WO2022111773A1 - Monitoring device for a temperature-controlled storage device, monitoring device having a protective container and method for operation - Google Patents

Monitoring device for a temperature-controlled storage device, monitoring device having a protective container and method for operation Download PDF

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WO2022111773A1
WO2022111773A1 PCT/DE2021/200186 DE2021200186W WO2022111773A1 WO 2022111773 A1 WO2022111773 A1 WO 2022111773A1 DE 2021200186 W DE2021200186 W DE 2021200186W WO 2022111773 A1 WO2022111773 A1 WO 2022111773A1
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temperature
sensor
monitoring device
data
storage device
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Amin ZAYANI
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Zayani Amin
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D29/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2700/00Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/02Sensors detecting door opening
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2700/00Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/12Sensors measuring the inside temperature

Definitions

  • Monitoring device for a temperature-controlled storage facility monitoring device with a protective container and method of operation
  • the invention is in the field of electrical engineering and refrigeration or heating technology and is suitable, for example, for practical use in temperature-controlled storage devices, such as refrigerators or warming containers.
  • Storage devices such as refrigerators usually have units for heating or cooling, whose activity, ie the operation or the power for heating or cooling, is controlled with a control device, with the actual temperature usually being measured for the control.
  • the threshold temperatures for switching a unit on or off, as well as the heating or cooling capacity and the efficiency of the units can change over time and the temperature measurement can be faulty and have drifts.
  • the hysteresis between the switch-off threshold of the unit and the switch-on threshold can if sway.
  • refrigerators used in households show surprisingly large temperature fluctuations, which often go unnoticed, since the cooled objects do not necessarily spoil if the temperature fluctuations are not too long.
  • the present invention is based on the task of creating a monitoring device that determines certain parameters of the temperature profile for the past and the present with the least possible effort and forecasts them for the future, so that certain temperature parameters can be easily determined.
  • a monitoring device for a temperature-controlled storage device with a first detection device with a first sensor for detecting the course of activity of a cooling or heating unit and with a processing device which, from the course of activity, generates at least one parameter for the Temperature profile determined in the storage device.
  • the first detection device uses the first sensor to detect a history of the activity of a unit over the Time.
  • the sensor can record the intensity of the activity, i.e. a heating or cooling capacity, or just the information that the respective unit is in heating or cooling mode.
  • the intensity of the activity i.e. a heating or cooling capacity
  • the temperature reached is derived from the duration of operation or from the duty cycle, i.e. the ratio of the phase durations of operation and the phases of inactivity.
  • the first detection device can therefore also determine parameters of the temperature profile exclusively from the digital information as to whether and for how long the unit is switched on and off. For example, these variables can be used to determine how large the temperature differences are between the individual operating phases of the unit.
  • a cooling or heating unit can either consist of a compressor or a heating device, but it can also include means for distributing a heating or cooling medium as a sub-unit.
  • additional fans are often provided in refrigerators, which are used for air distribution in the refrigerator.
  • Similar Umcielzvorrich lines can be provided for heaters.
  • a pump can also be provided for transporting this cooling liquid.
  • the activity monitoring of a cooling unit can therefore, for example, monitor and record the activity of the compressor when the fan is switched off and/or the monitoring monitoring and recording the activity of the fan when the compressor is switched off and/or the joint recording of the activities of the compressor and fan during operation and additionally optionally also the monitoring and recording of the activity of a coolant pump.
  • a reference measurement with a direct temperature measurement can first take place in order to generate reference data for the activity combinations described above or just the activities of one or more of the elements mentioned, with which the activity profile of the unit can later be compared in order to obtain the temperature data from this derive.
  • reference measurements or training of the device can always take place with the fan switched off and later analyzes can focus solely on monitoring a compressor.
  • the activity data of the fan can be recorded separately as reference data and later compared with operating data to determine an aging condition.
  • fans and compressors can also be recorded to determine reference data or for training in joint operation.
  • the monitoring device can receive and take into account information about certain exceptional states or normal states such as defrost phases.
  • De-Frost phases are used for regular, temporary, targeted heating to remove icing. During such phases, the measurements of the monitor may be suspended or interpreted in a different way than during normal operation. These phases can also be taken into account when training the monitoring device and, for example, can be omitted for the acquisition of training data.
  • the temperature curve can also depend on the condition, for example the aging condition of the unit or the system, for example also on the condition of a cooling or heating medium. As the system ages, the temperature control changes its behavior so that, for example, the respective unit is switched on more or less often or the respective activity durations until a temperature threshold is reached increase or decrease. This data can also be recorded by the recording device and taken into account by the processing device.
  • static data can also be stored that influence the interpretation of continuously recorded data, such as a device type of the storage device, design, for example with or without ventilation, year of construction and mode of operation of the storage facility, for example a refrigerator, whether it is for daily use and is opened about 20 times a day, or whether it is a storage refrigerator that is only opened a few times a week, or a professional pharmacy refrigerator very frequently, but only within certain pharmacy opening times.
  • a device type of the storage device design, for example with or without ventilation, year of construction and mode of operation of the storage facility, for example a refrigerator, whether it is for daily use and is opened about 20 times a day, or whether it is a storage refrigerator that is only opened a few times a week, or a professional pharmacy refrigerator very frequently, but only within certain pharmacy opening times.
  • temperature curves can be determined both for the past unit and for the future during ongoing monitoring of the activities of a heating or cooling unit by the processing device.
  • This can be done by directly comparing the measurement data with reference data, in particular special based on a similarity metric or also by a trained neural network or another automatic learning device or another device with artificial intelligence.
  • the monitoring device receives data that shows whether there is a significant malfunction during operation. This can be done, for example, by signaling the monitoring device, for example entering it, when an error is detected during operation. This can be the case, for example, for repairs.
  • the monitoring device learns about the activity patterns that lead to a repair.
  • an error is assumed as soon as a specific threshold measured value of a detected variable is exceeded or fallen below.
  • This can be, for example, the duration of an activity phase of the compressor and/or fan or the duration between two activity phases of the compressor and/or fan.
  • the threshold reading may also be a loudness level of compressor and/or fan activity, or a loudness level in a particular frequency range.
