WO2020038764A9 - Datenmodul für einen behälter - Google Patents

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WO2020038764A9
WO2020038764A9 PCT/EP2019/071650 EP2019071650W WO2020038764A9 WO 2020038764 A9 WO2020038764 A9 WO 2020038764A9 EP 2019071650 W EP2019071650 W EP 2019071650W WO 2020038764 A9 WO2020038764 A9 WO 2020038764A9
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data module
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Patrick Hulbert
Michael WEHLER
Jörg Baumann
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SCHäFER WERKE GMBH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D7/00—Containers having bodies formed by interconnecting or uniting two or more rigid, or substantially rigid, components made wholly or mainly of metal
    • B65D7/02—Containers having bodies formed by interconnecting or uniting two or more rigid, or substantially rigid, components made wholly or mainly of metal characterised by shape
    • B65D7/04—Containers having bodies formed by interconnecting or uniting two or more rigid, or substantially rigid, components made wholly or mainly of metal characterised by shape of curved cross-section, e.g. cans of circular or elliptical cross-section
    • B65D7/045—Casks, barrels, or drums in their entirety, e.g. beer barrels, i.e. presenting most of the following features like rolling beads, double walls, reinforcing and supporting beads for end walls
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/80—Arrangements for signal processing
    • G01F23/802—Particular electronic circuits for digital processing equipment
    • G01F23/804—Particular electronic circuits for digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0716—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor
    • G06K19/0717—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor the sensor being capable of sensing environmental conditions such as temperature history or pressure

Definitions

  • the invention relates to a data module for monitoring a container, which is preferably set up for the storage and / or transport of liquids or solid materials, which has one or more sensors for detecting physical quantities of the container contents.
  • containers are used for the transport and storage of liquids and solid materials, especially free-flowing materials, for example IBCs ("Intermediate Bulk Containers") or reusable barrels, such as so-called “Kegs”. It is known to mark containers for identification and, if necessary, to provide them with information about the content, last filling, hazardous status, etc.
  • the data can conventionally be provided by an externally attached label or by means of a transponder, for example using RFID technology.
  • EP 1 152 956 B1 describes a barrel with a valve arrangement in which a transponder is embedded.
  • the transponder can be read out using a reader, which means that the information stored in it can be used to identify the barrel.
  • a similar device is known from EP 1 506 523 B1.
  • the transponder embedded in the valve of the container can provide status data about the interior of the container, such as pressure, level and temperature, which are obtained by means of sensors.
  • Reading out the transponders, processing the data and managing the containers continue to be time-consuming and resource-intensive.
  • the at least partially manual detection and identification methods currently used are also prone to errors. This can result in a lack of transparency about the container inventory, especially in the case of large container fleets, for example with regard to the locations of the containers, availability and transport routes, as well as state variables such as fill levels, qualitative nature of the container contents and the like.
  • An optimization of the administrative processes is only possible to a limited extent, for example due to inaccurate information about the availability and condition of the containers in a fleet, but also due to the lack of electronic tools.
  • Existing tracking methods which are limited to analog recordings or transponder island solutions, can lead to a certain loss of containers.
  • the electronic devices provided on the container are not very flexible, since they are designed for certain container designs and / or are permanently integrated in the container.
  • universal retrofitting of containers with electronic devices for monitoring the same, as well as self-sufficient and fully automatic operation are not easily possible.
  • One object of the invention is to improve the monitoring of containers, in particular to enable more efficient and reliable management of container fleets.
  • the data module which can alternatively be referred to as a "sensor module" is used to monitor a container which is preferably designed for storage and / or transport of liquids or solid materials, in this case particularly free-flowing materials.
  • a container which is preferably designed for storage and / or transport of liquids or solid materials, in this case particularly free-flowing materials.
  • standardized containers such as IBCs, kegs or standard containers come into consideration.
  • Bottles for example glass bottles, collection containers, garbage containers, etc., may also be mentioned as exemplary container types that can be equipped with a data module.
  • the data module is suitable for monitoring any type of container, provided that the container has an opening with which the data module can be brought into engagement, ie into which the data module can be inserted so that both the interior of the container and the exterior through the data module are detectable by sensors.
  • the opening for the data module in the container is referred to below as the "module opening".
  • the module opening is preferably a through opening.
  • the module opening is closed by inserting the data module, the seal in the closed state being able to be gas- and / or liquid-tight, for example, depending on the container contents and its intended protection from external influences.
  • the data module has, for example, an interior sensor system with one or more sensors which are set up to detect physical variables in the interior of the container.
  • the sensors of the interior sensor system can be set up to detect physical variables of the inner atmosphere of the container and / or the (actual) container contents.
  • the data module has an exterior sensor system with one or more sensors that are set up to detect physical variables outside the container and / or the external nature of the container and / or to determine the location and / or position of the container.
  • the term “sensor” is therefore to be interpreted broadly in this context to include, for example, signal transmitters and / or signal receivers for determining geographical position, for example by means of a global navigation satellite system.
  • the data module also has a communication assembly that is set up to receive sensor data from the interior sensor system and / or exterior sensor system, depending on the equipment, and has at least one transmission device that is configured to send data based on the sensor data to an external receiving device.
  • the external receiving device is located outside the container and can be implemented, for example, by a central server, a cloud or a user device such as a smartphone or a tablet.
  • the wording “data based on the sensor data” was chosen to make it clear that the sensor data can be processed internally in various ways prior to transmission, but not necessarily have to. The processing can include simple conversions or formatting, but the data module can also perform partial calculations of the administrative tasks described below.
  • the invention allows an increase in the Transparency about the condition of the monitored container and its contents. This in turn enables the efficiency and reliability of the management of a container fleet to be improved. Thanks to the sensors built into the data module and communication with an external facility, operators can view all relevant information about their container fleet at any time. Through intelligent analysis and processing of the data, described in more detail below, the operator can improve his own management, whereby a process optimization, a saving of costs and resources can be realized. Through a complete, always traceable documentation, manual recognition processes can be reduced or completely omitted. Any existing RFID solutions can be integrated. In addition, the shrinkage of containers can be reduced and the turnover rate increased, whereby capital commitment, maintenance and renewal of container fleets can be optimized.
  • the data module preferably has a housing with a shaft section, in which the interior sensor system is received, and a head section, in which the exterior sensor system is received.
  • the shaft section In the assembled state, ie the state in which the data module is inserted into the module opening, the shaft section is at least partially inside the container, while the head section is at least partially outside the container.
  • the terms "inside” and “outside” are clearly defined by the variables to be detected by sensors. It is therefore not necessary, for example, for the housing of the data module to protrude into the interior of the container or to the outside, as long as it is technically possible to detect the intended physical quantities.
  • the data module can be implemented in a compact and simple manner so that it can be mounted or installed.
  • the shaft section and the head section can be cylindrical housing sections, the diameter of the head section preferably being greater than the diameter of the shaft section, as a result of which the data module can be easily inserted into the module opening and fixed on the container.
  • the shaft section preferably has an external thread, as a result of which the data module can be screwed into the module opening of the container.
  • the module opening preferably has a matching internal thread.
  • the shaft section In the screwed-in state, the shaft section is at least partially inside the container, while the head section is at least partially outside. The module opening is closed in this way by the data module and at the same time ensures that the data module is held securely in the intended position and location.
  • the external shape and the type of fastening of the data module can also be implemented in other ways.
  • the housing can be designed in such a way that the data module is attached to the container by screwing in by means of an internal thread, clamping, screwing or gluing.
  • a sealing device is provided between the container and the data module as an alternative or in addition to the aforementioned fastening variants.
  • the means for fastening the data module in the module opening can have part of a bayonet lock which interacts with a corresponding counterpart on the container.
  • the data module can preferably be releasably connected to the container; that is, the fastening means (s) by means of which the data module is firmly attached in the module opening allow (as intended) the data module to be loosened and removed several times.
  • the housing is preferably made of a plastic, for example polycarbonate.
  • the housing is preferably UV-resistant.
  • the housing is constructed in such a way that it protects the electronic devices inside, preferably prevents the entry of dirt and moisture, so that the data module can be operated reliably and independently over a long period of time.
