WO2020187437A1 - Positionsbestimmungssystem und verfahren zur positionsbestimmung von ventilatoren - Google Patents

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WO2020187437A1
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fans
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Ralph Wystup
Markus Humm
Alexander Rau
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Ebm Papst Mulfingen GmbH and Co KG
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    • F24F11/00—Control or safety arrangements
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]
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    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F24F3/167—Clean rooms, i.e. enclosed spaces in which a uniform flow of filtered air is distributed

Definitions

  • the invention relates to a position determination system and a method for determining the position of fans.
  • Such a module typically consists of a fan and a filter that the
  • the filter Sucks in air from above and blows it into the room through the filter.
  • the aim is to use it to permanently filter the circulating air.
  • the air flow is either turbulent or laminar.
  • the air flows are parallelized by air baffles. This creates a vertical airflow from the FFU to the floor of the room.
  • Filter Fan Units are mainly found in ceiling systems of clean and ultra-pure rooms, such as those found in semiconductor production, the microsystem industry, the pharmaceutical or food industry. In the
  • FFU Filter Fan Units
  • Each FFU is responsible for a specific section of the clean room.
  • Each FFU can be controlled individually via a central computer. This principle makes it possible to specify individual setpoints for temperature and air flow (fan speed) for each section of the clean room supplied by an FFU.
  • An FFU that is located above a heat-generating machine will, for example, emit slightly more cooled air. In this way, a uniform temperature gradient and a uniform air flow are generated in the entire clean room. At the same time, the energy expenditure is reduced.
  • the prior art provides for the position of each fan to be determined by means of GPS technology and the GPS position to be transmitted to a data register in the fan.
  • the controller must be designed in such a way that it can read out the network addresses and the position of each network address from the register in order to transfer the position into a room plan.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and specifying an optimized and improved method and a corresponding device for determining the position of fans, in particular special fans arranged in a room.
  • a position determination system for determining the position of the relative position of n fans (in particular in a room) within a common network, comprising a central computer for controlling the fans, a missile with a flight Control device and a locating system for detecting a function "F" of the fans whose position is to be determined, this function "F” being selectively activated by the central computer according to a predetermined control program for one fan with a specific network address, with a Position determination device for detecting the position of the fan that was detected and with a communication device for data exchange of fan data by means of wireless data communication between the missile and the central computer, the flight control device of the missile being configured to autonomously follow an at least partially predefined flight path after a start command, in order to transfer the position (position data) of this fan correspondingly recorded by the position determination device to the central computer when the fan whose function "F" has just been selectively activated when it is detected which assigns the position to the network address of this fan.
  • One element of the position determination system according to the invention is a missile, in particular a drone or a hovering platform.
  • Quadrocopters or other missiles that can be maneuvered in a room or building are suitable for this purpose. It is provided that the missile can independently determine at least its relative or, alternatively, its absolute position within the building or clean room.
  • the missile is designed with a radio control device controllable by the central computer to control its flight behavior in space.
  • Quadrocopter is designed so that a collision detection is provided and the missile can fly autonomously.
  • the position of the missile can be determined using known techniques, such as. B. using GPS, Glonass, Galileo, Baidu signals.
  • the next version of the previously widespread Bluetooth standard is currently being implemented.
  • the Bluetooth Special Interest Group (SIG) has published the specifications for Bluetooth 5.1 and a new detail makes the new standard particularly interesting.
  • SIG Bluetooth Special Interest Group
  • the so-called "Direction Finding" function makes it possible to locate objects that send out a Bluetooth signal with centimeter precision. With the previous version it was already possible to determine the approximate distance to a communication partner based on the signal strength.
  • the "Direction Finding” function now not only measures the distance much more precisely, it also detects the direction from which the signal is coming.
  • Two different services are used to determine position: Real Time Location Services (RTLS) and Indoor Positioning Systems (IPS).
  • RTLS Real Time Location Services
  • IPS Indoor Positioning Systems
  • the triangulation method is used for this, for which three Bluetooth elements are required. From two points whose distance is known, a third point can be precisely located in space by angle measurement. Without direction finding, the accuracy is between one and ten meters; according to SIG, the new technology allows precise location to the centimeter
  • each fan or each FFU is equipped with a corresponding Bluetooth 5.1 low energy beacon (radio transmitter) for this purpose.
  • This transmitter is able to execute the functions RTLS and IPS and thus to use the "Direction Finding" of the Bluetooth 5.1 standard.
  • the missile has a plurality of radio antennas at different positions of the missile, in particular has a plurality of receiving antennas, in order to be able to determine the direction of a received radio signal even more precisely and thus to further improve the position accuracy.
  • the flight control software could already contain grid information in order to make an assignment in the grid more easily and to implement visualization more quickly and clearly.
  • a recognition query is provided in the software, which is able to recognize which fans are equipped with a Bluetooth 5.1 transmitter.
  • the missile has a, preferably immediately downward d.