  • an error can also be defined by the fact that a certain temperature value, determined simultaneously at least during the training phase, is exceeded or fallen below at all or for a certain minimum duration.
  • a second detection device with a second sensor in the form of a temperature sensor can also be provided.
  • the temperature is also recorded immediately, either only during a training phase or continuously during operation.
  • the course of the temperature can also be predicted for the future, since the state of the System can be precisely determined by comparing it with reference data, so that both the aging condition of the aggregate and, if applicable, the condition of a heating or cooling medium and other boundary conditions can be determined and taken into account with or without direct measurement.
  • the first sensor is an acoustic sensor, a vibration or acceleration sensor, a current or voltage sensor or a sensor for an electric or magnetic field.
  • each such sensor can detect the activity of a cooling or heating unit.
  • an operating noise or an electrical, magnetic or electromagnetic activity of a motor or a valve or switch is detected, for example.
  • the efficiency can be determined from the running time of the unit per heating or cooling cycle, and a signature, for example an acoustic signature, of the unit can also represent its aging status.
  • the acoustic signature can be in the form of the frequency spectrum of the operating noise of a compressor and/or fan or pump, which is reached, for example, at start-up or after a defined operating time, for example a few seconds, or before switching off in a cooling phase.
  • the signature may also be the evolution of the frequency spectrum during a period between start-up and shutdown of an element of the unit. For example, it can be monitored whether certain frequency components appear with high intensity in the spectrum when starting and whether their intensity decreases towards the end, or vice versa. returns. However, it can also be decisive whether certain frequency components occur at all in the spectrum or not.
  • a sensor can also be used to detect the activity of a ventilator, which is used, for example, to distribute air or to transport air in the storage facility. For example, the noise of the air flow in the storage device and/or the running noise of the fan can be recorded. This means that both the quality of the air distribution and the aging status of the fan can be monitored, since it has an acoustic signature, for example, that reflects its aging status or damage or defects.
  • the monitoring device can advantageously have a self-sufficient energy supply device that is independent of the energy supply of the storage device.
  • This self-sufficient energy supply can be provided by a battery or an accumulator, i.e. an electrochemical energy source, but also by an energy generating unit that, for example, generates electrical energy from temperature fluctuations, for example from material movements caused by temperature fluctuations or from thermal voltages or from light radiation.
  • the monitoring device can thus be operated without a connection to the storage device, ie, for example, electrically isolated from it and without an electrical coupling to the storage device. Installation costs for the monitoring device are thus eliminated, as is susceptibility to errors due to errors in the storage device.
  • the monitoring device can thus work without being connected to the storage device and can simply be inserted or placed into it for operation.
  • a Coupling to the energy supply of the storage facility exists or is established exclusively for the regular charging of energy stores/batteries/rechargeable batteries. This ensures that the monitoring device is not connected to a 50 Hertz network during operation and the resulting disruptions are avoided.
  • a DC power supply can be used for power supply, which is very well electrically shielded and decoupled and acoustically isolated in order to suppress the 50 hertz interference frequency and harmonics thereof.
  • the monitoring device can additionally have a third detection device with a third sensor, the third sensor detecting whether the storage device is in an open or closed state.
  • this direction can also be used to obtain the training data predominantly or exclusively in periods in which the storage device is not opened or loaded and unloaded, in order to focus the monitoring on the functioning of the compressor and/or the fan .
  • the third sensor is a light sensor or a position sensor for detecting the position of a door or a locking element of the storage device.
  • Further sensors can also be provided for monitoring purposes, for example a humidity sensor in the storage device or in a protective container in the storage device. Humidity can be monitored along with other parameters to provide a comprehensive data profile for stored materials or items over time, or to forecast.
  • One or more weight sensors can also be provided on the shelves of the storage device for detecting a loading or unloading process.
  • the processing device has a device for Fourier transformation of the time-dependent data recorded by at least one of the sensors.
  • the undisturbed behavior of the temperature control basically has a periodic structure, it is advisable to compress and structure the operating data by determining the operating frequency and other periods.
  • the measurement data is also anonymized, which makes sense, for example, when recording acoustic data. can be full, as these can also contain data subject to data protection, such as human communication.
  • a Fourier transformation can be used to determine both the regularity of switching the unit on and off in the very low frequency range (cycle time e.g. 10 min or 20 min) and the acoustic signature or the frequency spectrum in the range from a few Hertz up to, for example, 16 kHz can be detected.
  • the processing device has a storage device for the recorded data and/or the Fourier-transformed data. This allows the data to be collected and evaluated over a longer period of time, which is particularly important when determining development trends over time.
  • the processing device has a device for comparing the recorded data or the Fourier-transformed data with reference data, which is set up, in particular trained, to derive from the comparison one or more parameters of the temperature profile in the storage device and /or to determine one or more parameters for the condition of the cooling or heating unit and/or the insulation condition of the storage facility or the condition of a liquid coolant.
  • the recorded data can on the one hand enable the behavior of the storage device and the temperature to be assessed for the past, in particular for the period in which the data was recorded. If necessary, parameters of the device, in particular the aging condition of the compressor, the fan, the Cooling medium or drifts in the regulation as well as the temperature or the temperature profile for the time before or after the collection of data - i.e. also for the future - are determined or forecast. After automatic assessment of the temperature profile and determination of whether temperature and/or time thresholds are exceeded or not reached, warning signals can be generated from this. These can signal to an operator or a user that conditions have occurred or will occur in the past, present or future which endanger the undisturbed state of substances or objects within the storage facility.
  • a simple implementation of such processing can provide for the processing device to determine the temperature profile in the storage device and in particular the temperature profile of a substance or object stored therein from the recorded data.
  • the nature of the stored substance, its heat capacity and, if applicable, a heat transfer coefficient and/or an isolation can play a role here. This can be particularly important if the substance or object stored in the storage device also has a protective container or insulating container - possibly with its own considerable heat capacity - or is located in such an insulating container. In such cases, it is advisable to obtain corresponding reference data using a protective container of the same type, whereby the temperature of the stored substance can be measured inside the protective container for comparison. With such measurement data, an AI module, i.e.
