rohrsystem zu unterstützen, wird vorgeschlagen, dass das Erfassungssystem wenigstens ein in dem rohrartigen Element bzw. einem Rohrsystem angeordnetes Leitungssystem umfasst, wobei das Leitungssystem vorzugsweise zur Datenübermittlung oder/und zur Energieübertragung vorgesehen ist.
Hierzu wird weiterbildend vorgeschlagen, dass Erfassungssystem wenigstens eine Basissta tion umfasst, die innerhalb oder außerhalb des rohrartigen Elements angeordnet ist, wobei die Basisstation vorzugsweise derart eingerichtet ist, dass an ihr wenigstens ein Fluggerät angeordnet werden kann.
Die Basisstation kann dazu eingerichtet sein, ein an ihr angeordnetes Fluggerät mit Energie zu versorgen, insbesondere die Menge von wenigstens einem Energieträger, wie etwa elek- irische Ladung oder/und Treibstoff oder/und Druckluft oder/und Wasserstoff, zu erhöhen, wobei der von der Basisstation zugeführte Energieträger in einem zugehörigen am Fluggerät angebrachten Energiespeicher aufnehmbar ist.
Die wenigstens eine Basisstation kann dabei mit dem Leitungssystem verbunden sein. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass vom Fluggerät erfasste und zwischengespeicherte Daten mittels einer Basisstation an eine externe Auswertungseinheit übertragen werden. Man kann die Basisstation auch als eine Art Dockingstation bezeichnen, die sowohl für den Datenaus tausch als auch für die Energieversorgung des Fluggeräts eingerichtet ist. Das Fluggerät kann ferner derart eingerichtet sein, dass es an der Innenseite des rohrarti gen Elements oder auf dem im rohrartigen Element vorhandenen Medium aufsetzen kann, vorzugsweise mittels einer zugehörigen Anflugprozedur. Um die Möglichkeiten der Nutzung des Fluggeräts noch zu erhöhen, kann am Fluggerät we nigstens ein Arbeitsgerät angebracht sein, mittels welchem eine gewünschte Maßnahme, wie etwa Entnahme einer Probe, Ergreifen eines Fremdkörpers, Ausbringen eines Dichtungs- mittels, Öffnen/Schließen eines Ventils oder dergleichen, durchführbar ist.
Beim Erfassungssystem wird ferner daran gedacht, dass mehrere Fluggeräte gleichzeitig in einem Rohrsystem im Einsatz sind, wobei die mehreren Fluggeräte gleichartig oder unterschiedlich ausgeführt sind.
Dabei können die mehreren Fluggeräte derart ausgeführt sein, dass sie sich gegenseitig bei durchzuführenden Aufgaben unterstützen oder/und Anweisungen geben, derart, dass die mehreren Fluggeräte einen schwarmartigen oder/und hierarchieartigen Verband bilden. Das Fluggerät umfasst vorzugsweise wenigstens eine Steuereinheit, die für die Navigation oder/und die Erfassung von Informationen oder/und die Speicherung von erfassten Informationen oder/und die Übertragung von erfassten Informationen oder/und die Kommunika tion mit anderen Fluggeräten eingerichtet ist. Das Fluggerät kann wenigstens eine vorzugsweise einstellbare Energiequelle zur aktiven Bestrahlung des Umfelds aufweisen, wie etwa Licht, Lidar, Radar, Ultraschall, um bedarfsweise das Innere des rohrartigen Elements wenigstens teilweise zu bestrahlen bzw. zu beleuchten.
Das Erfassungssystem kann auch verfahrensmäßig umgesetzt werden. Hierzu kann ein Ver- fahren zur Erfassung von Informationen, insbesondere Daten, die zu wenigstens einem rohrartigen Element gehören, eingesetzt werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen von wenigstens einem Fluggerät in dem rohrartigen Element;
Durchführen von wenigstens einem Flug mit dem wenigstens einen Fluggerät im Inneren des rohrartigen Elements, wobei während des Flugs Informationen im Inneren des rohrarti - gen Elements erfasst werden, vorzugsweise Informationen über das rohrartige Element oder/und das im rohrartigen Element vorhandene Medium oder/und Fremdkörper im rohrartigen Element.
Bei einem solchen Verfahren können Informationen insbesondere in Form von digitalen oder analogen Daten erfasst werden, vorzugsweise durch wenigstens einen am Fluggerät angebrachten Sensor oder/und durch wenigstens eine am Fluggerät angebrachte Bildaufnahmevorrichtung. Die erfassten Informationen bzw. Daten können in einer Speichereinheit gespeichert werden. Die Speichereinheit kann dabei lokal, oder entfernt, insbesondere auch in einer Cloud bereitgestellt sein.