  • H. Camera directed towards the floor and a radio unit for radio connection with a central computer of the position determination system of the clean room system or the refrigeration / air conditioning system.
  • the central computer is the facility in the system that takes on the function of the central master computer and central control.
  • the method according to the invention could also be used outside of a building or room, thus in the outdoor area, for example on a roof.
  • the detecting function “F” is the rotation of the respective activated fan at a certain speed.
  • the central computer can control the fan with a specific network address and activate it to rotate, in particular with a predefined speed (which can be easily detected as movement by a camera).
  • the positioning system comprises an optical detection device, preferably a camera, which is aligned or can be aligned so that it can optically detect the rotation or movement of a fan activated in each case in the “F” function.
  • the camera can simply point downwards. It would be conceivable to let an LED flash, which is activated by the central computer.
  • the central computer now starts one of the fans one after the other and wirelessly informs the missile of the network address this fan has.
  • the missile systematically flies the facility or the room according to a flight pattern and detects by means of the optical detection device, such as.
  • the position detection device records its position and sends the position of this fan to the central computer via data feedback. This process is repeated successively for a further fan not yet detected in the position until the positions of all fans have been determined.
  • the position determination system also has a device for visualizing the recorded spatial positions in a spatial plan.
  • the central computer can then optically highlight the corresponding fan on the room plan.
  • the central computer uses the position information received in order to be able to place a graphic representation of the fan in a room plan and this position can also be written to the fan via the known network address so that, for example, in the event of a complete failure of the central computer, these position information directly from the fans' memories can be read.
  • the control or the master computer can convert the relative position information into an absolute position information as soon as the central computer receives the absolute position of a point in the system. was shared.
  • the locating system comprises an acoustic receiving device, preferably at least one microphone, which is aligned or can be aligned so that it can acoustically detect the rotation of a fan activated in each case in function “F”.
  • the systematic flight of the fans in search of the rotating device can be optimized by mounting several microphones on the missile, with the help of which the direction of the noise of the running fan is recorded.
  • the position of the rotating fan can be determined with the help of an evaluation algorithm in relation to stored reference values of the sound pressure level.
  • a further optimization of the position determination by means of noise detection can be done by bringing the respective fan into a normally undesired operating state when starting, which for example leads to a whistling commutation noise (also known as “PWM whistling”). Now you can improve the signal-to-noise ratio as a function of the frequency (in particular via filter devices) and search for the noise in the range of the frequency of the “PWM whistling”.
  • PWM whistling also known as “PWM whistling”.
  • an optical detection device such as a camera pointing downwards
  • the rotary movement of the activated fan could also take place by means of a measuring strip which was previously attached to the rotor blades of the fans.
  • An evaluation with conventional optical evaluation devices could then be carried out by means of a laser beam.
  • Another alternative for a location system attached to the missile could be ultrasound location with the aid of an ultrasound transceiver which can send out ultrasound signals and receive the response function with an ultrasound sensor.
  • the activatable function "F" would not be the running of a fan, but the blinking of an LED: If the missile or quadrocopter were to fly in a preferably darkened room, it would be able to detect the glow of an LED particularly well. A light sensor would then be used for localization. Here, the use of several light sensors would be chosen so that the drone can better determine the direction and thereby provide a rough direction or position determination of the FFU to be detected.
  • the missile advantageously has appropriate sensors for the purpose of avoiding collisions with walls and support pillars.
  • the fan unit could have an infrared receiver and the missile an IR transmitter in order to enable communication between the two and in particular to transfer the detected position to the “selected” fan.
  • RFID technology would also be conceivable.
  • the ventilator or the FFU could use a special flashing sequence to be detected by the missile to signal the end of the position determination process.
  • Another aspect of the present invention relates to a method for positively Determination of the relative position of n fans.
  • the following steps are proposed for this purpose: a. Activation of a function that can be detected by the missile's positioning system in each case of a fan whose position is to be determined by means of the central computer,
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of an exemplary position determination system.
  • the fans V1, V2, V3 are arranged together with a central computer 2 within a common network.
  • the central computer 2 is used, among other things, to control the fans as well as other technical control tasks in the network, such as activating functions F of the fans, such as starting and stopping the fans V1. V2. V3.
  • the position determination system further comprises a missile 20, which in the present exemplary embodiment is a quadrocopter.
  • the quadrocopter 20 has a flight control device 21 and a location system 22 for detecting the function F of the currently activated ventila tor Vi (here V3).
  • the quadrocopter 20 has a position determination device 23 for detecting the position of the fan that has just been selectively activated.
  • a communication device 24 is provided for data exchange of fan data by means of wireless data communication between the quadrocopter 20 and the central computer 2.
  • the flight control device 21 of the missile 20 is configured in such a way that the quadrocopter 20 autonomously follows an at least partially predefined flight path after a start command, in order to move its position detected by the position determination device 23 to the Central computer 2 to be transmitted.