  • a module with artificial intelligence such as a neural network
  • Some of the sizes mentioned can also be determined from measurements of the activity profiles and/or temperatures.
  • the load status can be determined by observing the duration of activity of the compressor and/or fan per cooling cycle set by the controller or the idle time between two operating cycles of the compressor based on data obtained during training.
  • the monitoring device described it can also be provided that it has a device for displaying or outputting the parameters determined and/or the course of activity of a cooling or heating unit and/or an alarm signal.
  • a device for displaying or outputting the parameters determined and/or the course of activity of a cooling or heating unit and/or an alarm signal can, for example, be a conventional digital display or a simple illuminated display, which can also be designed as a color traffic light.
  • a sound generator can also be provided for the output of acoustic warning signals.
  • the monitoring device can, for example, also have a transmitting and/or receiving device for wireless communication, in particular for the output of alarm signals or display data on a terminal device.
  • the wireless communication can use, for example, Ethernet, Wifi, long-range radio or a mobile communication standard or NB-IoT. Since storage facilities often include metal housings, either an electrical feedthrough for an antenna wire or an opening in the metal housing, such as a slot antenna or a glass/non-metal window, should be provided for wireless communication. In many cases it will be sufficient to route a thin antenna line out of the housing of the storage device, for example through a door seal.
  • the invention also relates to a protective device with a protective container for storing substances and/or objects and with a monitoring device of the type described above.
  • the monitoring device can be integrated into the protective container, for example and furthermore, in addition to a temperature sensor in the storage device or instead of it, a sensor for monitoring the temperature inside the protective container can be provided and the measurement data from both temperature sensors can be processed by the processing device - both in the training phase and in normal conditions Operation.
  • the protective container in particular can have a container wall which consists at least partially of a material which has a phase transition in a temperature range between 2 and 8 degrees Celsius.
  • the material can be integrated into the container wall in such a way, in particular enclosed in it, that the phase transition can be repeated several times without generating a change in shape of the container wall.
  • the container wall has one or more cavities in which the material that undergoes a phase transition in the temperature range mentioned is located.
  • the phase transition can take place between a solid and a liquid phase. In this case, the material is held in a cavity in its liquid state.
  • the protective case may be made, at least in part, of a typical insulating material such as foam or natural insulating material such as cork or cork composite or it can have evacuated cavities for thermal insulation.
  • a substance with a large specific heat capacity can also be integrated into the protective container, for example inside the insulation, which has a storage capacity for a specific temperature and slows down temperature changes inside the protective container.
  • the monitoring device and in particular the protective container with such a monitoring device can be connected to a power supply for the storage device, but it/he can particularly advantageously have a self-sufficient power supply device which is independent of the power supply for the storage device.
  • This self-sufficient energy supply can be provided by a battery or an accumulator, i.e. an electrochemical energy source, but also by an energy generating unit that generates electrical energy, for example, from temperature fluctuations, for example from material movements caused by temperature fluctuations or from thermal voltages or from light radiation.
  • bimetal elements, Peltier elements or photo semiconductors/solar cells can be used for this.
  • the Peltier element can, for example, be integrated into a wall of the protective container and convert the temperature differences between the interior and the outside of the protective container into electrical energy. In addition, it makes sense to monitor this self-sufficient energy supply, which emits alarm signals via a wireless connection if the energy supply to the monitoring device is not permanent or is likely to be at risk.
  • the invention also relates to a method for operating a monitoring device of the type described above Type in which it is provided that the measured temperature/time profiles and in particular also measured acoustic signals or measured signals of a vibration sensor are Fourier-transformed and compared in the Fourier-transformed form with reference data and that from the comparison at least one parameter for the temperature profile detected in the temperature-controlled storage facility.
  • the parameter for the temperature profile can be, for example, a minimum or maximum temperature of a cooling cycle or a point in time in the past or future at which certain temperature threshold values are undershot or overshot or at which the duration of the undershooting or overshooting of a temperature threshold value is a certain one exceeds the specified duration.
  • a corresponding monitoring of a protective container located in the storage device and its interior can also be provided.
  • the protective container When the protective container is in the storage device, its thermal properties can influence the temperature behavior of the storage device, for example because temperature changes in the storage device are slowed down by the thermal capacity of the protective container.
  • the behavior of this temperature depends on the temperature in the storage facility as well as on the heat capacity and the insulating capacity of the protective container.
  • reference data for these variables should be available in conjunction with corresponding accumulators measured at the same time.
  • Activity profiles of heating and/or cooling units are available, so that the temperature profile for the past, present or future can be determined using the comparison data depending on the actual activities of the unit(s) and the other currently measured sensor data.
  • the invention also relates to a method for training a monitoring device of the type described above for monitoring a storage device, in which at least the temperature in the storage device, in particular or additionally in a protective container within the storage device, and the course of activity are continuously monitored of a heating or cooling unit is measured and reference data is determined from this.
  • the determination of reference data can also be understood within the scope of the invention as the training of a learning device, which, after the corresponding training, uses measured values of the activity profile of a heating and/or cooling unit and, if necessary, additionally continuously measured temperature data and, if necessary, other additionally measured data data can determine temperature profiles for the past or future.
  • Other additionally measured data can be, for example, the opening hours of the storage facility.
  • the learning device can have, for example, a neural network or a software module containing AI (artificial intelligence) and this can use machine learning (supervised or unsupervised).
  • the determination of reference data or the training of the learning device can take place in exactly the same storage device whose temperature curve is to be determined later or in a similar storage furnishings.
  • the determination of reference data or the training can also take place in a different type of storage device and then the reference data or the learning state can be transferred by a transfer function if both the boundary conditions of the device on which the training is carried out or on which the reference data are determined and the boundary conditions are sufficiently known to the facility at which the monitoring equipment is used.
  • the data on which the processing is based can be divided into static and dynamic, continuously recorded data.
  • the static data are those that can be specified and are largely unchangeable.
  • Fault and defect detection The aim here is to determine a fault diagnosis for refrigerators based on sensor data. This requires more extensive training, in which certain faults must be visible, brought about or simulated (e.g. fan faults, compressor faults, lack of refrigerant, etc.)