Ferner können die gespeicherten Informationen bzw. Daten automatisch oder durch eine Bedienperson ausgewertet werden. Eine Auswertung ist auch mittels eines verteilten oder/und virtuellen Rechnersystems (Cloud) möglich. Die erfassten Informationen bzw. Daten vom Fluggerät können auch an eine Auswertungseinheit übertragen werden, vorzugsweise über wenigstens eine drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle.
Das Fluggerät kann auch beim Erfassungsverfahren autonom oder fremdgesteuert im rohr- artigen Element navigieren. Dabei kann das Navigieren des Fluggeräts erfolgen durch :
im rohrartigen Element bzw. Rohrsystem visuell erkennbare Landmarken
oder/und
im rohrartigen Element bzw. Rohrsystem angebrachte Funksender, die mit entsprechenden Funkempfängern am Fluggerät in Kommunikationsverbindung stehen, oder/und
optische Führung entlang des Längsprofils des rohrartigen Elements bzw. des Rohrsystems, etwa durch Laserlinien oder dergleichen, oder/und
Orientierung an Marken, die vom Fluggerät selbst im rohrartigen Element projiziert werden, oder/und
Messung des Abstands zur Innenwand des rohrartigen Elements in wenigstens einer Rich - tung, insbesondere durch elektromagnetische Wellen, wie etwa Licht, Laser, Lidar, Radar, Ul traschall oder dergleichen.
Zur Erfassung von Informationen, insbesondere mittels der Bildaufnahmevorrichtung, kann das Innere des rohrartigen Elements bedarfsweise mittels einer Energiequelle zur aktiven Bestrahlung des Umfelds, wie etwa Licht, Lidar, Radar, Ultraschall, bestrahlt bzw. beleuchtet werden, wobei die Bestrahlungsenergiequelle vorzugsweise am Fluggerät angebracht ist.
Ferner kann das Erfassungsverfahren das Bereitstellen eines Energieträgers, wie etwa elektrische Ladung, Brennstoff, Druckluft oder dergleichen, und das Übertragen des Energieträ - gers an einen Energiespeicher des Fluggeräts umfassen.
Das Erfassungsverfahren kann auch das Aufsetzen des Fluggeräts an der Innenseite des rohrartigen Elements oder auf dem im rohrartigen Element vorhandenen Medium umfassen, vorzugsweise mittels einer zugehörigen Anflugprozedur.
Vorgeschlagen wird auch das Durchführen einer gewünschten Maßnahme mittels des Flug - geräts, wie etwa Entnahme einer Probe, Ergreifen eines Fremdkörpers, Anbringen eines Dichtungsmittels, Öffnen/Schließen eines Ventils oder dergleichen, insbesondere mittels ei nes am Fluggerät angebrachten Arbeitsgeräts.
Es ist auch denkbar, dass im rohrartigen Element bzw. im Rohrsystem mehrere Fluggeräte gleichzeitig im Einsatz sind.
Die mehreren, insbesondere gleichartig oder verschiedenartig ausgeführten Fluggeräte können derart angesteuert werden, dass sie sich gegenseitig bei durchzuführenden Aufgaben bzw. Maßnahmen unterstützen oder/und Anweisungen geben, so dass die mehreren Flugge- räte einen schwarmartigen oder/und hierarchieartigen Verband bilden.
Während dem Erfassungsverfahren kann das wenigstens eine Fluggerät während einer vorbestimmten Zeitdauer in dem wenigstens einen rohrartigen Element verbleiben, wobei das Fluggerät während der vorbestimmten Zeitdauer mehrfach oder dauerhaft aktivierbar ist, um einen Flug zur Gewinnung von Informationen autonom oder fremdgesteuert durchzufüh ren.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand ei ner beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Schnittdarstellung ein rohrartiges Element mit einem zugehörigen Zugangsschacht sowie einem sich darin bewegen den Fluggerät. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht (Teilfigur a) und eine Schnittdarstellung durch den Zugangs - schacht (Teilfigur b).
Fig. 3 zeigt in den Teilfiguren a) und b) mögliche Positionen, an denen das Fluggerät wäh rend eines Fluges aufsetzen kann.
Fig. 4 zeigt in der Teilfiguren a) bis c) eine vereinfachte und schematische Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Fluggeräts. Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm des Erfassungssystems.
Fig. 6 zeigt stark vereinfacht und schematisch ein Rohrsystem, in dem zwei Fluggeräte unterschiedliche Abschnitte des Rohrsystems inspizieren.