  • the central computer 2 has an assignment register in which the position of each of the network addresses IP1, IP2, IP3 is assigned to the corresponding fans V1, V2, V3.
  • the fans can then be shown spatially at their determined positions in a visualization device (not shown) in a room plan.
  • a visualization device not shown
  • further information known to the central computer can be displayed during the visualization.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungssystem und ein Verfahren zur Positionsbestimmung der relativen Position von n Ventilatoren (V1,V2,...,Vn) in einem Raum innerhalb eines gemeinsamen Netzwerks mit Hilfe eines Flugkörpers, insbesondere eines Quadrocopters oder einer Drohne.

Description

Positionsbestimmungssystem und Verfahren zur Positionsbestimmung von Ventilatoren
Die Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungssystem und ein Verfahren zur Positionsbestimmung von Ventilatoren.
Es ist erforderlich, die Position von Ventilatoren die im Reinraum innerhalb eines Netzwerks eingebaut sind, zu bestimmen, um diese zum Beispiel auf einem Raum-Plan darstellen zu können.
In Gebäuden kommen so gennannte Filter Fan Units oder auch FFU’s oder FVE (Filter-Ventilator-Einheit) bezeichnete Module zum Einsatz. Ein solches Modul, besteht typischerweise aus einem Ventilator und einem Filter, das die
Luft von oben ansaugt und durch den Filter in den Raum einbläst. Ziel ist es, damit die Umluft permanent zu filtern. Auf der Austrittsseite wird der Luftstrom wahlweise turbulent oder laminar geführt. Bei der laminaren Variante werden durch Luftleitbleche die Luftströme parallelisiert. Dadurch entsteht ein vertikaler Luftstrom von der FFU bis zum Boden des Raumes.
Filter Fan Units finden sich hauptsächlich in Deckensystemen von Rein- und Reinsträumen, wie sie in der Flalbleiterproduktion, der Mikrosystemindustrie, der Pharma- oder der Lebensmittelbranche zu finden sind. In der
Reinraumdecke wird typischerweise eine größere Anzahl von Filter Fan Units (FFU) aufgeteilt in Reihen und Spalten installiert. Jede FFU ist für einen bestimmten Abschnitt des Reinraumes zuständig. Jede FFU kann dabei einzeln über einen Zentralrechner gesteuert werden. Dieses Prinzip erlaubt es, für jeden von einer FFU versorgten Abschnitt des Reinraumes individuelle Sollwerte für Temperatur und Luftströmung (Drehzahl des Ventilators) vorzugeben. Eine FFU, die sich über einer wärmeerzeugenden Maschine befindet, wird zum Bei spiel etwas stärker gekühlte Luft abgeben. Auf diese Weise werden im gesamten Reinraum ein gleichmäßiger Temperaturgradient und eine gleichmäßige Luftströmung erzeugt. Zugleich verringert sich der Energieaufwand. Hierzu werden allerdings die genauen Positionen der Ventilatoren im Netzwerk benö tigt, um diese in einem Ventilatoren-Plan in einem Raum-Plan darzustellen, bei der Steuerung ansprechen zu können, im Fehlerfall die Position einfach be stimmen zu können und dadurch den Überwachsungs- und Wartungsaufwand zu reduzieren.
Es gibt im Stand der Technik bereits verschiedene Vorgehensweisen, um eine solche Positionsbestimmung und die Darstellung der ermittelten Positionen der Ventilatoren bzw. FFU’s in einen Raum-Plan, insbesondere einem räumlichen Netzwerkplan, vorzunehmen oder dahin zu übertragen. Traditionell wird ein räumlicher Netzwerkplan mit Verkabelungsplan erstellt und werden die Ventilatoren bereits im digitalen Raum-Plan eingezeichnet und müssen dann in der angegebenen Reihenfolge montiert und angeschlossen werden, was ver- gleichsweise aufwändig ist, da bei der Montage immer sicherzustellen ist, dass der Ventilator mit einer vorgegebenen Netzwerkadresse an die korrekte Positi on montiert wird.
Alternativ ist im Stand der Technik vorgesehen die Position jedes Ventilators mittels GPS-Technik zu ermitteln und die GPS-Position an ein Datenregister im Ventilator zu übertragen. Hierzu muss allerdings die Steuerung so ausgebildet werden, dass diese die Netzwerkadressen und zu jeder Netzwerkadresse dessen Position aus dem Register auslesen kann, um die Position in einen Raum- Plan zu übertragen.
Denkbar ist es auch, eine auslesbare Adressierung in Form eines Adressauf- klebers oder Barcodes in alphanumerischer Darstellung am Gerät vorzusehen. Nach dem Einbau eines jeweiligen Ventilators (bzw. FFU) wird der passende Aufkleber mit der angegebenen, vorbestimmten Position auf die Ventilatoren bzw. FFU geklebt und dann gescannt. Dies birgt insbesondere bei einer höhe ren Anzahl von Ventilatoren das Risiko, dass fehlerhafte Zuordnungen erfolgen und die Korrektur aufwändige Maßnahmen erfordert, um die fehlerhaften Zuordnungen zu detektieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und ein optimiertes und verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung der Position von Ventilatoren, insbe sondere in einem Raum angeordneten Ventilatoren anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge löst.