  • the training can begin as Fridge Profiling and after a short time lead to the operational capability of the monitoring device.
  • the training can later be extended to items 2 and 3 in order to enable the monitoring device to also detect more complex faults or general states.
  • the monitoring device can partially process data itself, but at least partially recorded data can also be transmitted via data communication to a server and processed there, possibly after preprocessing. Data recorded on the server from different monitoring devices can be compared or linked with one another, so that, for example, a broad base of training data is obtained, which accelerates the training processes of each individual monitoring device and also later operation and improves the quality of the processing of data, in particular the improve the quality of forecasts.
  • the temperature can be continuously measured in the training phase and/or in the operating phase, i.e. exclusively in the training phase, at least in the storage device, when using a protective container outside of this protective container and/or inside the protective container. In a particularly advantageous embodiment, the temperature is measured at at least 2 points:
  • the parameters of minimum and/or maximum temperature of a cycle in and outside of the protective container, cycle length and duration of operation of an unit and the time between two operating phases of the unit can be continuously determined.
  • frequency spectra of a heating/cooling unit or a fan recorded by an acoustic sensor or vibration sensor can be determined and characterized by parameters such as peak heights at characteristic frequencies, total intensity, partial intensity in certain frequency ranges and the ratios/quotients or differences between these Partial intensities or Fourier transforms and their characterization parameters.
  • air humidity values inside and/or outside the storage facility, their range of fluctuation, minimum, maximum and cycle times can be determined. All these quantities and, for example, their rate of change Speeds and possibly other variables can be used as a basis for training and later monitored and compared with the training data or further processed with the trained processing device to potentially generate signals.
  • a prognosis signal can then be output, e.g. B: "Caution, the refrigerator is no longer cooling properly and the temperature in the protective container will remain between 2 and 8 degrees for xx hours".
  • B "Caution, the refrigerator is no longer cooling properly and the temperature in the protective container will remain between 2 and 8 degrees for xx hours".
  • Such a prognosis is particularly possible if the temperature inside and outside the protective container is recorded and It can also be advantageous if the thermal capacity of the protective container and the heat transfer values or thermal conductivity values are known.
  • Figure 1 a storage device in the form of a refrigerator
  • Figure 2 a protective container in perspective view
  • FIG. 3 a protective container in a plan view
  • FIG. 4 a schematic of a monitoring device
  • FIG. 5 first measurement data that serve as training data
  • FIG. 5a a temperature profile with characteristic disturbances
  • FIG. 7 third measured data that are evaluated, as well as
  • Figure 8 schematically shows a flow chart of the operation of the
  • FIG. 1 shows a refrigerator 3 as a typical application as a storage device, in which a protective container 2, for example with a drug such as insulin, is stored.
  • a protective container 2 for example with a drug such as insulin
  • Other possible storage facilities can be cold rooms, pharmacy refrigerators, but also warming containers, for example incubators or fermentation containers, for example for alcohol production.
  • Such Einrichtun gene usually have a heating or cooling unit that works temperature-controlled in intermittent operation.
  • the cooling unit is denoted by 3a.
  • a refrigerator door is denoted by 3b. Opening the refrigerator door affects the temperature control in such a way that additional or more frequent operation of the cooling unit becomes necessary.
  • the invention is based at least in part on the fact that the operation of the cooling or heating unit and the opening or closing of a door/opening can be monitored non-invasively, ie without an electrical connection to the device.
  • the operation of the cooling unit 3a can be monitored acoustically by a microphone, for example.
  • a microphone for example.
  • the operation itself i.e. the beginning, end and duration of the individual operating phases, can be recorded.
  • More revealing is the monitoring of noise and frequency spectra by one or more microphones, which mutually through the appropriate frequency characteristics he can complement.
  • condenser microphones can be used, which can be encapsulated particularly well.
  • MEMS microphones which are used, for example, in mobile phones. Analyzing acoustic signatures picked up by microphones due to airborne sound has been shown to be more successful than analyzing structure-borne noise picked up by a microphone.
  • a microphone For the analysis of structure-borne noise, a microphone can be brought into direct contact with a fixed component of the storage device.
  • the structure-borne noise recorded in this way can be evaluated, for example, in addition to the analysis of the sound picked up through the air, and through the structure-borne noise recording, interference noises can be identified that have nothing primarily to do with a cooling or heating unit and for the analysis of the sound picked up through the air can be eliminated.
  • a sensor for detecting the power consumption of the unit, the voltage or an electrical, magnetic or electromagnetic field can be provided.
  • a refrigeration unit can be designed as an electric compressor with a motor that, in addition to operating noise, i.e. acoustic signals, also consumes electricity and produces electrical, magnetic and electromagnetic fields.
  • Thedeag gregat can also have a fan whose operating noise can be monitored as well as the air flow noise generated by the ventilation.
  • FIG. 2 shows a protective container 2 in the form of a box with a lid, in which medicines are stored, for example can become.
  • the protective container can have thermally insulating walls, for example with a foam/foam material, an insulating natural material such as cork or an aerogel.
  • the protective container can also have an element with high thermal capacity, for example a gel or water container, which dampens the temperature fluctuations in the protective container in the event of external temperature fluctuations in the storage device, i.e. equalizes the temperature.
  • Both the additional insulation and the element with a high heat capacity can be arranged in the area of the container walls, on the inside of the container walls or in the walls of the protective container.
  • FIG. 2 shows a monitoring device 1 installed in the protective container 2, which will be discussed in more detail below. Side walls of the protective container are denoted by 2a, 2b. Such a monitoring device 1 can also be used on its own without a protective container for monitoring a storage device.
  • FIG. 3 shows a protective container 2 in an open view from above with side walls 2a, 2b and a phase change material 2c integrated into a side wall 2a as a heat accumulator with an object or substance 11 stored in it and with a monitoring device 1.
  • the material 2c can have a Have phase transition in the range between 2 and 8 degrees Celsius, preferably between 2 and 4 degrees Celsius.
  • the monitoring device 1 has a first sensor 4, which detects the activity of the cooling unit, for example a microphone, and a second sensor 6 for detecting the temperature in the vicinity of the protective container. This second sensor is arranged on the outside of the protective container 2 .