Fig. 1 zeigt ein rohrartiges Element bzw. Rohr 10, wie etwa eine Abwasserleitung, eine Versorgungsleitung, eine Pipeline, eine Lüftungsleitung oder dergleichen. Das rohrartige Ele ment 10 weist einen vertikalen Zugangsschacht 12 auf, über den das Rohr 10 mit der Um- gebung verbunden ist. Es wird in diesem Beispiel von einem unterirdisch verlegten Rohr 10 ausgegangen, dessen Zugangsschacht 12 die Verbindung zur Erdoberfläche herstellt, was aber in keiner Weise eine Einschränkung auf unterirdische Rohre bzw. Rohrsystem darstellt. Vielmehr können auch überirdische Rohrsysteme, wie etwa Lüftungsschächte in einem Gebäude, mittels des erfindungsgemäßen Erfassungssystems und -Verfahrens untersucht wer- den.
Im Zugangsschacht 12 und im Rohr 10 ist ein Fluggerät 14 dargestellt, das durch den Zu gangsschacht 12 im Sinkflug in das Rohr 10 einfliegt, sich danach im Rohr 10 orientiert und in einen im Wesentlichen horizontalen Flug übergeht entlang des Verlaufs des Rohrs 10.
Es wird darauf hingewiesen, dass alle Darstellungen keine maßstäblichen Zeichnungen sind, welche die Größenverhältnisse zwischen beispielsweise dem Fluggerät 14, dem Rohr 10 und dem Zugangsschacht 12 entsprechend der Realität wiedergeben. Vielmehr handelt es sich bei allen zeichnerischen Darstellungen um schematische und vereinfachte Illustrationen, um das Grundprinzip des Erfassungssystems bzw. des Erfassungsverfahrens erläutern zu kön nen.
Im Rohr 10 bzw. im Zugangsschacht kann ferner an der Rohrinnenwand 16 bzw. der Schachtinnenwand 18 eine Leitung 20 angebracht sein. Diese Leitung 20 kann zu einem größeren Leitungssystem gehören und kann beispielsweise als eine Art Antenne dazu dienen, mit dem Fluggerät in drahtloser Kommunikationsverbindung zu stehen, um Daten übertragen zu können. Die Leitung 20 kann auch zur Übertragung von Energie eingesetzt werden. Denkbar ist auch, dass sich das Fluggerät 14 anhand des Verlaufs der Leitung 20 im Rohr 10 orientieren kann. Mit 22 ist eine Art Basis- oder Dockingstation bezeichnet, die bevorzugt mit der Leitung 20 verbunden ist. Die Basis- bzw. Dockingstation 22 kann so aus geführt sein, dass das Fluggerät 14 an ihr abgesetzt werden kann, so dass über die
Dockingstation 22 beispielsweise Datenaustausch oder/und Übertragung eines Energieträ - gers, wie etwa elektrische Ladung, auf das Fluggerät 14, insbesondere einen nicht dargestellten Energiespeicher des Fluggeräts 14 erfolgen kann. Die Leitung 20 kann mit ei nem außerhalb des Rohrs 10 angeordneten, nicht dargestellten Endgerät verbunden sein, das beispielsweise zur Datenübertragung oder/und zur Energieversorgung eingerichtet ist. Das beschriebene Erfassungssystem kann in einem Rohrsystem mehrere Basisstationen 22 aufweisen, wobei diese beispielsweise in regelmäßigen Abständen entlang des Rohrverlaufs angeordnet sein können. Denkbar ist die Anordnung von solchen Basisstationen 22 auch im Bereich von Zugangsschächten 12, so dass ein Fluggerät nach absolvierter Inspektion sich an eine Basisstation in einen Zugangsschacht andocken kann und bei Bedarf durch den Zu - gangsschacht aus dem Rohrsystem entnommen werden kann.
In der Fig. 2 sind die bereits für die Fig. 1 beschriebenen Teile des Erfassungssystems in an deren Ansichten gezeigt, wobei Fig. 2a) eine Art Draufsicht auf das geschnittene Rohr 10 zeigt und einen Einblick von oben in den Zugangsschacht 12. Fig. 2b) zeigt einen vertikal verlaufenden Schnitt des Zugangsschachts 12 und einen Querschnitt durch das Rohr 10 mit darin beispielhaft positioniertem Fluggerät 14.
Fig. 3 zeigt in der Teilfigur a) eine Situation, in welcher das Fluggerät 14 an der Basis- bzw. Dockingstation 22 angeordnet ist. Eine solches Absetzen des Fluggeräts 14 an einer Basis- Station 22 erfolgt bevorzugt durch ein spezielles Flugmanöver. Zwischen der Basisstation 22 und dem Fluggerät 14 kann temporär eine Verbindung hergestellt werden, so dass das Flug - gerät 14 an der Basisstation 22 gehalten ist. Wie bereits oben erläutert, kann das Fluggerät 14 im angedockten Zustand an der Basisstation 22 mit Energie versorgt werden, etwa elektrischer Ladung. Denkbar sind aber auch andere Arten von Energieträgern, wie Brennstoffe, Druckluft oder dergleichen.