Erfindungsgemäß ist dazu ein Positionsbestimmungssystem zur Positionsbestimmung der relativen Position von n Ventilatoren (insbesondere in einem Raum) innerhalb eines gemeinsamen Netzwerks vorgesehen, umfassend einen Zentralrechner zur Steuerung der Ventilatoren, einen Flugkörper mit einer Flug- Steuerungsvorrichtung und einem Ortungssystem zum Detektieren einer Funk tion„F“ der Ventilatoren, deren Position bestimmt werden soll, wobei diese Funktion„F“ von dem Zentralrechner nach einem vorgegebenen Steuerungsprogramm selektiv für jeweils einen Ventilator mit einer bestimmten Netzwerk adresse aktiviert werden kann, mit einer Positionsbestimmungseinrichtung zur Erfassung der Position des Ventilators der detektiert wurde und mit einer Kom munikationseinrichtung zum Datenaustausch von Ventilatordaten mittels drahtloser Datenkommünikation zwischen dem Flugkörper und dem Zentralrechner, wobei die Flugsteuerungsvorrichtung des Flugkörpers derart konfiguriert ist, autonom nach einem Startbefehl einer zumindest teilweise vordefinierten Flugbahn zu folgen, um bei Detektion desjenigen Ventilators dessen Funktion„F“ gerade selektiv aktiviert wurde, die von der Positionsbestimmungseinrichtung entsprechend erfasste Position (Positionsdaten) dieses Ventilators an den Zentralrechner zu übermitteln, der die Position der Netzwerkadresse dieses Ventilators zuordnet.
Im Folgenden wird das prinzipielle Konzept der Erfindung beschrieben. Ein Element des erfindungsgemäßen Positionsbestimmungssystems ist ein Flug körper, insbesondere eine Drohne bzw. eine Schwebeplattfom. Hierzu eigen sich zum Beispiel Quadrocopter oder andere in einem Raum oder Gebäude manövrierfähige Flugkörper. Dabei ist vorgesehen, dass der Flugkörper wenigstens seine relative oder alternativ seine absolute Position innerhalb des Gebäudes oder Reinraumes selbständig bestimmen kann. Der Flugkörper wird mit einer vom Zentralrechner ansteuerbaren Funksteuereinrichtung zur Steuerung dessen Flugverhaltens im Raum ausgebildet.
Besonders hilfreich ist es, wenn die Steuerung des Flugkörpers oder
Quadrocopters so ausgebildet ist, dass eine Kollisionserkennung vorgesehen ist und der Flugkörper autonom fliegen kann. Die Positionsbestimmung des Flugkörpers kann dabei über bekannte Techniken, wie z. B. mittels GPS, Glonass, Galileo, Baidu-Signalen erfolgen. Ganz aktuell wird die nächste Version des bisher verbreiteten Bluetooth Stan dards realisiert. Die Bluetooth Special Interest Group (SIG) hat die Spezifikationen für Bluetooth 5.1 veröffentlicht und ein neues Detail macht den neuen Standard besonders interessant. Die so genannte Funktion "Direction Finding" erlaubt es, Objekte, die ein Bluetooth-Signal aussenden, im Raum zentimeter genau zu orten. Bereits mit der Vorgängerversion war es möglich, etwa anhand der Signalstärke die ungefähre Entfernung zu einem Kommunikationspartner zu bestimmen.
Die Funktion "Direction Finding" misst jetzt aber nicht nur die Entfernung viel genauer, sondern erkennt auch, aus welcher Richtung das Signal kommt. Zur Positionsbestimmung kommen zwei verschiedene Dienste zum Einsatz: Real Time Location Services (RTLS) und Indoor Positioning Systems (IPS). Dabei wird das Verfahren der Triangulation genutzt, für das drei Bluetooth-Elemente erforderlich sind. Von zwei Punkten aus, deren Abstand bekannt ist, kann ein dritter Punkt per Winkelmessung genau im Raum lokalisiert werden. Die Ge nauigkeit liegt ohne Direction Finding bei ein bis zehn Metern, die neue Technologie erlaubt laut SIG zentimetergenaue Ortungen
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird dazu jeder Ventilator bzw. jede FFU mit einem entsprechenden Bluetooth 5.1 - Low Energy Beacon (Funksender) ausgestattet. Diese Sender ist dazu in der Lage die Funktionen RTLS und IPS auszuführen und damit die "Direction Finding" des Bluetooth 5.1 Standards zu verwenden.
Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, das der Flugkörper eine Mehrzahl an Funkantennen an unterschiedlichen Positionen des Flugkörpers aufweist, insbesondere eine Mehrzahl an Empfangsantennen aufweist, um dadurch die Richtung eines empfangenen Funksignals noch genauer bestimmen zu können und somit die Positionsgenauigkeit weiter zu verbessern.
Für den Anwendungsfall, dass alle FFUs in einem Raster angeordnet sind, könnte die Flugsteuerungssoftware bereits eine Rasterinformation enthalten, um dadurch einfacher eine Zuordnung im Raster vorzunehmen und eine Visua lisierung schneller und eindeutig zu realisieren.
Ferner ist mit Vorteil vorgesehen, dass eine Erkennungsabfrage in der Software vorgesehen ist, die dazu in der Lage ist zu erkennen, welche Ventilatoren mit einem Bluetooth 5.1 Sender ausgestattet sind.
Außerdem hat der Flugkörper eine, vorzugsweise unmittelbar nach unten d. h. in Richtung des Bodens gerichtete Kamera und eine Funkeinheit zur Funkver bindung mit einem Zentralrechner des Positionsbestimmungssystems der Reinraumanlage oder der Kälte/Klima-Anlage. Der Zentralrechner ist dabei diejenige Einrichtung in dem System, die die Funktion als zentraler Leitrechner und zentrale Steuerung übernimmt.
In einer alternativen Ausführungsform könnte das erfindungsgemäße Verfahren auch außerhalb eines Gebäudes oder Raumes, somit im Outdoor-Bereich, wie zum Beispiel auf einem Dach angewandt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die detektierende Funktion„F“ das Drehen des jeweiligen aktivierten Ventilators mit einer bestimmten Drehzahl ist. Der Zentralrechner kann hierzu den Ventilator mit einer bestimmten Netzwerkadresse ansteuern und diesen zum Drehen aktivieren, insbesondere mit einer vordefinierten (gut von einer Kamera als Bewegung erfassbaren) Drehzahl.
Weiter vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei das Ortungssystem eine optische Erfassungseinrichtung, vorzugsweise eine Kamera umfasst, die so ausgerichtet oder ausrichtbar ist, dass diese das Drehen bzw. die Bewegung eines jeweils in der Funktion„F“ aktivierten Ventilators optisch erfassen kann. Wenn alle Ventilatoren am Boden sind, kann die Kamera einfach nach unten ausge richtet sein. Denkbar wäre es eine LED blinken zu lassen, die vom Zentralrechner aktiviert wird.
Der Zentralrechner lässt nun der Reihe nach je einen der Ventilatoren anlaufen und teilt dem Flugkörper drahtlos mit, welche Netzwerkadresse dieser Ventilator hat. Der Flugkörper fliegt systematisch die Anlage oder den Raum nach einem Flugmuster ab und erkennt mittels der optischen Erfassungseinrichtung, wie z.
B. einer Kamera, welches der sich drehende Ventilator ist. Sobald er diesen geortet hat, erfasst die Positionserfassungseinrichtung dessen Position und sendet per Datenrückmeldung die Position dieses Ventilators an den Zentralrechner. Dieser Vorgang wird sukzessive für jeweils einen weiteren noch nicht in der Position erfassten Ventilator wiederholt, bis die Positionen aller Ventilato ren bestimmt sind.
Da nur jeweils ein Ventilator von der Steuerung zur Drehung aktiviert wird und alle weiteren Ventilatoren eine Funktion besitzen, die dafür sorgt, dass der Ven tilator bei nicht Vorliegen eines Ansteuer-Sollwertes auch wirklich still steht, kann der Flugköper sicher erkennen, welcher Ventilator der drehende ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Positionsbestimmungs system ferner eine Einrichtung zur Visualisierung der erfassten räumlichen Positionen in einem Raum-Plan auf. Der Zentralrechner kann dann den entspre chenden Ventilator auf dem Raum-Plan optisch hervorheben.
Der Zentralrechner nutzt die erhaltene Positionsangabe um eine graphische Repräsentation des Ventilators in einem Raum Plan platzieren zu können und über die bekannte Netzwerkadresse kann diese Position auch in den Ventilator geschrieben werden, damit zum Beispiel bei einem Komplettausfall des Zentralrechners diese Positionsangaben direkt aus den Speichern der Ventilatoren gelesen werden können. Außerdem kann die Steuerung bzw. der Leitrechner die relative Positionsangabe in eine absolute Positionsangabe umwandeln, so bald dem Zentralrechner die absolute Position eines Punktes der Anlage mitge- teilt wurde.
In einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Ortungssystem eine akustische Empfangseinrichtung, vorzugsweise wenigstens ein Mikrophon umfasst, das so ausgerichtet oder ausrichtbar ist, dass dieses ein Drehen eines jeweils in der Funktion„F“ aktivierten Ventilators akustisch erfassen kann.