  • the monitoring device is integrated into the wall of the protective container in such a way that part of the monitoring device faces the outside of the protective container, in particular forms part of the outer wall, and another part communicates with the inside of the protective container.
  • the monitoring device also has a third sensor 7, which monitors the opening status of a door of the refrigerator, i.e. it is designed as a light sensor, for example, in order to either detect ambient light entering the storage device from outside or the light of a lamp of the storage device itself, which is automatically switched on when it is opened capture.
  • the sensor for the state of the door being open could also be formed, for example, by a position sensor on the door or by a sensor for a draft in the storage facility.
  • a further temperature sensor 60 can be provided in the monitoring device, which monitors the temperature inside the protective container and points towards the inside of the protective container.
  • a monitoring device 1 is shown schematically in FIG. 4 with a few additional elements.
  • the monitoring device has a processing device 5 for the sensor data, which is connected to the sensors via signal lines or wireless connections.
  • the processing device has a device 5a for Fourier transformation of the essentially periodic data. The Fourier transformation compresses the data, which also ensures, for example, that acoustic data recorded via a microphone is sufficiently alienated so that, for example, randomly recorded human speech is only processed further in a highly alienated form.
  • the processing device also has a memory device 5b in which training/reference data are stored, with which currently measured data are compared.
  • the memory device can also be formed directly, in part, by a neural network in which data are stored by structuring the nodes and their connections through training. Results of the comparison and assessment of the condition of the storage device or its elements can also be stored in the storage device 5b.
  • the processing device also has a module 5c, which can be in the form of a learning system if this is not already implemented by a neural network and which contains elements of artificial intelligence. This module can assign the recorded or Fourier-transformed data to various statuses of the storage facility or its elements, such as the heating/cooling unit or the insulation of the storage facility or a heat transport fluid/a cooling liquid, which can result in the output of an alarm signal .
  • the processing device also has a display device 8 and/or a transceiver 9 for wireless communication according to a common standard.
  • Alarm signals can then be received by a terminal 10, for example in the form of a smartphone or tablet computer or a wearable worn on the wrist, and signaled to a person optically, haptically or acoustically.
  • the individual sensors can generally record the following measured values or parameters:
  • the temperature and/or humidity sensor in the protective container allows a log to be drawn up on the course of these variables and is therefore used, for example, for quality control of medicines.
  • the temperature and/or humidity sensor in the storage facility outside the containment vessel allows the performance of the facility to be monitored and together with the sensing of other variables, future predictions.
  • the compression cycles, the acoustic signature of heating and cooling units and fans, volume and operating time within a compression cycle can be recorded by an acoustic sensor.
  • the switching of relays or on/off switches and the speed of fans can be acoustically recorded.
  • a vibration and/or acceleration sensor can be used to monitor vibrations and movements in the vicinity of the storage device, vibrations caused by the operation of aggregates, movements of the protective container and also the orientation of the protective container and the storage device. Thus, for example, incorrect positioning of the protective container or insufficient horizontal alignment of the storage device can be detected.
  • variable sizes can be determined by using the sensors and the underlying structure can be learned in the training phase, such as the length and the profile of temperature cycles, the cooling/heating efficiency of a unit or the entire storage facility, the thermostat drift as a function of time, and the usage profile when loading and unloading goods to be temperature-controlled.
  • the time is plotted on the horizontal axis in a coordinate system and various measurable signals are plotted on the vertical axis.
  • the step function 4a reflects the operating state of a refrigeration unit with the function values zero (switched off) and 1 (switched on). It turns out that the unit according to FIG. 5 is always switched on for a constant, short period of time.
  • the signal of the sensor for the door opening is designated net.
  • the curve 6a shows the temperature profile in the storage device superimposed on the other signals.
  • this is characterized by a slow rise in temperature inside the storage device as long as the cooling unit is switched off. This is due to the heat transport through the insulation of the storage device from the warmer outside to the cooler inside the case.
  • the temperature drops again, only to rise again slowly after the unit is switched off. Opening the refrigerator door usually results in an upward jump in temperature, denoted by 16 in the example shown, since warm air enters the refrigerator.
  • the temperature partially drops again after the door is closed, since the opening time is usually not long enough to warm up the solid parts of the refrigerator, so that they partially cool the air in the refrigerator again after the door is closed .
  • a temperature rise is called, which is to lead back to the introduction of drugs that have a higher temperature than the refrigerator temperature.
  • the temperature is lowered during the next operating phase of the refrigeration unit, but the heating effect of the medication can last for several more cycles.
  • FIG. 5a shows measurement data for the temperature over a few hours and a larger number of operating cycles of a refrigeration unit, with 17 again indicating a fault due to the storage of substances at a higher temperature and 18 indicating a fault in the control of the refrigerator.
  • the processes described and their correspondence with the temperature profile can be recorded and analyzed over a longer period of time, for example over days and weeks. After a short time, the processing device can itself produce forecasts about a future temperature profile and compare these with the actual temperature profile. This trains the processing device to such an extent that the predictions about the temperature become reliable. It is then also conceivable that the temperature is no longer measured and the behavior of the storage device is determined solely from the behavior of the unit. Statuses from the past can also be determined by analyzing stored activity data, so that it can also be determined whether the temperature fell below or exceeded certain thresholds in the past.
  • Certain additional information can also be stored in the processing device before, during or after the training, which is helpful for the analysis and prognosis, for example how long a cooling unit of a certain model of a refrigerator should be in operation at most until the lower temperature threshold is reached, or how closely two activity/operational phases of a unit should be at least apart in time.
  • These variables depend, among other things, on the quality of the insulation, the performance and efficiency of the unit, the age of the cooling medium and the load status of the refrigerator, with the structure of the dependencies being similar for a number of refrigerators or models. This significantly reduces the training time.
  • the special cases mentioned, that the interval between two operating phases of the unit fluctuates and that an operating phase of a unit is longer than usual borrowed, are shown in the diagram of FIG. 6 by way of example.
  • FIG. 7 shows an example of the case in which the refrigerator door is open for a longer period of time after an activity phase 4a of the refrigeration unit (7a). This can, for example, lead to a rise in temperature that triggers an alarm signal.