Im angedockten Zustand, wie in Fig. 3a) angedeutet, kann auch eine Datenübertragung zwischen dem Fluggerät 14 und der Basisstation 22 möglich sein, wobei die auf die Basisstation 22 übertragenen Daten über die Leitung 20 an ein nicht dargestelltes Endgerät wei - tergeleitet werden können. Es ist beispielsweise denkbar, dass die Leitung 20 in einem Rohrleitungssystem vorhanden ist und dass es an jeweiligen Zugängen, wie den dargestellten Zugangsschächten 12, Schnittstellen gibt, an denen beispielsweise ein Notebook mit der Leitung 20 verbunden werden kann, um Daten von Basisstationen 22 bzw. den daran angeordneten Fluggeräten 14 auszulesen. Es ist auch möglich, dass die in den Basisstationen 22 gesammelten Daten über ein Mobilfunknetz oder dergleichen an eine in Fig. 5 dargestellte Auswertungseinheit 64 des Erfassungssystems übertragen werden. Fig. 3b) zeigt eine Situation, in welcher das Fluggerät 14 auf dem im Rohr 10 vorhandenen Medium 24, wie etwa Abwasser aufgesetzt hat. In einer solchen Situation kann beispielswei se eine Probe aus dem Medium 24 entnommen werden. Denkbar ist auch, dass sich das Fluggerät 14 vom Medium 24 transportieren lässt, um energiesparend zu seinem nächsten Einsatzort, zu einer Basisstation oder zu einem Zugangsschacht zu gelangen. Ferner ist es auch möglich, dass das Fluggerät 14 schwimmend auf dem Medium 24 aus dem Rohrsystem gelangen kann, wenn es aufgrund eines Defekts oder aufgrund von Energiemangel nicht aktiv fliegend bewegt werden kann. Die Situation in Fig. 3b) soll aber auch die Möglichkeit il lustrieren, dass das Fluggerät 14 auf der Sohle 26 des Rohrs 10 aufsetzen kann, sofern der Pegel des Mediums 24 eine gewisse Höhe nicht überschreitet.
Fig. 4 zeigt in den Teilfiguren a) bis c) verschiedene Ansichten einer Ausführungsform eines Fluggeräts 14. Das Fluggerät 14 ist hier in Form eines unbemannten Quadrokopters dargestellt mit 4 Rotoren 30-1 bis 30-4, die vorzugsweise verstellbar sind, um mit dem Fluggerät 14 gewünschte Flugmanöver durchführen zu können. Die vier Rotoren 30-1 bis 30-4 sind bevorzugt an äußeren Enden jeweiliger Ausleger 32-1 bis 32-4 angeordnet. Selbstverständlich können die hier beispielhaft dargestellten Ausleger auch durch andere strukturelle Bau teile ersetzt werden, welche zweckmässig zur Abstützung der Rotoren dienen können. Durch die vier Rotoren 30-1 bis 30-4 wird in diesem Beispiel eine Rotorebene RE festgelegt, die in den Fig. 4a) bis c) im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und in Fig. 4a) parallel zur Zeichnungsebene liegt. Natürlich verändert sich die Lage der Rotorebene RE im Raum während des Fluges bzw. in speziellen Situationen, wie etwa der in Fig. 3a) dargestellten ange dockten Position des Fluggeräts 14. Die Ausleger 32-1 bis 32-4 sind mit einer Art Grundkörper 34 verbunden, der hier beispielhaft durch zwei plattenartige Elemente 36-1 und 36-2 gebildet ist. Die beiden plattenartigen Elemente 36-1 und 36-2 sind mitein ander verbunden, wobei zwischen ihnen ein Zwischenraum 38 vorhanden ist. Ferner stehen die beiden plattenartigen Elemente 36-1 und 36-2 orthogonal zur Rotorebene RE. Im Zwischenraum 38 kann ein Gehäuse aufgenommen sein, in welchem beispielsweise Sensoren 39, wie etwa Gassensor, wenigstens eine Bildaufnahmevorrichtung 40, eine nicht dargestellte Steuerein- heit für das Fluggerät 14, Schnittstellen, ein Energiespeicher, Energiequel len für die Ausleuchtung/Bestrahlung des Umfelds und dergleichen untergebracht sein kön nen. Die hier dargestellte Anordnung von Sensoren und Bildaufnahmevorrichtung ist rein beispielhaft. Es ist auch denkbar, dass Sensoren auf den Außenseiten der plattenartigen Elemente angeord net sind. Ferner ist es auch denkbar, dass am Fluggerät keine Bildaufnahmevorrichtung vor- handen ist, sondern nur ein Sensor, beispielsweise Gassensor.