  • the transmission device is preferably set up for active data transmission, the data module in this case having a power source, for example a battery module or an accumulator, which supplies at least the transmission device of the communication assembly with power.
  • the power source also supplies the sensor system, in particular the interior sensor system and / or exterior sensor system, and optionally electronic devices such as a processor, memory and the like.
  • the transmission device of the communication assembly is connected to the power supply so that active transmission of data can be implemented.
  • the data of the data module are not read out passively, for example by induction.
  • the provision of the power supply as well as the active sending of data allow autonomous operation of the data module and simplify automatic data processing and management of the containers equipped with the data module. Manual read-out is not necessary; in particular, it is not necessary for a user to approach the container with a reader in order to read out the data module.
  • the transmission device is preferably set up for data transmission by radio, for example for mobile radio bands, for example LTE.
  • the transmission device can have a Bluetooth interface. In this way, established infrastructures with high coverage can be used Data transfer can be used, whereby a particularly reliable and location-independent data exchange is possible.
  • the communication assembly can also have a receiving device for receiving data, for example control data, transmission commands or data for triggering measurements.
  • the transmission device is preferably set up in such a way that it automatically transmits data based on the sensor data, preferably at regular time intervals, whereby seamless monitoring of the containers is possible with minimal personnel expenditure.
  • the transmission device is preferably set up in such a way that it automatically transmits data based on the sensor data, preferably at regular time intervals, whereby seamless monitoring of the containers is possible with minimal personnel expenditure.
  • the interior sensor system preferably comprises a temperature sensor and / or a humidity sensor and / or a light sensor and / or a pressure sensor and / or a level sensor and / or an object temperature sensor for determining the temperature of the material stored inside the container.
  • the outside sensor system preferably comprises a temperature sensor and / or a humidity sensor and / or a light sensor and / or a pressure sensor and / or an acceleration sensor which is set up to detect the acceleration and / or shock and / or vibration of the container.
  • the outside sensor system preferably has a locating component for determining the geographical position of the container, for example using a global navigation satellite system such as GPS.
  • the container data received from an external facility can be used for various administrative tasks, such as: route planning, deployment planning, Fleet management, availability of containers, condition control, quality control, transport time, crisis management, maintenance intervals, history of containers, degree of use, inventory control, etc. From this, for example, targeted sales models for end customers can be developed.
  • the tasks or parts of them can be carried out on portable user devices controlled by an app, such as checking the location of containers, checking and setting maintenance intervals and / or an optical check, for example if the interior and / or exterior sensors are equipped with a camera.
  • the data processing takes place at least partially automatically. For example, an alarm can be generated for different cases, for example if the analysis of the data indicates improper handling or unauthorized transport of a container, a reduction in the quality of the container content or the like.
  • the assessment can be carried out by comparison with one or more threshold values, it being possible for the threshold values to be adjustable.
  • the threshold values can be set directly on the data module or by remote control.
  • the data module can be set up to send an alarm message, for example via LAN, SMS or the like, when a threshold value is reached. It should be noted that the large number of data that can be obtained and made available via the data module also enables various prognostic analyzes to be carried out, for example via predictive analytics and / or big data analytics.
  • FIGS. 1a and 1b show two exemplary container types that can be equipped with a data module.
  • FIG. 2 schematically shows the structure of an exemplary data module.
  • FIG. 3 shows an exemplary communication scheme of a container equipped with a data module.
  • FIGS. 1 a and 1 b show two exemplary containers 10 that can be equipped with a data module 20.
  • FIG. 1a shows an IBC ("Intermediate Bulk Container") 10a
  • FIG. 1b shows a reusable drum 10b, known as the "keg”.
  • Both containers 10 are suitable for storing and transporting liquids or solid materials, in particular free-flowing materials.
  • the IBC 10a has a circular disk-shaped container lid 11a, which is equipped with openings, connections and / or valve devices to implement various functions, in particular for filling and removing the container contents.
  • the container lid 11a can be provided with an external thread so that it can be screwed into a corresponding lid opening of the IBC 10a.
  • the container lid 11a can be pivoted via a hinge connection, fixedly connected to the IBC 10a or designed in some other way.
  • the container lid 11a has a valve device 12a which is set up to fill the IBC 10a and to remove the contents of the container.
  • the container lid 11a has one or more threaded openings 13a through which various devices can be installed by screwing them in.
  • such threaded openings 13a can originally be designed for the installation of a fill level sensor, temperature sensor, as a window for the visual inspection of the container contents and the like.
  • FIG. 1b An alternative type of container is shown in FIG. 1b.
  • a barrel 10b is shown therein, which is mainly used for drinks and is known under the designation "Keg".
  • the barrel 10b has a container lid 11b with an opening 12b which is designed to receive a valve device 13b.
  • the barrel 10b can be opened and closed by means of the valve device 13b in order to introduce liquid for filling into the barrel 10b and to remove it for use.
  • the containers 10 shown in FIGS. 1a and 1b are only exemplary. Restrictions on shape, size, material, standardization, The contents of the container etc. do not exist as long as the container 10 has an opening which is suitable for the insertion of a data module 20.
  • Such an opening for example the threaded opening 13a of the SBC 10a or the opening 12b of the barrel 10b
  • the module opening 11 is preferably a through opening through which the interior of the container is in communication with the external environment in the unlocked state.
  • FIG. 2 shows the structure of an exemplary data module 20 in a schematic manner.
  • the data module 20 has a housing 21 which is suitable for a form-fitting and / or force-fitting connection with the module opening 11 of the container 10.
  • the housing 21 can have a shaft section 22, which preferably has an external thread, whereby the data module 20 can be screwed into a threaded section of the module opening 11.
  • the housing 21 can furthermore have a head section 23 which adjoins the shaft section 22, so that the data module 20 in the present exemplary embodiment in FIG. 2 has approximately the shape of a screw.
  • the shaft section 22 and the head section 23 are cylindrical housing sections, the diameter of the head section 23 preferably being greater than the diameter of the shaft section 22.
  • the shaft section 22 is at least partially inside the container 10, while the head section 23 is at least partially outside.
  • the module opening 11 is closed by the data module 20.
  • the external shape of the data module 20 according to FIG. 2 and the type of fastening are only exemplary.
  • the housing 21 can be designed, for example, in such a way that the data module 20 can be inserted into the module opening 11 by clamping, screwing, gluing or in some other way can be used and fastened to the container 10 bar.
  • the data module 20 can preferably be releasably connected to the container 10; That is, the fastening means (s) by means of which the data module 20 is firmly attached in the module opening 11 allow multiple loosening and removal of the data module 20 (as intended). Accordingly, for example, an adhesive connection or an embedding of the data module 20 in the container 10 are formed in this way that removal without destroying the container 10 or parts thereof is not possible, no detachable connection in the sense of the above definition.
  • the housing 21 of the data module 20 is preferably made of a plastic, for example polycarbonate.
  • the housing 21 is preferably UV-resistant.
  • the housing 21 is constructed in such a way that it protects the electronic devices inside, in particular prevents the entry of dirt and moisture, so that the data module 20 can be operated reliably and independently over a long period of time.
  • the sensor system in the interior of the housing 21 is preferably protected by a silicone lens.
  • the data module 20 has a number of electronic devices. Not all of the electronic devices described below have to be implemented; on the other hand, further electronic devices can be provided, depending on the application and depending on which functions are to be implemented by the data module 20. In any case, however, the data module 20 has an interior sensor system 30 and an exterior sensor system 40.
  • the interior sensor system 30 comprises sensors and / or electronic devices which enable the detection of physical variables in the interior of the container 10 - such as fill level, surface and / or interior temperature, interior humidity, interior pressure and / or light.
  • the exterior sensor system 40 comprises sensors and / or electronic devices which are set up to detect physical variables outside of the container 10, the external nature of the container 10 and / or to determine the location and / or position of the container 10. For example, the outside sensor system 40 can be set up to determine the position of the container 10, to detect acceleration, outside temperature, outside humidity, outside air pressure and / or ambient light.