  • Steps of the operating method of the monitoring device are shown schematically in FIG.
  • the monitoring device is trained by continuous data acquisition of operating data and storage of any known additional data.
  • operating data is recorded and compared with the stored data structures. If a temperature threshold is exceeded for currently measured operating data, an alarm signal is output. If no temperature threshold is exceeded and this is also not foreseeable for imminent periods of time, no alarm signal is output and further operating data are measured in steps 14, 15. If a temperature is continuously measured in the storage device and/or in the protective container, the processing device can continue to learn and continuously improve its forecasts.
  • the monitoring device can record the measurement data with the available sensors and allow remote monitoring via a radio link.
  • the measured values can be saved in order to create suitable logs that allow quality management for the goods stored in the storage facility.
  • temperatures within the storage facility inside and outside the containment can be directly compared to confirm the effectiveness of the containment's protection.
  • the following additional information or signals can be generated by a processing device or a server supplied with the data: suggestions for seasonal settings of the thermostat, information on predictive maintenance with this supporting information, for example about the cooling efficiency, showing the probability of failure of aggregates based on the acoustic signature, which depends on the degree of wear or damage that has occurred.
  • supervised machine learning can be used as a training method in the laboratory, in which the system is specifically brought into special states, for example error states, and correct or desired reactions are specified will.
  • training can be carried out on the basis of "deep learning” with a large number of situations that have actually occurred and the associated data.
  • data can also be used that have not been processed by the individual processing device itself, but originate from other systems/storage devices, are stored on a server with which the processing device is connected, and which refer to the individual system at least in ge are applicable to some degree.
  • the monitoring device or a protective container with a monitoring device can be supplied with energy by means of a battery or an accumulator. This achieves complete decoupling from the power supply to the aggregates or other elements of the storage facility. Operation can only be interrupted to charge the batteries and a connection to an alternating current network can be established, for example also by means of the internal supply lines of the aggregates of the storage facility.

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Abstract

The invention relates to a monitoring device (1) for a temperature-controlled storage device (3), for example a refrigerator, comprising a first sensing device having a first sensor (4) for sensing the course of activity of a cooling or heating unit (3a); and a processing device (5) which determines at least one characteristic variable for the temperature course in the storage device (3) from the course of activity. The processing device can be in the form of a suitably trained learning system having artificial intelligence.

Description

Beschreibung description
Überwachungseinrichtung für eine temperaturgeregelte Aufbe wahrungseinrichtung, Überwachungseinrichtung mit einem Schutzbehälter sowie Verfahren zum Betrieb Monitoring device for a temperature-controlled storage facility, monitoring device with a protective container and method of operation
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Elektrotechnik und der Kälte- oder Wärmetechnik und ist beispielsweise zum prakti schen Einsatz bei temperaturgeregelten Aufbewahrungsvorrich tungen, beispielsweise Kühlschränken oder Wärmebehältern, ge eignet. The invention is in the field of electrical engineering and refrigeration or heating technology and is suitable, for example, for practical use in temperature-controlled storage devices, such as refrigerators or warming containers.
Viele Stoffe, wie beispielsweise besondere chemische oder pharmazeutisch wirksame Stoffe, aber auch Lebensmittel und für industrielle Prozesse benötigte Stoffe oder Gegenstände müssen unter bestimmten Temperaturbedingungen aufbewahrt wer den. Diese umfassen nicht nur die Aufbewahrungstemperatur, sondern auch gegebenenfalls Temperaturprofile, Minimal- und/oder Maximaltemperaturen oder Höchstzeiten, für die je weils Überschreitungen oder Unterschreitungen von bestimmten vorgegebenen Temperaturen zulässig sind. Many substances, such as special chemical or pharmaceutically active substances, but also food and substances or objects required for industrial processes, must be stored under certain temperature conditions. These include not only the storage temperature, but also, if applicable, temperature profiles, minimum and/or maximum temperatures or maximum times for which it is permissible to exceed or fall below certain specified temperatures.
Aufbewahrungsvorrichtungen wie beispielsweise Kühlschränke weisen üblicherweise Aggregate zum Heizen oder Kühlen auf, deren Aktivität, also der Betrieb oder die Leistung zum Hei zen oder Kühlen, mit einer Regeleinrichtung angesteuert wird, wobei für die Regelung üblicherweise die Ist-Temperatur ge messen wird. Die Schwellentemperaturen für das Ein- oder Aus schalten eines Aggregates sowie die Heiz- oder Kühlleistung und die Effizienz der Aggregate können sich über die Zeit än dern und die Temperaturmessung kann fehlerbehaftet und mit Driften versehen sein. Die Hysterese zwischen der Ausschalt schwelle des Aggregats und der Einschaltschwelle kann eben- falls schwanken. In der Praxis zeigen sich beispielsweise für Kühlschränke, die in Haushalten verwendet werden, überra schend große Temperaturschwankungen, die oft nicht bemerkt werden, da die gekühlten Gegenstände bei nicht zu lange dau ernden Temperaturschwankungen nicht notwendigerweise verder ben. Pharmazeutisch sensible Substanzen können jedoch bei Über- oder Unterschreiten bestimmter Temperaturen leicht ver derben oder unwirksam werden, was oft für den Endverbraucher nicht ersichtlich oder feststellbar ist. Dies gilt beispiels weise für Insulin, das Diabetiker oft über eine gewisse Zeit in einem Kühlschrank aufbewahren müssen. Insulin kann bei spielsweise bei Unterschreiten von 2 Grad Celsius oder beim Überschreiten von 8 Grad Celsius in kurzer Zeit unwirksam werden. Storage devices such as refrigerators usually have units for heating or cooling, whose activity, ie the operation or the power for heating or cooling, is controlled with a control device, with the actual temperature usually being measured for the control. The threshold temperatures for switching a unit on or off, as well as the heating or cooling capacity and the efficiency of the units can change over time and the temperature measurement can be faulty and have drifts. The hysteresis between the switch-off threshold of the unit and the switch-on threshold can if sway. In practice, for example, refrigerators used in households show surprisingly large temperature fluctuations, which often go unnoticed, since the cooled objects do not necessarily spoil if the temperature fluctuations are not too long. However, pharmaceutically sensitive substances can easily deteriorate or become ineffective if the temperature exceeds or falls below certain values, which is often not apparent or detectable for the end user. This applies, for example, to insulin, which diabetics often have to store in a refrigerator for a certain period of time. For example, insulin can quickly become ineffective if the temperature falls below 2 degrees Celsius or if it exceeds 8 degrees Celsius.