Mittels der Sensoren 39 bzw. der hier exemplarisch dargestellten Bildaufnahmevorrichtung 40, kann das Umfeld, insbesondere das Innere des Rohrs 10 erfasst werden. Diese erfassten Informationen in der Regel in Form von digitalen Daten dienen zum einen dazu, eine entsprechende Manövrierung und Lokalisierung des Fluggeräts 14 zu unterstützen, wobei die Flugsteuerung des Fluggeräts manuell oder/und autonom erfolgen kann. Das autonome Fl ie - gen des Fluggeräts 14 in Rohren 10 kann beispielsweise durch manuell durchgeführte (fern gesteuerte) Lernflüge gelernt werden. Auch das Einfliegen durch einen Zugangsschacht in das Rohrsystem kann auf solche Weise vom Fluggerät erlernt werden. Welche Art von Sen soren beispielsweise für die Datenerfassung und die Navigation zum Einsatz kommen, ist je nach den unterschiedlichen Anforderungen wählbar. Es ist beispielsweise denkbar, dass für die Navigation und die Datenerfassung unterschiedliche Sensoren vorgesehen werden. Für die Navigation ist beispielsweise die Auflösung sekundär, während eine hohe Framerate erforderlich ist. Für die Erfassung bzw. Dokumentation ist es bevorzugt, wenn ein Sensor eine hohe Auflösung bereitstellt, wobei die Framerate weniger wichtig ist. Neben der Erfassung von Daten über den Zustand von Rohren 10 ist es auch denkbar, mittels des Fluggeräts 14 den Verlauf von Rohren 10 zu erfassen, von denen keine oder ungenaue Angaben über deren Lage/Verlauf vorliegen. Insoweit kann das Fluggerät neben der Inspektion von Rohren 10 auch zur Ersterfassung von Daten über unbekannte Rohrsysteme zum Einsatz kommen. Hieraus ergeben sich auch Möglichkeiten, natürliche rohrartige Gebil - de, wie etwa Höhlen, Gletscherspalten oder dergleichen zu inspizieren bzw. zu erfassen. Und mit hoher Präzision zu dokumentieren.
Das hier dargestellte Fluggerät 14 stellt nur eine beispielhafte Ausführungsform dar, und das Erfassungssystem bzw. -verfahren ist nicht auf einen derartigen Quadrokopter einge- schränkt. Denkbar sind vielmehr auch andere Ausgestaltungen des Fluggeräts mit mehr oder weniger als 4 Rotoren oder als Fluggerät mit starren Tragflächen und einem zugehörig en Antrieb oder als Luftkissenfahrzeug, das nur wenig oberhalb einer Oberfläche, wie etwa des Mediums oder der Sohle schwebt. Die Größe des Fluggeräts 14 ist auf den jeweiligen Einsatzort angepasst. Die Größe kann auch abhängig von der Menge an mitgeführten Sen - soren, Kameras und dergleichen variieren.
Fig. 5 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm, in dem einige sogenannte Haupt- und Hilfs funktionen und (Schnittstellen-)Komponenten eines Fluggeräts 14 dargestellt sind. Zu den Hauptfunktionen des Fluggeräts 14 gehören das Fliegen 40 sowie das Erfassen 42 von Informationen bzw. Daten. Beides wird über eine Zentralsteuerung 44 des Fluggeräts 14 ermöglicht. Es werden dabei von Sensoren 46 Sensordaten erfasst und bereitgestellt (48). Diese Sensordaten können beispielsweise in einem Datenspeicher 50 gespeichert werden. Um das Fliegen im Rohr zu steuern, können die Sensordaten 48 durch die Zentral steuerung 44 ausgewertet werden, um beispielsweise das Fluggerät innerhalb des Rohrquerschnitts ausreichend weit weg von der Rohrinnenwand zu positionieren oder um im Rohr angebrachte Orientierungshilfen zu erkennen oder dergleichen. Von der Zentralsteuerung 44 werden auch Komponenten wie Aktoren 52, Energiequellen für die Umfeldausleuch- tung 54 (Licht, Lidar, Radar, Ultraschall), Kommunikationsmittel 56 angesteuert. Die als Aktoren 52 bezeichnete Komponente kann beispielsweise Werkzeuge umfassen, mit denen gewünschte Maßnahmen ausgeführt werden können, wie etwa eine Probenentnahme oder der- gleichen. Auch die Rotoren 30-1 bis 30-4 können als Aktoren 52 bezeichnet werden. Über die Zentralsteuerung 44 wird auch die Energieeinspeisung 58, Energiespeicherung 60 geregelt. Über die Kommunikationsmittel 56 kann ein Datenaustausch zu einer Bedienschnittstelle oder/und zu einer Darstellungsschnittstelle, wie etwa einem externen Bildschirm erfol gen. Über die Kommunikationsschnittstelle 56 kann auch ein Datenaustausch mit weiteren Fluggeräten 14-2 (gestrichelt dargestellt) erfolgen, wenn diese beispielsweise gemeinsam ein Rohrsystem durchfliegen. Zum