  • the data module 20 has a series of sensors in the shaft section 22, via which information about the state of the interior of the container can be obtained.
  • the interior sensor system 30 comprises: a temperature sensor 31 and / or a humidity sensor relating to the atmosphere inside the container 10 and / or a light sensor 32 for determining the light intensity inside the container 10 and / or a pressure sensor 33 and / or a level sensor 34 and / or an object temperature sensor 35 for determining the temperature of the material stored inside the container.
  • the sensors are preferably based on contactless technology, as a result of which reliable measurements can be carried out over a long period of time in which the data module 20 works independently.
  • one or more sensors for example the fill level sensor 34
  • the light sensor 32 for example designed as a lux meter
  • the fill level sensor 34 is preferably designed as a lidar sensor.
  • the fill level sensor 34 can be set up for multisectoral detection, ie for position-dependent determination of the fill level, and / or for funnel recognition.
  • the exterior sensor system 40 is installed in the head section 23 of the data module 20.
  • the exterior sensor system 40 comprises: a temperature sensor 41 and / or a humidity sensor relating to the atmosphere outside the container 10 and / or a light sensor 42 for determining the light intensity outside the container 10 and / or a pressure sensor 43 and / or a
  • Acceleration sensor 44 The sensors for the outside area are also preferably based on contactless technology, as a result of which reliable measurements can be carried out over a long period of time in which the data module 20 works independently.
  • the acceleration sensor 44 is set up to detect the acceleration, shocks and / or vibrations of the container 10.
  • the data module 20 has electronics for processing the sensor data.
  • processing is to be interpreted broadly, including, for example, the simple storage and / or transmission of the data.
  • an internal power source 50 for example a battery module or an accumulator.
  • the power source 50 is preferably accessible from the outside, for example via a battery compartment, so that it can be replaced or charged when it is used up.
  • an integrated charging station can be provided, which is a wired or Allows contactless charging of the power source 50 in the installed state.
  • the data module 20 has a communication assembly 60 for transmitting the data.
  • This can include different transmitting and / or receiving units for short and / or long ranges.
  • a transmitting / receiving unit for cellular radio bands is preferably provided, for example LTE (cellular radio standard, "Long Term Evolution”), which provide long-range communication with high coverage, whereby a reliable data exchange can be realized.
  • the transmission range is, for example, about 50 to 100 km.
  • a Bluetooth interface can be installed that enables short-range communication via radio technology.
  • the data exchange can alternatively or additionally take place via contactless passive technology, for example by means of NFC (transmission standard for contactless exchange of data by electromagnetic induction, "near field communication").
  • the location of the data module 20 can be determined by the transmitter / receiver unit (s): via LTE with an accuracy of approximately 15 to 50 m, via Bluetooth with an accuracy of less than one meter.
  • the data exchange can take place using standardized protocols, for example MQTT 5.0 (messaging protocol for Internet of Things applications) or Open DMTP (bidirectional protocol for exchanging data "Open Device and Tracking Protocol").
  • the data module 20 preferably has a locating component for geographic position determination, which enables the container 10 to be located, for example, via a global navigation satellite system, such as GPS.
  • FIG. 3 shows an exemplary communication scheme of a container 10 equipped with a data module 20.
  • the ones determined by the data module 20 Data about the container 10, its contents and surroundings are sent, for example, at regular intervals via the cellular radio interface to a central server (cloud) 100 and / or to a portable user device 101, for example a tablet or smartphone. This can take place with the intermediary of service providers 102.
  • the data module 20 can be set in such a way that it records data by sensors every 10 minutes, stores it internally and sends it to the central server 100 once a day.
  • the data sent by the data module 20 provide information about the location and condition of the container 10 and its contents.
  • the information can be used for various administrative tasks, such as: route planning, deployment planning, fleet management, availability of containers, condition control, quality control, transport time, crisis management, maintenance intervals, history of the container, degree of use, inventory control, etc. From this, targeted sales models for end customers can be developed .
  • the data can be used to plan and control resources such as capital, personnel, operating resources, material and information and communication technology in a timely and needs-based manner - Enterprise Resource Planning (ERP) 103.
  • ERP Enterprise Resource Planning
  • the interface to the ERP system can for example via a cloud with a dashboard.
  • the data can be automatically transferred to an ERP system.
  • the tasks or parts thereof can also be carried out on portable user devices 101 under the control of an app, such as checking the location of containers 10, checking and setting maintenance intervals and / or an optical check if the data module 20 is equipped with a camera, for example.
  • the data processing takes place at least partially automatically. For example, an alarm can be generated for different cases, for example if the analysis of the data reveals improper handling or unauthorized handling Transport of a container, a decrease in the quality of the container contents or similar. It should be pointed out that the large number of data that can be obtained and provided via the data module 20 also enables various prognostic analyzes to be carried out, for example via predictive analytics and / or big data analytics.
  • the data module 20 described in detail above increases the transparency of the inventory of the container fleet and of the state of each container 10 and its contents. Thanks to the sensors built into the data module 20 and the communication, for example with a central server 100, operators can view all relevant information about their container fleet at any time. Through intelligent analysis and preparation of the data, for example in a dashboard, the customer can improve his own management, whereby a process optimization, a saving of costs and resources can be realized. Through a complete, always traceable documentation, manual detection processes can be reduced or completely stopped. Any existing RFID solutions can be integrated into the system. In addition, the shrinkage of containers can be reduced by the solutions presented here and the turnover rate increased, whereby the capital commitment, the maintenance and renewal of container fleets can be optimized.

Landscapes

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Datenmodul (20) zur Überwachung eines Behälters (10), der vorzugsweise zur Lagerung und/oder zum Transport von Flüssigkeiten und/oder festen Materialien eingerichtet ist, das so mit einer Modulöffnung (11) des Behälters (10) in Eingriff bringbar ist, dass sowohl der Innenraum des Behälters (10) als auch der Außenraum durch das Datenmodul (20) sensorisch erfassbar sind, wobei das Datenmodul (20) aufweist: eine Innenraumsensorik (30) mit einem oder mehreren Sensoren, die zur Detektion physikalischer Größen im Innern des Behälters (10) eingerichtet sind; und/oder eine Außenraumsensorik (40) mit einem oder mehreren Sensoren, die zur Detektion physikalischer Größen außerhalb des Behälters (10), der äußeren Beschaffenheit des Behälters (10) und/oder zur Bestimmung der Lage und/oder Position des Behälters (10) eingerichtet sind; und eine Kommunikationsbaugruppe (60), die zum Empfang von Sensordaten der Innenraumsensorik (30) und/oder Außenraumsensorik (40) eingerichtet ist und zumindest eine Sendeeinrichtung aufweist, die zum Senden von auf den Sensordaten beruhenden Daten an eine externe Empfangseinrichtung (100, 101) eingerichtet ist.

Description

Datenmodul für einen Behälter
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Datenmodul zur Überwachung eines Behälters, der vorzugsweise zur Lagerung und/oder zum Transport von Flüssigkeiten oder festen Materialien eingerichtet ist, das einen oder mehrere Sensoren zur Detektion physikalischer Größen des Behälterinhalts aufweist.
Hintergrund der Erfindung
Für den Transport und zur Lagerung von Flüssigkeiten und festen Materialien, insbesondere rieselfähigen Materialien, werden verschiedene Arten von Behältern verwendet, beispielsweise IBCs ("Intermediate Bulk Container") oder Mehrwegfässer, etwa sogenannte "Kegs". Es ist bekannt, Behälter zur Identifikation zu markieren und gegebenenfalls mit Informationen über den Inhalt, letzte Befüllung, Gefahrenzustand usw. zu versehen. Die Daten können herkömmlich durch ein außen angebrachtes Etikett oder mittels eines Transponders, beispielsweise unter Verwendung der RFID-Technologie, bereitgestellt werden.