Das systematische Abfliegen der Ventilatoren auf der Suche nach dem drehen den Gerät kann hierdurch optimiert werden, indem man am Flugkörper mehrere Mikrophone montiert, mit deren Hilfe die Richtung der Geräusche des laufenden Ventilators erfasst wird. Alternativ installiert man nur ein einziges Mikrophon und fliegt von einer bestimmten Position ausgehend los und erfasst die Lautstärkeänderung somit die Änderung des Schalldruckpegels des sich drehenden Ventilators.
Aus den Flugbahnen und den erfassten Schalldruckpegelkurven, lässt sich mit Hilfe eines Auswertealgorithmus in Bezug auf hinterlegte Referenzwerte des Schalldruckpegels die Position des sich drehenden Ventilators ermitteln.
Eine weitere Optimierung der Positionsbestimmung mittels Geräuscherfassung kann dadurch erfolgen, dass man den jeweiligen Ventilator beim Starten in ei nen normalerweise ungewünschten Betriebszustand bringt, der zum Beispiel zu einem pfeifenden Kommutierungsgeräusch ( auch als„PWM-Pfeifen“ bekannt) führt. Nun kann man frequenzabhängig (insbesondere über Filtereinrichtungen) das Signal/Rauschverhältnis verbessern und gezielt nach dem Geräusch im Bereich der Frequenz des„PWM-Pfeifens“ suchen.
Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass nach dem Erfassen einer Positionsangabe dieses Ventilators der ungewünschte Betriebszustand automatisch durch ein Steuersignal abgestellt wird. Statt der Verwendung einer optischen Erfassungseinrichtung, wie zum Beispiel einer nach unten gerichteten Kamera, könnte die Drehbewegung des aktivierten Ventilators auch mittels eines Messstreifens erfolgen, der zuvor an den Rotorflügel der Ventilatoren angebracht wurde. Mittels eines Laserstrahls könnte dann eine Auswertung mit herkömmlichen optischen Auswerteeinrichtungen erfolgen. Eine weitere Alternative für ein an dem Flugkörper angebrachtes Ortungssystem könnte eine Ultraschallortung mit Hilfe eines Ultraschall- Transceivers sein, der Ultraschallsignale aussenden und die Antwortfunktion mit einem Ultraschallsensor empfangen kann.
Eine andere Variante dieses Verfahrens wäre, dass die aktivierbare Funktion „F“ nicht das Laufen eines Ventilators, sondern das Blinken einer LED wäre: Würde der Flugkörper bzw. Quadrocopter im vorzugsweise abgedunkelten Raum fliegen, könnte er das Leuchen einer LED besonders gut detektieren. Zur Ortung käme dann ein Lichtsensor zur Anwendung. Hier würde die Verwendung mehrere Lichtsensoren so gewählt werden, dass sich eine bessere Richtungsbestimmung durch die Drohne vornehmen lässt und dadurch eine grobe Rich tung bzw. Positionsbestimmung der zu detektierenden FFU dadurch erfolgen kann.
Mit Vorteil besitzt der Flugkörper zwecks Kollisionsvermeidung mit Wänden und Stützpfeilern entsprechende Sensoren. Außerdem könnte die Ventilatoreinheit einen Infrarot-Empfänger und der Flugkörper einen IR-Sender haben, um eine Kommunikation zwischen den beiden zu ermöglichen und insbesondere die erfasste Position an den„selektieren“ Ventilator zu übergeben. Alternativ wäre auch eine RFID Technik denkbar.
Der Ventilator oder die FFU könnte über eine spezielle, vom Flugkörper ebenfalls zu detektierende Blinksequenz das Ende des Positionsbestimmungsverfahrens mitteilen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positi- onsbestimmung der relativen Position von n Ventilatoren.
Erfindungsgemäß werden dazu die folgenden Schritte vorgeschlagen: a. Aktivieren einer vom Ortungssystem des Flugkörpers detektierbaren Funktion jeweils eines Ventilators dessen Position bestimmt werden soll mittels des Zentralrechners,
b. Übermittlung der Netzwerkadresse desjenigen Ventilators dessen Funktion gerade aktiviert wurde;
c. systematisches Abfliegen der Ventilatoren nach einem bestimmten Flugmusters mittels der Flugsteuerungsvorrichtung bis der Flugkörper mit dem Ortungssystem den in der Funktion aktivierten Ventilator detektiert hat; d. sobald der Ventilator geortet wurde, wird dessen Position mit der Positionserfassungseinrichtung erfasst und wird die Position dieses Ventilators an den Zentralrechner übermittelt;
e. wiederholen der Schritte a) bis e) sukzessive für jeweils einen weiteren noch nicht in der Position erfassten Ventilator, bis die Positionen aller Ventilatoren bestimmt sind.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Positionsbestimmungssystem.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Figur 1 näher erläutert. Diese zeigt ein Positionsbestimmungssystem zur Positionsbestimmung der relati ven Position von beispielhaften Ventilatoren V1 , V2, ... , Vn (hier beispielhaft mit n=3) in einem Raum mit Wänden W. Dabei sind die Ventilatoren V1 , V2, V3 zusammen mit einem Zentralrechner 2 innerhalb eines gemeinsamen Netzwerks angeordnet. Der Zentralrechner 2 dient unter anderem der Steuerung der Ventilatoren als auch anderer steuer technischer Aufgaben im Netzwerk, wie die der Aktivierung von Funktionen F der Ventilatoren, wie zum Beispiel dem Starten und Stoppen der Ventilatoren V1. V2. V3.