Erfassungssystem kann ferner auch eine übergeordnete Steuereinheit 62 gehören, bei der die Informationen vom Fluggerät 14 bzw. von mehreren Fluggeräten 14, 14-2 zusammenlaufen. Eine übergeordnete Steuereinheit kann beispielsweise ein Notebook, ein Zentralrechner oder dergleichen sein. Einer solchen übergeordneten Steuereinheit 62 kann auch eine Auswertungseinheit 64 zugeordnet sein, mittels welcher erfasste/gespeicherte Daten/Informationen ausgewertet werden können. Bei der Auswertungseinheit 64 wird insbesondere an bildgebende Verfahren gedacht, wie etwa Bildanzeige, Bildverarbeitung und dergleichen, um beispielsweise Einzelbilder kombinieren zu können oder Bildausschnitte anschauen zu können oder eine Bildfolge generieren zu können. Es kann hier auch eine Verbindung zur Bedienschnittstelle/Darstellung 66 vorhanden sein. Die Auswertungseinheit 64 kann dabei von einer Bedienperson bedient werden. Alternativ oder ergänzend können in der Auswertungseinheit automatisierte Bilderkennungsschritte vorgesehen sein, um beispielsweise bestimmte Muster/Formen im Bild automatisch zu erkennen und zu kennzeichnen. Dabei kann die Auswertungseinheit auch ein verteiltes Rechnersystem (Cloud) sein oder es kann eine Auswertung von einer oder mehreren Personen an entfernten Standorten (crowdsourcing) erfolgen.
In einem Erfassungssystem bzw. -verfahren können mehrere gleichartige und unterschiedli che Fluggeräte zum Einsatz kommen. Dabei kann das Erfassungssystem mittels der überge- ordneten Steuereinheit 62 den Einsatz der Fluggeräte 14, 14-2 koordinieren. Alternativ oder ergänzend kann auch eine direkte Kommunikation zwischen Fluggeräten 14, 14-2 stattfin den, wie dies bei der Kommunikationsschnittstelle 56 angedeutet ist. Auch eine Kommuni - kation zwischen einem Fluggerät und weiteren Robotern, wie etwa einem zusätzlichen fahrbaren Roboter, oder zwischen dem Fluggerät und Kanalausrüstung ist denkbar, auch wenn dies nicht explizit dargestellt ist. Rein beispielhaft ist eine solche Situation in Fig. 6 dargestellt. Diese zeigt stark vereinfacht ein Rohrsystem 10 mit zwei Seitenästen 11 und 13, in welchem sich an jeweiligen Zugangsschächten 12-1 und 12-2 Fluggeräte 14-1 und 14-2 befinden. Für jedes der Fluggeräte 14-1 und 14-2 ist eine Route 70-1 bzw. 70-2 (punktierte Linie) vorgesehen, die geflogen werden soll, um verschiedene Abschnitte des Rohrsystems inspizieren zu können. Beispielhaft ist hier dargestellt, dass die Fluggeräte 14-1 und 14-2 nach Absolvierung der jeweiligen Route 70-1 bzw. 70-2 wieder an den Ausgangspunkt zurückkehren. Es ist aber genauso gut denkbar, dass die Inspektion des dargestellten Rohrsystems durch ein Fluggerät alleine durchge führt wird, beispielsweise das Fluggerät 14-1, das beim Zugangsschacht 12-1 startet und seinen Inspektionsflug nach Abfliegen beider Seitenäste 11 und 13 beim Zugangsschacht 12-2 beendet. Bei der Abzweigung des Seitenastes 11 ist beispielhaft noch ein weitere Flug gerät 14-3 dargestellt, das eine Relaisfunktion bei der Datenübertragung oder bei der Überwachung der anderen Fluggeräte 14-1 und 14-2 übernehmen kann.
Das hier vorgestellte Erfassungssystem und zugehörige Verfahrensschritte zeigen ein Grundprinzip der kontaktlosen Inspektion von Rohren bzw. Rohrsystemen mittels eines Fluggeräts, das ferngesteuert oder autonom im Rohrsystem unterwegs ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Begriff rohrartiges Element bzw. Rohrsystem stellvertretend für wei tere Komponenten, wie etwa Kanäle, Schächte, Speicher, Verzweigungen, Ventile etc. steht. In der Regel bewegt sich das Fluggerät in einem ein Abwasserkanal zwischen einer Ober- grenze des im Rohr befindlichen Mediums (Pegelstand des Mediums) und dem Scheitel des Rohres.
Es ergeben sich durch das vorgestellte Erfassungssystem bzw. -verfahren insbesondere noch weitere Möglichkeiten und Vorteile:
In der Regel kommt das Fluggerät während der Datenerfassung nicht mit dem im Rohr geführten Medium, wie etwa Abwasser, in Berührung. Dadurch kann das Fluggerät klein und leicht ausgeführt werden und sich schnell bewegen, im Gegensatz zu den bisher bekannten, fahrenden Inspektionsgeräten. Hierdurch lässt sich der Energieaufwand für Routineinspek- tionen verringern.