So beschreibt die EP 1 152 956 B1 ein Fass mit einer Ventilanordnung, in der ein Transponder eingebettet ist. Der Transponder kann mittels eines Lesegeräts ausgelesen werden, wodurch die darin gespeicherten Informationen zur Identifizierung des Fasses bezogen werden können. Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der EP 1 506 523 B1 bekannt. Neben der Bereitstellung von Informationen zur Identifizierung des Behälters, kann gemäß der EP 1 506 523 B1 der im Ventil des Behälters eingebettete Transponder Zustandsdaten über das Behälterinnere bereitstellen, etwa Druck, Füllstand und Temperatur, die mittels Sensoren bezogen werden. Ferner ist bekannt, Behälter mit einem Ortungsbauteil zur geografischen Positionsbestimmung zu versehen. Gemäß der DE 10 2005 023 300 A1 kann ein solches Ortungsbauteil außen an einem Fass oder im Innenraum des Fasses montiert sein. Das Ortungsbauteil kann ferner Sensoren aufweisen, mit denen Umgebungsbedingungen, etwa Vibrationen, Temperatur oder Füllstand, gemessen werden können.
Das Auslesen der Transponder, die Verarbeitung der Daten sowie die Verwaltung der Behälter sind weiterhin zeit- und ressourcenintensiv. Die derzeit eingesetzten zumindest teilweise manuellen Erkennungs- und Identifikationsverfahren sind zudem fehleranfällig. Daraus kann eine mangelnde Transparenz über den Behälterbestand, insbesondere bei großen Behälterflotten, resultieren, betreffend beispielsweise die Standorte der Behälter, Verfügbarkeit und Transportwege, sowie Zustandsvariablen, wie etwa Füllstände, qualitative Beschaffenheit der Behälterinhalte und dergleichen. Eine Optimierung der Verwaltungsprozesse ist nur eingeschränkt möglich, beispielsweise aufgrund ungenauer Informationen über die Verfügbarkeit und Beschaffenheit der Behälter einer Flotte, jedoch auch aufgrund fehlender elektronischer Werkzeuge. Bestehende Trackingverfahren, die sich auf analoge Aufzeichnungen oder T ransponder-lnsellösungen beschränken, können zu einem gewissen Schwund an Behältern führen. Ferner sind die am Behälter vorgesehenen elektronischen Einrichtungen, wie etwa Transponder oder Ortungsbauteil, wenig flexibel, da sie für bestimmte Behälterbauformen ausgelegt und/oder dauerhaft im Behälter integriert sind. Insbesondere sind eine universelle Nachrüstung von Behältern mit elektronischen Einrichtungen zur Überwachung derselben, sowie ein autarker und vollautomatischer Betrieb nicht ohne weiteres möglich. Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Überwachung von Behältern zu verbessern, insbesondere eine effizientere und zuverlässigere Verwaltung von Behälterflotten zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird mit einem Datenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einem Behälter mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Das Datenmodul, das alternativ als "Sensormodul" bezeichnet werden kann, dient der Überwachung eines Behälters, der vorzugsweise zur Lagerung und/oder zum Transport von Flüssigkeiten oder festen Materialien, in diesem Fall insbesondere rieselfähigen Materialien, ausgelegt ist. Beispielsweise kommen standardisierte Behälter, wie etwa IBCs, Kegs oder Standardcontainer, in Betracht. Ebenso seien Flaschen, beispielsweise Glasflaschen, Sammelcontainer, Müllcontainer usw. als beispielhafte Behältertypen, die mit einem Datenmodul bestückt werden können, genannt. Das Datenmodul ist zur Überwachung jedweden Behältertyps geeignet, sofern der Behälter eine Öffnung aufweist, mit der das Daten mod ul so in Eingriff bringbar ist, d.h. in die das Datenmodul so einsetzbar ist, dass sowohl der Innenraum des Behälters als auch der Außenraum durch das Datenmodul sensorisch erfassbar sind. Die Öffnung für das Datenmodul im Behälter wird im Weiteren als "Modulöffnung" bezeichnet. Vorzugsweise ist die Modulöffnung eine Durchgangsöffnung. Die Modulöffnung wird durch das Einsetzen des Datenmoduls geschlossen, wobei die Abdichtung im geschlossenen Zustand in Abhängigkeit des Behälterinhalts und dessen beabsichtigten Schutz vor äußeren Einflüssen beispielsweise gas- und/oder flüssigkeitsfest sein kann. Erfindungsgemäß weist das Datenmodul etwa eine Innenraumsensorik mit einem oder mehreren Sensoren, die zur Detektion physikalischer Größen im Innern des Behälters eingerichtet sind, auf. Die Sensoren der Innenraumsensorik können zur Erfassung physikalischer Größen der inneren Atmosphäre des Behälters und/oder des (eigentlichen) Behälterinhalts eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich weist das Datenmodul eine Außenraumsensorik mit einem oder mehreren Sensoren auf, die zur Detektion physikalischer Größen außerhalb des Behälters und/oder der äußeren Beschaffenheit des Behälters und/oder zur Bestimmung der Lage und/oder Position des Behälters eingerichtet sind. Somit ist die Bezeichnung "Sensor" hierin insofern weit auszulegen, als beispielsweise Signalgeber und/oder Signalempfänger zur geographischen Positionsbestimmung, etwa mittels eines globalen Navigationssatellitensystems, umfasst sind.
Das Datenmodul weist erfindungsgemäß ferner eine Kommunikationsbaugruppe auf, die zum Empfang von Sensordaten der Innenraumsensorik und/oder Außenraumsensorik, je nach Ausstattung, eingerichtet ist und zumindest eine Sendeeinrichtung aufweist, die zum Senden von auf den Sensordaten beruhenden Daten an eine externe Empfangseinrichtung eingerichtet ist. Die externe Empfangseinrichtung befindet sich außerhalb des Behälters und ist beispielsweise durch einen Zentralserver, eine Cloud oder eine Benutzereinrichtung, wie etwa ein Smartphone oder ein Tablet, realisierbar. Es wurde die Formulierung "auf den Sensordaten beruhende Daten" gewählt, um deutlich zu machen, dass die Sensordaten vor dem Senden intern auf verschiedene Art und Weise verarbeitet werden können, jedoch nicht unbedingt müssen. Die Verarbeitung kann einfache Umrechnungen oder Formatierungen umfassen, das Datenmodul kann jedoch auch Teilberechnungen der weiter unten beschriebenen Verwaltungsaufgaben übernehmen.
Indem das Datenmodul sowohl den Innenraum des Behälters als auch den Außenraum sensorisch erfasst, erlaubt die Erfindung eine Erhöhung der Transparenz über den Zustand des überwachten Behälters und dessen Inhalt. Dies wiederum ermöglicht eine Verbesserung der Effizienz und Zuverlässigkeit bei der Verwaltung einer Behälterflotte. Durch die im Datenmodul verbauten Sensoren und die Kommunikation mit einer externen Einrichtung können Betreiber jederzeit alle relevanten Informationen über ihre Behälterflotte einsehen. Durch intelligente Analysen und Aufbereitungen der Daten, weiter unten detaillierter beschrieben, kann der Betreiber sein Eigen-Management verbessern, wodurch eine Prozessoptimierung, eine Einsparung von Kosten sowie Ressourcen realisierbar sind. Durch eine lückenlose, stets nachvollziehbare Dokumentation können manuelle Erkennungsverfahren reduziert werden oder vollständig unterbleiben. Etwaige vorhandene RFID-Lösungen können integriert werden. Zudem lassen sich der Schwund an Behältern reduzieren und die Umschlagshäufigkeit erhöhen, wodurch die Kapitalbindung, die Wartung und Erneuerung von Behälterflotten optimiert werden können.