Der vorliegenden Erfindung liegt bei dieser Sachlage die Auf gabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung zu schaffen, die bestimmte Kenngrößen des Temperaturverlaufs für die Vergan genheit und die Gegenwart mit möglichst geringem Aufwand er mittelt und für die Zukunft prognostiziert, sodass bestimmte Temperaturparameter leicht ermittelbar sind. In this situation, the present invention is based on the task of creating a monitoring device that determines certain parameters of the temperature profile for the past and the present with the least possible effort and forecasts them for the future, so that certain temperature parameters can be easily determined.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Über wachungseinrichtung für eine temperaturgeregelte Aufbewah rungseinrichtung mit einer ersten Erfassungseinrichtung mit einem ersten Sensor zur Erfassung des Aktivitätsverlaufs ei nes Kühl- der Heizaggregates und mit einer Verarbeitungsein richtung, die aus dem Aktivitätsverlauf wenigstens eine Kenn größe für den Temperaturverlauf in der Aufbewahrungseinrich tung bestimmt. The object is achieved according to the invention by a monitoring device for a temperature-controlled storage device with a first detection device with a first sensor for detecting the course of activity of a cooling or heating unit and with a processing device which, from the course of activity, generates at least one parameter for the Temperature profile determined in the storage device.
Die erste Erfassungseinrichtung erfasst mithilfe des ersten Sensors einen Verlauf der Aktivität eines Aggregates über die Zeit. Dabei kann der Sensor die Intensität der Aktivität, al so eine Heiz- oder Kühlleistung erfassen oder lediglich die Information, dass das jeweilige Aggregat im Heiz- oder Kühl betrieb ist. Üblicherweise wird bei vielen Aufbewahrungsein richtungen zur Regelung lediglich das Aggregat ein- und aus geschaltet, sodass sich die erreichte Temperatur aus der Dau er des Betriebs beziehungsweise aus dem Tastverhältnis, also dem Verhältnis der Phasendauern des Betriebs und der Phasen dauern der Inaktivität ergibt. The first detection device uses the first sensor to detect a history of the activity of a unit over the Time. The sensor can record the intensity of the activity, i.e. a heating or cooling capacity, or just the information that the respective unit is in heating or cooling mode. Usually, in many storage facilities, only the unit is switched on and off for control purposes, so that the temperature reached is derived from the duration of operation or from the duty cycle, i.e. the ratio of the phase durations of operation and the phases of inactivity.
Die erste Erfassungseinrichtung kann somit auch ausschließ lich aus der digitalen Information, ob und wie lange das Ag gregat jeweils ein- und ausgeschaltet ist, Kenngrößen des Temperaturverlaufs ermitteln. Beispielsweise kann aus diesen Größen ermittelt werden, wie groß die Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Betriebsphasen des Aggregats sind.The first detection device can therefore also determine parameters of the temperature profile exclusively from the digital information as to whether and for how long the unit is switched on and off. For example, these variables can be used to determine how large the temperature differences are between the individual operating phases of the unit.
Dies hängt beispielsweise von der absoluten Temperatur in der Aufbewahrungseinrichtung, der Außentemperatur und der maxima len Zeitspanne der Inaktivität des Aggregates ab sowie vom Inhalt des Kühlschranks, z. B., wenn ungekühlte Stoffe gerade eingelagert wurden. Ein Kühl- oder Heizaggregat kann dabei entweder aus einem Kompressor oder einer Heizeinrichtung be stehen, es kann jedoch auch Mittel zur Verteilung eines Heiz oder Kühlmediums als Teilaggregat mit umfassen. So sind bei Kühlschränken oft zusätzliche Lüfter vorgesehen, die zur Luftverteilung im Kühlschrank dienen. Ähnliche Umwälzvorrich tungen können bei Heizeinrichtungen vorgesehen sein. Bei Kühlschränken, bei denen üblicherweise für den Kühlkreislauf ein flüssiges Kühlmedium vorgesehen ist, kann zudem eine Pum pe für den Transport dieser Kühlflüssigkeit vorgesehen sein. Die Aktivitätsüberwachung eines Kühlaggregats kann demnach beispielsweise die Überwachung und Erfassung der Aktivität des Kompressors bei ausgeschaltetem Lüfter und/oder die Über- wachung sowie Erfassung der Aktivität des Lüfters bei ausge- schaltetem Kompressor und/oder die gemeinsame Erfassung der Aktivitäten von Kompressor und Lüfter im Betrieb und zusätz lich optional auch die Überwachung und Erfassung der Aktivi tät einer Kühlmittelpumpe umfassen. This depends, for example, on the absolute temperature in the storage facility, the outside temperature and the maximum period of inactivity of the unit and the contents of the refrigerator, e.g. B. if uncooled substances have just been stored. A cooling or heating unit can either consist of a compressor or a heating device, but it can also include means for distributing a heating or cooling medium as a sub-unit. Thus, additional fans are often provided in refrigerators, which are used for air distribution in the refrigerator. Similar Umwälzvorrich lines can be provided for heaters. In refrigerators, in which a liquid cooling medium is usually provided for the cooling circuit, a pump can also be provided for transporting this cooling liquid. The activity monitoring of a cooling unit can therefore, for example, monitor and record the activity of the compressor when the fan is switched off and/or the monitoring monitoring and recording the activity of the fan when the compressor is switched off and/or the joint recording of the activities of the compressor and fan during operation and additionally optionally also the monitoring and recording of the activity of a coolant pump.