Durch seine hohe Geschwindigkeit und Wendigkeit kann das Fluggerät sehr große Rohrab- schnitte in kurzer Zeit erfassen bzw. inspizieren. Ferner können Rohrabschnitt auch in kürzeren Zeitabständen erneut inspiziert werden, wobei durch die automatisierte Datenerfassung eine hohe Reproduzierbarkeit der Daten ermöglicht wird. Aufgrund derartiger reproduzierbarer Daten ist auch eine Differentialdiagnose möglich, also eine Auswertung des Unter- schieds zwischen verschiedenen Zeitpunkten der Datenerfassung eines gleichen Rohrabschnitts.
Das Fluggerät kann für den Fall, dass es autonom fliegt, nach vorgegebenem, aber im Prin zip wahlfreiem Plan eine vollautomatische Erfassung bzw. Inspektion vornehmen. An diese kann sich dann eine automatisierte Datenanalyse (Auswertung) anschließen. Hierdurch wird die Produktivität des ggf. für eine manuelle Überprüfung noch benötigten Personals verviel facht.
Das Fluggerät kann der Art des rohrartigen Elements bzw. Kanals angepasst werden, um deren spezifischen Eigenschaften Rechnung zu tragen und die Erfüllung bestimmter Eigen schaften zu prüfen, die für die jeweiligen Rohrarten typisch sind. Es ist auch denkbar, dass eine Anpassung des Fluggeräts dynamisch erfolgen kann.
Ein Fluggerät ist trotz seiner Ausrüstung mit Sensoren und Steuereinheit preisgünstig. Es kann daher wahlweise auch dauerhaft in einem Rohrsystem verbleiben und dort seine Aufgaben erfüllen. Hierdurch kann auf das aufwändige und Personal benötigende Einbringen des Fluggeräts bei einem Zugangsschacht und das Entnehmen des Fluggeräts aus dem Schacht verzichtet werden. Denkbar ist auch, dass zum Erfassungssystem weitere Arbeitsgeräte gehören, die von ei nem Fluggerät überwacht werden. Derartige Arbeitsgeräte können beispielsweise Reinigungsroboter sein, die erfasste und lokalisierte Fremdkörper entfernen. Das Fluggerät kann dabei aufgrund seiner Wendigkeit, die Durchführung von gewünschten Maßnahmen schnell und aus unterschiedlichen Perspektiven bildlich festhalten. Wie bereits erwähnt, ist es auch - denkbar, dass am Fluggerät selbst Arbeitsgeräte vorgesehen sein können, mit denen gewünschte Maßnahmen durchführbar sind.
Insgesamt bietet das vorgestellte Erfassungssystem bzw. -verfahren kostengünstige und neuartige Möglichkeiten für die Ausübung von Inspektions- bzw. Arbeitsschritten in Rohrsys - temen.

Claims

Ansprüche
Erfassungssystem, eingerichtet zur Gewinnung von Informationen, insbesondere Da ten, die zu wenigstens einem rohrartigen Element (10) gehören, wobei mehrere rohrartige Elemente zu einem rohrartigen Netzwerk (10, 12, 11, 13) miteinander verbunden sein können, wie etwa einem Abwasserkanalsystem, einem Versorgungsleitungssystem, einem Lüftungsleitungssystem oder dergleichen, wobei das Erfassungssystem wenigstens ein Fluggerät (14) umfasst, mittels welchem Informationen im Inneren des wenigstens einen rohrartigen Elements (10) erfassbar sind.
Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei das Fluggerät (14) derart ausgeführt ist, dass es autonom oder fremdgesteuert im rohrartigen Element (10) navigiert.
Erfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fluggerät (14) wenigstens einen vorzugsweise verstellbaren Rotor (30-1, ...,30-4) umfasst, wobei es vorzugsweise als senkrecht startendes und landendes unbemanntes Fluggerät (14) ausgeführt ist, insbesondere als Quadro-, Hexa-, oder Oktokopter oder dergleichen.
Erfassungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fluggerät als Flugzeug mit starren Tragflächen oder als Luftkissenfahrzeug ausgeführt ist.
Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es derart ausgeführt ist, dass das wenigstens eine Fluggerät (14) während einer vorbestimmten Zeitdauer in dem wenigstens einen rohrartigen Element (10) verbleibt, wobei das Fluggerät (14) während der vorbestimmten Zeitdauer mehrfach oder dauerhaft aktivierbar ist.
Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluggerät (14) wenigstens einen Sensor (39, 46) oder/und wenigstens eine Bildaufnahmevorrichtung (40) zur Erfassung von Informationen über das rohrartige Element (10) um fasst.