Vorzugsweise weist das Datenmodul ein Gehäuse mit einem Schaftabschnitt, in dem die Innenraumsensorik aufgenommen ist, und einem Kopfabschnitt, in dem die Außenraumsensorik aufgenommen ist, auf. Im montierten Zustand, d.h. jenem Zustand, in dem das Datenmodul in die Modulöffnung eingesetzt ist, befindet sich der Schaftabschnitt zumindest teilweise im Innern des Behälters, während der Kopfabschnitt sich zumindest teilweise außerhalb des Behälters befindet. Die Bezeichnungen "im Innern" und "außerhalb" sind durch die sensorisch zu erfassenden Größen eindeutig definiert. Es ist demnach beispielsweise nicht erforderlich, dass das Gehäuse des Datenmoduls ins Innere des Behälters oder nach außen hervorsteht, solang eine Erfassung der beabsichtigten physikalischen Größen technisch möglich ist. Durch die Integration der Außenraumsensorik und der Innenraumsensorik in dem oben definierten Gehäuse kann das Datenmodul kompakt und auf einfache Weise montierbar bzw. installierbar realisiert werden. Der Schaftabschnitt und der Kopfabschnitt können zylindrische Gehäuseabschnitte sein, wobei der Durchmesser des Kopfabschnitts vorzugsweise größer als der Durchmesser des Schaftabschnitts ist, wodurch das Datenmodul auf einfache Weise in die Modulöffnung einsetzbar und am Behälter fixierbar ist.
Vorzugsweise weist der Schaftabschnitt ein Außengewinde auf, wodurch das Datenmodul in die Modulöffnung des Behälters einschraubbar ist. Die Modulöffnung weist zu diesem Zweck vorzugsweise ein passendes Innengewinde auf. Im eingeschraubten Zustand befindet sich der Schaftabschnitt zumindest teilweise im Innern des Behälters, während der Kopfabschnitt sich zumindest teilweise außerhalb befindet. Die Modulöffnung wird auf diese Weise durch das Datenmodul verschlossen und gewährleistet gleichzeitig einen sicheren Halt des Datenmoduls in der beabsichtigten Position und Lage.
Es sei darauf hingewiesen, dass die äußere Gestalt sowie die Art der Befestigung des Datenmoduls auch auf andere Weise realisierbar sind. Beispielsweise kann das Gehäuse so gestaltet sein, dass das Datenmodul durch Einschrauben mittels eines Innengewindes, Klemmen, Anschrauben oder Kleben am Behälter befestigt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich zu den genannten Befestigungsvarianten eine Verplombungsvorrichtung zwischen dem Behälter und dem Datenmodul vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann das Mittel zum Befestigen des Datenmoduls in der Modulöffnung einen Teil eines Bajonettverschlusses aufweisen, der mit einem entsprechenden Gegenstück am Behälter zusammenwirkt. Vorzugsweise ist das Datenmodul lösbar mit dem Behälter verbindbar; d.h. das oder die Befestigungsmittel, über die eine feste Anbringung des Datenmoduls in der Modulöffnung realisiert wird, erlauben (bestimmungsgemäß) ein mehrfaches Lösen und Entfernen des Datenmoduls. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat, gefertigt. Vorzugsweise ist das Gehäuse UV-beständig. Das Gehäuse ist so konstruiert, dass es die elektronischen Einrichtungen im Innern schützt, vorzugsweise den Eintritt von Schmutz und Feuchtigkeit unterbindet, so dass das Datenmodul über einen langen Zeitraum zuverlässig und autark betreibbar ist.
Vorzugsweise ist die Sendeeinrichtung zur aktiven Datenübertragung eingerichtet, wobei das Datenmodul in diesem Fall eine Leistungsquelle, etwa ein Batteriemodul oder einen Akkumulator, aufweist, die zumindest die Sendeeinrichtung der Kommunikationsbaugruppe mit Strom versorgt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform versorgt die Leistungsquelle zudem die Sensorik, insbesondere die Innenraumsensorik und/oder Außenraumsensorik, sowie gegebenenfalls elektronische Einrichtungen, wie etwa einen Prozessor, Speicher und dergleichen. Zumindest ist jedoch die Sendeeinrichtung der Kommunikationsbaugruppe an die Leistungsversorgung angeschlossen, so dass eine aktive Übertragung von Daten realisierbar ist. In anderen Worten, die Daten des Datenmoduls werden gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform nicht passiv, beispielsweise durch Induktion, ausgelesen. Die Bereitstellung der Leistungsversorgung sowie das aktive Versenden von Daten erlauben einen autarken Betrieb des Datenmoduls und vereinfachen eine automatische Datenverarbeitung und Verwaltung der mit dem Datenmodul bestückten Behälter. Ein manuelles Auslesen ist nicht erforderlich, insbesondere ist es nicht erforderlich, dass sich ein Benutzer zum Auslesen des Datenmoduls mit einem Lesegerät dem Behälter nähert.
Vorzugsweise ist die Sendeeinrichtung für eine Datenübertragung per Funk eingerichtet, etwa für Mobilfunkbänder, beispielsweise LTE. Alternativ oder zusätzlich kann die Sendeeinrichtung eine Bluetooth-Schnittstelle aufweisen. Auf diese Weise können etablierte Infrastrukturen mit hoher Abdeckung zur Datenübertragung genutzt werden, wodurch ein besonders zuverlässiger und standortunabhängiger Datenaustausch möglich ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kommunikationsbaugruppe neben der Sendeeinrichtung auch eine Empfangseinrichtung zum Empfang von Daten, beispielsweise Steuerdaten, Sendebefehlen oder Daten zum Triggern von Messungen, aufweisen kann.
Vorzugsweise ist die Sendeeinrichtung so eingerichtet, dass sie von auf den Sensordaten beruhende Daten automatisch, vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabständen, versendet, wodurch eine lückenlose Überwachung der Behälter bei einem minimalen personellen Aufwand möglich ist. Gleichermaßen findet vorzugsweise eine automatische Detektion physikalischer Größen durch die Innenraumsensorik und/oder Außenraumsensorik in regelmäßigen Zeitabständen statt.
Vorzugsweise umfasst die Innenraumsensorik einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor und/oder einen Lichtsensor und/oder einen Drucksensor und/oder einen Füllstandsensor und/oder einen Objekttemperatursensor zur Bestimmung der Temperatur des im Behälterinnern gelagerten Materials. Vorzugsweise umfasst die Außenraumsensorik einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor und/oder einen Lichtsensor und/oder einen Drucksensor und/oder einen Beschleunigungssensor, der eingerichtet ist, um die Beschleunigung und/oder Erschütterung und/oder Vibration des Behälters zu detektieren. Die Außenraumsensorik weist vorzugsweise alternativ oder zusätzlich ein Ortungsbauteil zur geografischen Positionsbestimmung des Behälters auf, beispielsweise unter Verwendung eines globalen Navigationssatellitensystems wie etwa GPS.
Die von einer externen Einrichtung, etwa einem Zentralserver, einer Cloud oder eines Benutzergeräts, empfangenen Behälterdaten können für verschiedene Verwaltungsaufgaben genutzt werden, so etwa: Tourenplanung, Einsatzplanung, Flotenmanagement, Verfügbarkeit von Behältern, Zustandskontrolle, Qualitätskontrolle, Transportzeit, Krisenmanagement, Wartungsintervalle, Historie von Behältern, Nutzungsgrad, Bestandskontrolle usw.. Daraus lassen sich beispielsweise gezielt Vertriebsmodelle für Endkunden entwickeln. Die Aufgaben oder Teile davon lassen sich App-gesteuert auf portablen Benutzergeräten ausführen, wie etwa eine Standortprüfung von Behältern, eine Prüfung und Einstellung von Wartungsintervallen und/oder eine optische Prüfung, etwa wenn die Innenraumsensorik und/oder Außenraumsensorik mit einer Kamera ausgerüstet ist.