Ferner umfasst das Positionsbestimmungssystem einen Flugkörper 20, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Quadrocopter ist.
Der Quadrocopter 20 besitzt eine Flugsteuerungsvorrichtung 21 und ein Ortungssystem 22 zum Detektieren der Funktion F des gerade aktivierten Ventila tors Vi (hier V3).
Ferner besitzt der Quadrocopter 20 eine Positionsbestimmungseinrichtung 23 zur Erfassung der Position des Ventilators der gerade selektiv aktiviert wurde. Darüber hinaus ist eine Kommunikationseinrichtung 24 zum Datenaustausch von Ventilatordaten mittels drahtloser Datenkommunikation zwischen dem Quadrocopter 20 und dem Zentralrechner 2 vorgesehen.
Die Flugsteuerungsvorrichtung 21 des Flugkörpers 20 ist so konfiguriert, dass der Quadrocopter 20 autonom nach einem Startbefehl einer zumindest teilweise vordefinierten Flugbahn folgt, um bei Detektion des Ventilators V3, dessen Funktion F gerade selektiv aktiviert wurde, dessen von der Positionsbestim mungseinrichtung 23 erfasste Position an den Zentralrechner 2 zu übermitteln.
Der Zentralrechner 2 weist ein Zuweisungsregister auf, in dem die Position jedes der Netzwerkadressen IP1 , IP2, IP3 den entsprechenden Ventilatoren V1 , V2, V3 zuordnet werden. Die Ventilatoren können dann in einer nicht gezeigten Visualisierungseinrichtung in einem Raum-Plan räumlich an ihren ermittelten Positionen dargestellt werden. Zusätzlich können für jeden der Ventilatoren V1 , V2, V3 weitere dem Zentralrechner bekannte Informationen bei der Visualisie rung dargestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Positionsbestimmungssystem zur Positionsbestimmung der relativen Position von n Ventilatoren (V1 , V2, Vn) in einem Raum innerhalb eines gemeinsamen Netzwerks, umfassend
a. einen Zentralrechner (2) zur Steuerung der Ventilatoren (V1 , V2,
.... Vn),
b. einen Flugkörper (20) mit
i. einer Flugsteuerungsvorrichtung (21) und einem Ortungssystem (22) zum Detektieren einer Funktion (F) der Ventilatoren (V1 , V2, .... Vn), deren Position bestimmt werden soll, wobei diese Funktion (F) von dem Zentralrechner (2) nach einem vorgegebenen Steuerungsprogramm selektiv für einen Venti lator (Vi) mit einer bestimmten Netzwerkadresse (IPi) aktiviert werden kann,
ii. einer Positionsbestimmungseinrichtung (23) zur Erfassung der Position des Ventilators (Vi) der gerade selektiv aktiviert wurde und
iii. einer Kommunikationseinrichtung (24) zum Datenaustausch von Ventilatordaten mittels drahtloser Datenkommunikation zwischen dem Flugkörper (20) und dem Zentralrechner (2), c. wobei die Flugsteuerungsvorrichtung (21) des Flugkörpers (20) konfiguriert ist, autonom nach einem Startbefehl einer zumindest teilweise vordefinierten Flugbahn zu folgen, um bei Detektion des Ventilators (Vi) dessen Funktion (F) gerade selektiv aktiviert ist, die von der Positionsbestimmungseinrichtung (23) erfasste Position dieses Ventilators (Vi) an den Zentralrechner (2) zu übermit teln, der die Position der Netzwerkadresse (IPi) dieses Ventilators (Vi) zuordnet.
2. Positionsbestimmungssystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die detektierende Funktion (F) das Drehen des jeweiligen aktivierten Ventilators (Vi) mit einer bestimmten Drehzahl ist.
3. Positionsbestimmungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungssystem (22) eine optische Empfangseinrichtung, vorzugsweise eine Kamera ist, die so ausgerichtet oder aus- richtbar ist, dass diese ein Drehen eines jeweils in der Funktion (F) aktivierten Ventilators (Vi) optisch erfassen kann.
4. Positionsbestimmungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungssystem (22) eine akustische Empfangs einrichtung, vorzugsweise wenigstens ein Mikrophon ist, das so ausge richtet oder ausrichtbar ist, dass dieses ein Drehen eines jeweils in der Funktion (F) aktivierten Ventilators (Vi) akustisch erfassen kann.
5. Positionsbestimmungssystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die detektierende Funktion (F) ein vom Ventilator ausge hendes akustisches Signal oder ein Ultraschallsignal ist.
6. Positionsbestimmungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Einrichtung zur Visualisierung der erfassten räumlichen Positionen auf einem Raum-Plan vorgesehen ist.
7. Positionsbestimmungssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilatoren ferner mit einem Bluetooth-Funksender (10) ausgestattet sind.
8. Positionsbestimmungssystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Sender ein Bluetooth-Signal gemäß dem Bloototh 5.1 Standard aussenden kann.
9. Positionsbestimmungssystem gemäß einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flugkörper (20) mit einer Einrichtung zum Empfang eines Bluetooth-Signals oder Beacons ausgebildet ist.
10. Verfahren zur Positionsbestimmung der relativen Position von n Ventilatoren (V1 , V2, ... , Vn) in einem Raum mit einem System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den folgenden Schritten
a. Aktivieren einer vom Ortungssystem (22) des Flugkörpers (20) detektierbaren Funktion (F) jeweils eines Ventilators (Vi) dessen Position bestimmt werden soll mittels des Zentralrechners (2), b. Übermittlung der Netzwerkadresse desjenigen Ventilators (Vi) dessen Funktion (F) gerade aktiviert wurde;
c. systematisches Abfliegen der Ventilatoren nach einem bestimmten Flugmusters mittels der Flugsteuerungsvorrichtung (21) bis der Flugkörper (20) mit dem Ortungssystem (22) den in der Funktion (F) aktivierten Ventilator (Vi) detektiert hat;
d. sobald der Ventilator (Vi) geortet wurde, wird dessen Position mit der Positionserfassungseinrichtung erfasst und wird die Position dieses Ventilators an den Zentralrechner übermittelt;
e. wiederholen der Schritte a) bis e) sukzessive für jeweils einen wei teren noch nicht in der Position erfassten Ventilator (Vi), bis die Positionen aller Ventilatoren bestimmt sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Flugsteuerungsvorrichtung (21) des Flugkörpers (20) konfiguriert ist, autonom nach einem Startbefehl ei ner zumindest teilweise vordefinierten Flugbahn zu folgen, um bei Detektion des Ventilators (Vi) dessen Funktion (F) gerade selektiv aktiviert ist, die von der Positionsbestimmungseinrichtung (23) erfasste Position die ses Ventilators (Vi) an den Zentralrechner (2) zu übermitteln, der die Position der Netzwerkadresse (IPi) dieses Ventilators (Vi) zuordnet.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , wobei nach Ermittlung der Position die Positionsangaben direkt in ein Speicherregister eines persistenten Speichers des Ventilators oder der FFU, dessen Position bestimmt wurde, geschrieben werden.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023110849A1 (de) * 2023-04-27 2024-10-31 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Strömungserzeugungseinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Strömungserzeugungseinrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111509A (ja) * 1986-10-29 1988-05-16 Komatsu Ltd クリ−ンル−ムの防塵フイルタ検査装置
DE102015113489A1 (de) * 2015-08-14 2017-02-16 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Netzwerkkonfiguration und Verfahren zur Vergabe von Netzwerkadressen an Ventilatoren in einem Netzwerk
EP3211492A1 (de) * 2016-02-23 2017-08-30 Fläkt Woods AB Verfahren zur addressierung, ortung, und identifizierung eines untergeordneten geräts in einer anlage zum umgang mit ventilationsluft und/oder rauchgas
WO2018078863A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 株式会社オプティム ドローン制御システム、方法及びプログラム
WO2019020674A1 (de) * 2017-07-28 2019-01-31 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Drahtlose vergabe von netzwerkadressen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1659462B9 (de) 2004-11-19 2009-11-25 ebm-papst Mulfingen GmbH & Co.KG Verfahren zur Inbetriebnahme einer elektrischen Anlage
DE102006018246A1 (de) 2006-04-13 2007-10-18 M+W Zander Holding Ag Identifikationseinrichtung, insbesondere bei Reinräumen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111509A (ja) * 1986-10-29 1988-05-16 Komatsu Ltd クリ−ンル−ムの防塵フイルタ検査装置
DE102015113489A1 (de) * 2015-08-14 2017-02-16 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Netzwerkkonfiguration und Verfahren zur Vergabe von Netzwerkadressen an Ventilatoren in einem Netzwerk
EP3211492A1 (de) * 2016-02-23 2017-08-30 Fläkt Woods AB Verfahren zur addressierung, ortung, und identifizierung eines untergeordneten geräts in einer anlage zum umgang mit ventilationsluft und/oder rauchgas
WO2018078863A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 株式会社オプティム ドローン制御システム、方法及びプログラム
WO2019020674A1 (de) * 2017-07-28 2019-01-31 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Drahtlose vergabe von netzwerkadressen

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