Erfassungssystem nach Anspruch 6, wobei das Fluggerät wenigstens einen Gassensor umfasst.
Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es wenigstens eine Speichereinheit (50) zur Speicherung von erfassten Informationen, insbesondere digitalen Daten, umfasst.
9. Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es ferner wenigstens eine Auswertungseinheit (44; 64) umfasst, mittels welcher erfasste Informa - tionen, insbesondere digitale Daten, automatisch oder/und durch eine Bedienperson auswertbar sind.
10. Erfassungssystem nach Anspruch 9, wobei es wenigstens eine Schnittstelle (56) aufweist, die zur Übertragung von Informationen bzw. Daten zwischen dem Fluggerät (14) und der Auswertungseinheit (64) eingerichtet ist.
11. Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend wenigstens ein in dem rohrartigen Element (10) bzw. einem Rohrsystem angeordneten Leitungssystem (20), wobei das Leitungssystem (20) vorzugsweise zur Datenübermitt- lung oder/und zur Energieübertragung vorgesehen ist.
12. Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es ferner wenigstens eine Basisstation (22) umfasst, die innerhalb oder außerhalb des rohrartigen Elements (10) angeordnet ist, wobei die Basisstation (22) vorzugsweise derart einge- richtet ist, dass an ihr wenigstens ein Fluggerät (14) angeordnet werden kann.
13. Erfassungssystem nach Anspruch 12, wobei die Basisstation (22) dazu eingerichtet ist, ein an ihr angeordnetes Fluggerät (14) mit Energie zu versorgen, insbesondere die Menge von wenigstens einem Energieträger, wie etwa elektrische Ladung oder/und Treibstoff oder/und Druckluft oder/und Wasserstoff, zu erhöhen, wobei der von der Basisstation (22) zugeführte Energieträger in einem zugehörigen am Fluggerät (14) an gebrachten Energiespeicher aufnehmbar ist.
14. Erfassungssystem nach Anspruch 11 sowie nach Anspruch 12 oder 13, wobei die we- nigstens eine Basisstation (22) mit dem Leitungssystem (20) verbunden ist.
15. Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluggerät (14) ferner derart eingerichtet ist, dass es an der Innenseite des rohrartigen Elements (10) oder auf dem im rohrartigen Element vorhandenen Medium (24) aufsetzen kann, vorzugsweise mittels einer zugehörigen Anflug prozedur.
16. Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Fluggerät (14) wenigstens ein Arbeitsgerät angebracht ist, mittels welchem eine gewünschte Maßnahme, wie etwa Entnahme einer Probe, Ergreifen eines Fremdkörpers, Ausbringen eines Dichtungsmittels, Öffnen/Schließen eines Ventils oder dergleichen, durch führbar ist.
Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Fluggeräte (14-1, 14-2, 14-3) gleichzeitig in einem Rohrsystem (10, 11, 12, 13) im Einsatz sind, wobei die mehreren Fluggeräte (14-1, 14-2, 14-3) gleichartig oder unter schiedlich ausgeführt sind.
Erfassungssystem nach Anspruch 17, wobei die mehreren Fluggeräte (14-1, 14-2, 14- 3) derart ausgeführt sind, dass sie sich gegenseitig bei durchzuführenden Aufgaben unterstützen oder/und Anweisungen geben, derart, dass die mehreren Fluggeräte einen schwarmartigen oder/und hierarchieartigen Verband bilden.
Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluggerät (14) wenigstens eine Steuereinheit (44) umfasst, die für die Navigation (40) oder/und die Erfassung (42) von Informationen oder/und die Speicherung (50) von erfassten In formationen oder/und die Übertragung (56) von erfassten Informationen oder/und die Kommunikation (56) mit anderen Fluggeräten (14-1, 14-2, 14-3) eingerichtet ist.
Erfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluggerät (14) wenigstens eine vorzugsweise einstellbare Energiequelle (54) zur aktiven Bestrahlung des Umfelds, wie etwa Licht, Lidar, Radar, Ultraschall, aufweist, um bedarfs - weise das Innere des rohrartigen Elements (10) wenigstens teilweise zu bestrahlen bzw. zu beleuchten.
Verfahren zur Erfassung von Informationen, insbesondere Daten, die zu wenigstens einem rohrartigen Element (10, 12, 11, 13) gehören, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen von wenigstens einem Fluggerät (14) in dem rohrartigen Element;
Durchführen von wenigstens einem Flug mit dem wenigstens einen Fluggerät (14) im Inneren des rohrartigen Elements, wobei während des Flugs Informationen im Inneren des rohrartigen Elements erfasst werden, vorzugsweise Informationen über das rohrartige Element oder/und das im rohrartigen Element vorhandene Medium oder/und Fremdkörper im rohrartigen Element.
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