Die Datenverarbeitung erfolgt hierfür zumindest teilweise automatisch. So kann beispielsweise für verschiedene Fälle ein Alarm generiert werden, etwa wenn die Analyse der Daten auf eine unsachgemäße Behandlung oder einen unbefugten Transport eines Behälters, eine Qualitätsminderung des Behälterinhalts oder ähnliches hindeutet. Die Beurteilung kann durch Vergleich mit einem oder mehreren Schwellwerten durchgeführt werden, wobei die Schwellwerte einstellbar sein können. Die Einstellung der Schwellwerte kann direkt am Datenmodul oder auch per Fernsteuerung erfolgen. Das Datenmodul kann eingerichtet sind, um bei Erreichen eines Schwellwerts eine Alarmmeldung, etwa via LAN, SMS oder dergleichen, zu senden. Es sei darauf hingewiesen, dass durch die Vielzahl der Daten, die über das Datenmodul bezogen und bereitgestellt werden können, zudem verschiedene prognostische Analysen durchführbar sind, beispielsweise via Predicitive Analytics und/oder Big-Data-Analytics.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf das Datenmodul beschrieben wurden, gelten analog für einen Behälter oder eine Behälterflote mit installierten Datenmodulen, sowie ein System aus einem oder mehreren mit Datenmodulen bestückten Behältern und einer externen Einrichtung zur Datenverarbeitung, wie etwa einem Zentralserver und/oder einem Benutzergerät, die untereinander in Kommunikation stehen. Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können allein oder in Kombination mit einem oder mehreren der obigen Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Figuren 1a und 1b zeigen zwei beispielhafte Behältertypen, die mit einem Datenmodul bestückt werden können.
Die Figur 2 zeigt auf schematische Weise den Aufbau eines beispielhaften Datenmoduls.
Die Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationsschema eines mit einem Datenmodul bestückten Behälters.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
Die Figuren 1a und 1b zeigen zwei beispielhafte Behälter 10, die mit einem Datenmodul 20 bestückt werden können. Die Figur 1a zeigt einen IBC ("Intermediate Bulk Container") 10a, und die Figur 1 b zeigt ein Mehrwegfass 10b, das unter der Bezeichnung "Keg" bekannt ist. Beide Behälter 10 sind zur Lagerung und zum Tramsport von Flüssigkeiten oder festen Materialien, insbesondere rieselfähigen Materialien, geeignet.
Der IBC 10a weist in der dargestellten Ausführungsvariante einen kreisscheibenförmigen Behälterdeckel 11a auf, der zur Realisierung verschiedener Funktionen, insbesondere zur Befüllung und zur Entnahme des Behälterinhalts, mit Öffnungen, Anschlüssen und/oder Ventileinrichtungen ausgerüstet ist. Der Behälterdeckel 11a kann mit einem Außengewinde versehen sein, um in eine entsprechende Deckelöffnung des IBCs 10a einschraubbar zu sein. Alternativ kann der Behälterdeckel 11a über eine Scharnierverbindung schwenkbar, fest mit dem IBC 10a verbunden oder auf andere Weise ausgebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Behälterdeckel 11a eine Ventileinrichtung 12a auf, die zur Befüllung des IBCs 10a und zur Entnahme des Behälterinhalts eingerichtet ist. Ferner weist der Behälterdeckel 11a eine oder mehrere Gewindeöffnungen 13a auf, durch die verschiedene Einrichtungen durch Einschrauben installierbar sind. Beispielsweise können solche Gewindeöffnungen 13a ursprünglich zur Installation eines Füllstandsensors, Temperatursensors, als Fenster zur optischen Begutachtung des Behälterinhalts und dergleichen ausgelegt sein.
Ein alternativer Behältertyp ist in der Figur 1b gezeigt. Darin ist ein Fass 10b dargestellt, das hauptsächlich für Getränke genutzt wird und unter der Bezeichnung "Keg" bekannt ist. Das Fass 10b weist einen Behälterdeckel 11b mit einer Öffnung 12b auf, die zur Aufnahme einer Ventileinrichtung 13b eingerichtet ist. Mittels der Ventileinrichtung 13b kann das Fass 10b geöffnet und geschlossen werden, um Flüssigkeit zum Befüllen in das Fass 10b einzubringen und für den Gebrauch daraus zu entnehmen.
Die in den Figuren 1a und 1b dargestellten Behälter 10 sind nur beispielhaft. Beschränkungen hinsichtlich Form, Größe, Material, Standardisierung, Behälterinhalt usw. bestehen nicht, solange der Behälter 10 eine Öffnung aufweist, die zum Einsetzen eines Datenmoduls 20 geeignet ist. Eine solche Öffnung (beispielsweise die Gewindeöffnung 13a des SBCs 10a oder die Öffnung 12b des Fasses 10b) sind hierin gemeinsam als "Modulöffnung" bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 11 versehen. Vorzugsweise ist die Modulöffnung 11 eine Durchgangsöffnung, über die im unverschlossenen Zustand das Behälterinnere mit der äußeren Umgebung in Kommunikation steht.
Die Figur 2 zeigt auf schematische Weise den Aufbau eines beispielhaften Datenmoduls 20.
Das Datenmodul 20 weist ein Gehäuse 21 auf, das für eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit der Modulöffnung 11 des Behälters 10 geeignet ist. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse 21 einen Schaftabschnitt 22 aufweisen, der vorzugsweise ein Außengewinde hat, wodurch das Datenmodul 20 in einen Gewindeabschnitt der Modulöffnung 11 einschraubbar ist. Das Gehäuse 21 kann ferner einen Kopfabschnitt 23 aufweisen, der sich an den Schaftabschnitt 22 anschließt, so dass das Datenmodul 20 im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Figur 2 ungefähr die Form einer Schraube hat. In anderen Worten, der Schaftabschnitt 22 und der Kopfabschnitt 23 sind zylindrische Gehäuseabschnitte, wobei der Durchmesser des Kopfabschnitts 23 vorzugsweise größer als der Durchmesser des Schaftabschnitts 22 ist. Im eingeschraubten oder eingesetzten Zustand befindet sich der Schaftabschnitt 22 zumindest teilweise im Innern des Behälters 10, während der Kopfabschnitt 23 sich zumindest teilweise außerhalb befindet. Die Modulöffnung 11 wird durch das Datenmodul 20 verschlossen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die äußere Gestalt des Datenmoduls 20 gemäß der Figur 2 sowie die Art der Befestigung nur beispielhaft sind. Alternativ kann das Gehäuse 21 beispielsweise so gestaltet sein, dass das Datenmodul 20 durch Klemmen, Anschrauben, Kleben oder auf andere Weise in die Modulöffnung 11 einsetzbar und am Behälter 10 befestig bar ist. Vorzugsweise ist das Datenmodul 20 lösbar mit dem Behälter 10 verbindbar; d.h. das oder die Befestigungsmittel, über die eine feste Anbringung des Datenmoduls 20 in der Modulöffnung 11 realisiert wird, erlauben (bestimmungsgemäß) ein mehrfaches Lösen und Entfernen des Datenmoduls 20. Demnach bilden beispielsweise eine Klebeverbindung oder ein Einbetten des Datenmoduls 20 in den Behälter 10 derart, dass eine Entnahme ohne Zerstörung des Behälters 10 oder Teile desselben nicht möglich ist, keine lösbare Verbindung im Sinne der obigen Definition.
Im Unterschied zur "Schraubenform" der Figur 2 (auch Figur 1a) ist das Datenmodul 20 gemäß der in der Figur 1 b gezeigten Ausführungsvariante hohlzylindrisch geformt, so dass die Armatur der Ventileinrichtung 13b durch die axiale Öffnung des Datenmoduls 20 hindurch in das Fass 10b einbringbar ist. Auf diese Weise bewirkt die Montage der Ventileinrichtung 13b gleichzeitig eine Befestigung des Datenmoduls 20 in der Öffnung 12b (=Modulöffnung 11).
Das Gehäuse 21 des Datenmoduls 20 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat, gefertigt. Vorzugsweise ist das Gehäuse 21 UV- beständig. Das Gehäuse 21 ist so konstruiert, dass es die elektronischen Einrichtungen im Innern schützt, insbesondere den Eintritt von Schmutz und Feuchtigkeit unterbindet, so dass das Datenmodul 20 über einen langen Zeitraum zuverlässig und autark betreibbar ist. Vorzugsweise wird die Sensorik im Innern des Gehäuses 21 durch eine Silikonlinse geschützt.
Das Datenmodul 20 weist eine Reihe von elektronischen Einrichtungen auf. Nicht alle im Folgenden beschriebenen elektronischen Einrichtungen müssen realisiert sein, andererseits können weitere elektronische Einrichtungen vorgesehen sein, je nach Anwendung und je nachdem welche Funktionen durch das Datenmodul 20 zu realisieren sind. In jedem Fall, jedoch, weist das Datenmodul 20 eine Innenraumsensorik 30 und eine Außenraumsensorik 40 auf. Die Innenraumsensorik 30 umfasst Sensoren und/oder elektronische Einrichtungen, welche die Detektion von physikalischen Größen im Innern des Behälters 10 - etwa Füllstand, Oberflächen- und/oder Innenraumtemperatur, Innenfeuchtigkeit, Innendruck und/oder Licht - ermöglichen. Die Außenraumsensorik 40 umfasst Sensoren und/oder elektronische Einrichtungen, die zur Detektion physikalischer Größen außerhalb des Behälters 10, der äußeren Beschaffenheit des Behälters 10 und/oder zur Bestimmung der Lage und/oder Position des Behälters 10 eingerichtet sind. So kann die Außenraumsensorik 40 beispielsweise zur Positionsbestimmung des Behälters 10, zur Detektion einer Beschleunigung, Außentemperatur, Außenfeuchtigkeit, des Außenluftdrucks und/oder Umgebungslichts eingerichtet sein.
Zu diesem Zweck weist das Datenmodul 20 gemäß der Ausführungsform der Figur 2 im Schaftabschnitt 22 eine Reihe von Sensoren auf, über die Informationen über den Zustand des Behälterinnenraums beziehbar sind. Beispielsweise umfasst die Innenraumsensorik 30: einen Temperatursensor 31 und/oder einen Feuchtigkeitssensor betreffend die Atmosphäre im Innern des Behälters 10 und/oder einen Lichtsensor 32 zur Bestimmung der Lichtstärke im Innern des Behälters 10 und/oder einen Drucksensor 33 und/oder einen Füllstandsensor 34 und/oder einen Objekttemperatursensor 35 zur Bestimmung der Temperatur des im Behälterinnern gelagerten Materials. Vorzugsweise beruhen die Sensoren auf einer berührungslosen Technologie, wodurch zuverlässige Messungen über einen langen Zeitraum, in dem das Datenmodul 20 autark arbeitet, realisierbar sind. Nichtsdestotrotz ist es auch möglich, dass ein oder mehrere Sensoren, beispielsweise der Füllstandsensor 34, eingerichtet sind, um mit dem zu vermessenden Behälterinhalt in Kontakt zu kommen. Der Lichtsensor 32, beispielsweise als Luxmeter ausgeführt, ist insbesondere bei der Lagerung und beim Transport lichtempfindlicher Materialien nützlich. Ferner lässt sich durch Auswertung der Messdaten des Lichtsensors 32 beispielsweise feststellen, ob der Deckel des Behälters 10 geschlossen oder geöffnet ist. Der Füllstandsensor 34 ist vorzugsweise als Lidar-Sensor ausgeführt. Der Füllstandsensor 34 kann zur multisektoralen Detektion, d.h. zur positionsabhängigen Bestimmung des Füllstands, und/oder für eine Trichtererkennung eingerichtet sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Außenraumsensorik 40 im Kopfabschnitt 23 des Datenmoduls 20 verbaut. Beispielsweise umfasst die Außenraumsensorik 40: einen Temperatursensor 41 und/oder einen Feuchtigkeitssensor betreffend die Atmosphäre außerhalb des Behälters 10 und/oder einen Lichtsensor 42 zur Bestimmung der Lichtstärke außerhalb des Behälters 10 und/oder einen Drucksensor 43 und/oder einen
Beschleunigungssensor 44. Vorzugsweise beruhen auch die Sensoren für den Außenraum auf einer berührungslosen Technologie, wodurch zuverlässige Messungen über einen langen Zeitraum, in dem das Datenmodul 20 autark arbeitet, realisierbar sind. Der Beschleunigungssensor 44 ist eingerichtet, um die Beschleunigung, Erschütterungen und/oder Vibrationen des Behälters 10 zu detektieren.
Neben der Innenraumsensorik 30 und der Außenraumsensorik 40 weist das Datenmodul 20 Elektronik zur Verarbeitung der Sensordaten auf. Die Bezeichnung "Verarbeitung" ist hierbei weit auszulegen, wobei beispielsweise das bloße Speichern und/oder Senden der Daten umfasst sind. Um einen autarken Betrieb des Datenmoduls 20 zu ermöglichen, weist dieses eine interne Leistungsquelle 50, etwa ein Batteriemodul oder einen Akkumulator, auf. Die Leistungsquelle 50 ist vorzugsweise von außen zugänglich, etwa über ein Batteriefach, um diese bei Verbrauch ersetzen oder aufladen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann eine integrierte Ladestation vorgesehen sein, die ein kabelgebundenes oder berührungsloses Aufladen der Leistungsquelle 50 im eingebauten Zustand ermöglicht.
Zur Übertragung der Daten weist das Datenmodul 20 eine Kommunikationsbaugruppe 60 auf. Diese kann verschiedene Sende- und/oder Empfangseinheiten für kurze und/oder lange Reichweiten umfassen. Vorzugsweise ist eine Sende-/Empfangseinheit für Mobilfunkbänder vorgesehen, beispielsweise LTE (Mobilfunkstandard, "Long Term Evolution"), die eine langreichweitige Kommunikation mit hoher Abdeckung bereitstellen, wodurch ein zuverlässiger Datenaustausch realisierbar ist. Die Sendereichweite beträgt beispielsweise etwa 50 bis 100 km. Alternativ oder zusätzlich kann eine Bluetooth- Schnittstelle verbaut sein, die eine kurzreichweitige Kommunikation per Funktechnik ermöglicht. Neben den genannten aktiven Sendetechnologien kann der Datenaustausch alternativ oder zusätzlich über eine kontaktlose passive Technologie erfolgen, etwa mittels NFC (Übertragungsstandard zum kontaktlosen Austausch von Daten durch elektromagnetische Induktion, "Near Field Communication"). Zudem lässt sich der Standort des Datenmoduls 20 durch die Sende-/Empfangseinheit(en) bestimmen: über LTE mit einer Genauigkeit von etwa 15 bis 50 m, über Bluetooth mit einer Genauigkeit von unter einem Meter. Der Datenaustausch kann mittels standardisierter Protokolle erfolgen, beispielsweise MQTT 5.0 (Messaging-Protokoll für Internet-of-Things-Anwendungen) oder Open DMTP (Bidirektionales Protokoll zum Austausch von Daten "Open Device and Tracking Protocol").
Vorzugsweise weist das Datenmodul 20 ein Ortungsbauteil zur geografischen Positionsbestimmung auf, das eine Ortung des Behälters 10 beispielsweise über ein globales Navigationssateliitensystems, wie etwa GPS, ermöglicht.
Die Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Kommunikationsschema eines mit einem Datenmodul 20 bestückten Behälters 10. Die vom Datenmodul 20 ermittelten Daten über den Behälter 10, dessen Inhalt und Umgebung werden beispielsweise in regelmäßigen Intervallen über die Mobilfunkschnittstelle an einen Zentralserver (Cloud) 100 und/oder an ein portables Benutzergerät 101 , beispielsweise ein Tablet oder Smartphone, gesendet. Dies kann unter Vermittlung von Dienstleistern 102 erfolgen. Beispielsweise kann das Datenmodul 20 so eingestellt sein, dass es alle 10 Minuten Daten sensorisch erfasst, intern speichert und einmal am Tag an den Zentralserver 100 versendet.
Die vom Datenmodul 20 versendeten Daten liefern Informationen über den Standort und den Zustand des Behälters 10 und dessen Inhalt. Die Informationen können für verschiedene Verwaltungsaufgaben genutzt werden, so etwa: Tourenplanung, Einsatzplanung, Flottenmanagement, Verfügbarkeit von Behältern, Zustandskontrolle, Qualitätskontrolle, Transportzeit, Krisenmanagement, Wartungsintervalle, Historie des Behälters, Nutzungsgrad, Bestandskontrolle usw.. Daraus lassen sich gezielt Vertriebsmodelle für Endkunden entwickeln. In anderen Worten, die Daten können genutzt werden, um Ressourcen wie Kapital, Personal, Betriebsmittel, Material und Informations- und Kommunikationstechnik rechtzeitig und bedarfsgerecht zu planen und zu steuern - Enterprise-Resource-Planning (ERP) 103. Die Schnittstelle zum ERP System kann beispielsweise über eine Cloud mit Dashboard erfolgen. Alternativ oder Zusätzlich können die Daten automatisch in ein ERP System übertragen werden. Die Aufgaben oder Teile davon lassen sich zudem App-gesteuert auf portablen Benutzergeräten 101 ausführen, wie etwa eine Standortprüfung von Behältern 10, eine Prüfung und Einstellung von Wartungsintervallen und/oder eine optische Prüfung, sofern das Datenmodul 20 beispielsweise mit einer Kamera ausgerüstet ist.
Die Datenverarbeitung erfolgt zumindest teilweise automatisch. So kann beispielsweise für verschiedene Fälle ein Alarm generiert werden, etwa wenn die Analyse der Daten auf eine unsachgemäße Behandlung oder einen unbefugten Transport eines Behälters, eine Qualitätsminderung des Behälterinhalts oder ähnliches hindeutet. Es sei darauf hingewiesen, dass durch die Vielzahl der Daten, die über das Datenmodul 20 bezogen und bereitgestellt werden können, zudem verschiedene prognostische Analysen durchführbar sind, beispielsweise via Predicitive Analytics und/oder Big-Data-Analytics.
Das oben im Detail beschriebene Datenmodul 20 erhöht die Transparenz über den Bestand der Behälterflotte und über den Zustand jedes Behälters 10 und dessen Inhalt. Durch die im Datenmodul 20 verbauten Sensoren und die Kommunikation etwa mit einem Zentralserver 100 können Betreiber jederzeit alle relevanten Informationen über ihre Behälterflotte einsehen. Durch intelligente Analysen und Aufbereitung der Daten, etwa in einem Dashboard, kann der Kunde sein Eigen-Management verbessern, wodurch eine Prozessoptimierung, eine Einsparung von Kosten sowie Ressourcen realisierbar sind. Durch eine lückenlose, stets nachvollziehbare Dokumentation können manuelle Erkennungsverfahren reduziert oder vollständig eingestellt werden. Etwaige vorhandene RFID-Lösungen sind in das System integrierbar. Zudem lassen sich der Schwund an Behältern durch die hier dargestellten Lösungen reduzieren und die Umschlagshäufigkeit erhöhen, wodurch die Kapitalbindung, die Wartung und Erneuerung von Behälterflotten optimierbar sind.
Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezuqszeichenliste Behälter
Modulöffnung
a IBC
b Keg
a Behälterdeckel
a Ventileinrichtung
a Gewindeöffnung
b Behälterdeckel
b Öffnung
b Ventileinrichtung Datenmodul
Gehäuse
Schaftabschnitt
Kopfabschnitt
Innenraumsensorik
Temperatursensor
Lichtsensor
Drucksensor
Füllstandsensor
Objekttemperatursensor
Außenraumsensorik
Temperatursensor
Lichtsensor
Drucksensor
Beschleunigungssensor
Leistungsquelle
Kommunikationsbaugruppe Zentralserver Benutzergerät Dienstleister ERP

Claims

Patentansprüche
1. Datenmodul (20) zur Überwachung eines Behälters (10), der vorzugsweise zur Lagerung und/oder zum Transport von Flüssigkeiten und/oder festen Materialien eingerichtet ist, das so mit einer Modulöffnung (1 1 ) des Behälters (10) in Eingriff bringbar ist, dass sowohl der Innenraum des Behälters (10) als auch der Außenraum durch das Datenmodul (20) sensorisch erfassbar sind, wobei das Datenmodul (20) aufweist:
eine Innenraumsensorik (30) mit einem oder mehreren Sensoren, die zur Detektion physikalischer Größen im Innern des Behälters (10) eingerichtet sind; und/oder
eine Außenraumsensorik (40) mit einem oder mehreren Sensoren, die zur Detektion physikalischer Größen außerhalb des Behälters (10), der äußeren Beschaffenheit des Behälters (10) und/oder zur Bestimmung der Lage und/oder Position des Behälters (10) eingerichtet sind; und
eine Kommunikationsbaugruppe (60), die zum Empfang von Sensordaten der Innenraumsensorik (30) und/oder Außenraumsensorik (40) eingerichtet ist und zumindest eine Sendeeinrichtung aufweist, die zum Senden von auf den Sensordaten beruhenden Daten an eine externe Empfangseinrichtung (100, 101 ) eingerichtet ist.
2. Datenmodul (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dieses ferner ein Gehäuse (21 ) mit einem Schaftabschnitt (22), in dem die Innenraumsensorik (30) aufgenommen ist, und einem Kopfabschnitt (23), in dem die Außenraumsensorik (40) aufgenommen ist, aufweist, wobei im montierten Zustand des Datenmoduls (20) sich der Schaftabschnitt (22) zumindest teilweise im Innern des Behälters (10) befindet, während der Kopfabschnitt (23) sich zumindest teilweise außerhalb des Behälters (10) befindet.
3. Datenmodul (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt (22) und der Kopfabschnitt (23) zylindrische Gehäuseabschnitte sind, wobei der Durchmesser des Kopfabschnitts (23) vorzugsweise größer als der Durchmesser des Schaftabschnitts (22) ist.
4. Datenmodul (20) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftabschnitt (22) ein Außengewinde aufweist, wodurch das Datenmodul (20) in die Modulöffnung (1 1 ) des Behälters (10) einschraubbar ist.
5. Datenmodul (20) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung zur aktiven Datenübertragung eingerichtet und das Datenmodul (20) ferner eine Leistungsquelle (50), vorzugsweise ein Batteriemodul oder einen Akkumulator, aufweist, welche zumindest die Sendeeinrichtung der Kommunikationsbaugruppe (60) mit Strom versorgt.
6. Datenmodul (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung für eine Datenübertragung per Funk eingerichtet ist, vorzugsweise für Mobilfunkbänder und/oder über eine Bluetooth- Schnittstelle.
7. Datenmodul (20) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung so eingerichtet ist, dass sie von auf den Sensordaten beruhende Daten automatisch, vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabständen, versendet.
8. Datenmodul (20) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenraumsensorik (30) umfasst: einen
Temperatursensor (31 ) und/oder einen Feuchtigkeitssensor und/oder einen Lichtsensor (32) und/oder einen Drucksensor (33) und/oder einen
Füllstandsensor (34) und/oder einen Objekttemperatursensor (35) zur Bestimmung der Temperatur des im Behälterinnern gelagerten Materials.
9. Datenmodul (20) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenraumsensorik (40) umfasst: einen
Temperatursensor (41 ) und/oder einen Feuchtigkeitssensor und/oder einen Lichtsensor (42) und/oder einen Drucksensor (43) und/oder einen
Beschleunigungssensor (44), der eingerichtet ist, um die Beschleunigung und/oder Erschütterungen und/oder Vibrationen des Behälters (10) zu detektieren.
10. Datenmodul (20) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenraumsensorik (40) ein Ortungsbauteil zur geografischen Positionsbestimmung des Behälters (10) aufweist, vorzugsweise unter Verwendung eines globalen Navigationssatellitensystems.
1 1 . Datenmodul (20) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Mittel zum Befestigen desselben in der Modulöffnung (1 1 ) aufweist, vorzugsweise ein Gewinde und/oder zumindest einen Teil eines Bajonettverschlusses.
12. Behälter (10) zur Lagerung und/oder zum Transport von Flüssigkeiten oder festen Materialien, vorzugsweise IBC (10a) oder Keg (10b), der eine Modulöffnung (1 1 ) mit einem darin installierten Datenmodul (20) nach einem der vorigen Ansprüche aufweist.
13. System aus einem oder mehreren Behältern (10) nach Anspruch 1 1 und zumindest einer externen Empfangseinrichtung, vorzugsweise Zentralserver (100) und/oder Benutzergerät (101 ), die untereinander in Kommunikation stehen.
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