Es kann hierzu zunächst eine Referenzmessung mit einer direk ten Temperaturmessung stattfinden, um Referenzdaten für die oben beschriebenen Aktivitätskombinationen oder auch nur die Aktivitäten eines oder mehrerer der genannten Elemente zu er zeugen, mit denen später der Aktivitätsverlauf des Aggregats verglichen werden kann, um die Temperaturdaten hieraus abzu leiten. Beispielsweise können Referenzmessungen oder ein Training der Einrichtung grundsätzlich bei ausgeschaltetem Lüfter stattfinden und spätere Analysen können sich auf die Überwachung eines Kompressors allein fokussieren. Es können auch alternativ oder zusätzlich isoliert die Aktivitätsdaten des Lüfters als Referenzdaten für sich allein erfasst und später mit Betriebsdaten zur Ermittlung eines Alterungszu standes verglichen werden. Letztlich können auch Lüfter und Kompressor zur Ermittlung von Referenzdaten oder zum Training im gemeinsamen Betrieb erfasst werden. For this purpose, a reference measurement with a direct temperature measurement can first take place in order to generate reference data for the activity combinations described above or just the activities of one or more of the elements mentioned, with which the activity profile of the unit can later be compared in order to obtain the temperature data from this derive. For example, reference measurements or training of the device can always take place with the fan switched off and later analyzes can focus solely on monitoring a compressor. Alternatively or additionally, the activity data of the fan can be recorded separately as reference data and later compared with operating data to determine an aging condition. Finally, fans and compressors can also be recorded to determine reference data or for training in joint operation.
Für eine zuverlässige Interpretation von Messdaten kann die Überwachungseinrichtung Informationen über bestimmte Ausnah mezustände oder auch Regelzustände wie beispielsweise de- frost-Phasen erhalten und berücksichtigen. De-Frost-Phasen dienen der regelmäßigen, vorübergehenden gezielten Erwärmung zum Entfernen von Vereisungen. Während solcher Phasen können die Messungen der Überwachungseinrichtung ausgesetzt oder in anderer Weise als beim Normalbetrieb interpretiert werden. Auch beim Training der Überwachungseinrichtung können diese Phasen berücksichtigt und beispielsweise für die Erfassung von Trainingsdaten ausgelassen werden. For a reliable interpretation of measurement data, the monitoring device can receive and take into account information about certain exceptional states or normal states such as defrost phases. De-Frost phases are used for regular, temporary, targeted heating to remove icing. During such phases, the measurements of the monitor may be suspended or interpreted in a different way than during normal operation. These phases can also be taken into account when training the monitoring device and, for example, can be omitted for the acquisition of training data.
Der Temperaturverlauf kann zusätzlich zu den Aktivitätsdaten des jeweiligen Aggregats noch vom Zustand, beispielsweise dem Alterungszustand des Aggregats oder des Systems, beispiels weise auch vom Zustand eines Kühl- oder Heizmediums abhängen. Bei einer Alterung des Systems ändert die Temperaturregelung ihr Verhalten, sodass beispielsweise das jeweilige Aggregat öfter oder weniger oft eingeschaltet wird oder die jeweiligen Aktivitätsdauern bis zum Erreichen einer Temperaturschwelle sich verlängern oder verkürzen. Auch diese Daten können von der Erfassungseinrichtung erfasst und von der Verarbeitungs einrichtung berücksichtigt werden. In der Überwachungsein richtung , beispielsweise in der Verarbeitungseinrichtung, können zudem auch vorgegebene, statische Daten gespeichert sein, die auf die Interpretation von laufend erfassten Daten Einfluss haben, wie beispielsweise ein Gerätetyp der Aufbe wahrungseinrichtung, Bauart, zum Beispiel mit oder ohne Ven tilation, Baujahr und Betriebsart der Aufbewahrungseinrich tung, beispielsweise bei einem Kühlschrank, ob dieser dem täglichen Gebrauch dient und ca. 20-mal pro Tag geöffnet wird, oder ob er ein Speicherkühlschrank ist, der nur wenige Male pro Woche geöffnet wird oder ein professioneller Apothe kenkühlschrank, der sehr häufig, jedoch nur innerhalb von be stimmten Apothekenöffnungszeiten geöffnet wird. In addition to the activity data of the respective unit, the temperature curve can also depend on the condition, for example the aging condition of the unit or the system, for example also on the condition of a cooling or heating medium. As the system ages, the temperature control changes its behavior so that, for example, the respective unit is switched on more or less often or the respective activity durations until a temperature threshold is reached increase or decrease. This data can also be recorded by the recording device and taken into account by the processing device. In the monitoring device, for example in the processing device, predefined, static data can also be stored that influence the interpretation of continuously recorded data, such as a device type of the storage device, design, for example with or without ventilation, year of construction and mode of operation of the storage facility, for example a refrigerator, whether it is for daily use and is opened about 20 times a day, or whether it is a storage refrigerator that is only opened a few times a week, or a professional pharmacy refrigerator very frequently, but only within certain pharmacy opening times.
Damit lassen sich Temperaturverläufe bei einer laufenden Überwachung der Aktivitäten eines Heiz- oder Kühlaggregats durch die Verarbeitungseinrichtung sowohl für die Vergangen heit als auch für die Zukunft ermitteln. Dies kann durch ei nen direkten Vergleich der Messdaten mit Referenzdaten insbe- sondere unter Zugrundelegung einer Ähnlichkeitsmetrik oder auch durch ein trainiertes neuronales Netz oder eine andere automatisch lernende Einrichtung oder eine andere Einrichtung mit künstlicher Intelligenz, geschehen. Dazu erhält die Über wachungseinrichtung Daten, anhand derer ersichtlich ist, ob ein signifikantes Fehlverhalten im Betrieb vorliegt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass bei Feststellung eines Fehlers im Betrieb dieser der Überwachungseinrichtung signalisiert wird, beispielsweise eingegeben wird. Dies kann beispielsweise bei Reparaturen der Fall sein. Die Überwa chungseinrichtung lernt dann im Trainingsbetrieb die Aktivi tätsmuster kennen, die zu einer Reparatur führen. Es kann auch vor dem Training vorgegeben werden, dass ein Fehler an genommen wird, sobald ein bestimmter Schwellenmesswert einer erfassten Größe über- oder unterschritten wird. Dies kann beispielsweise die Dauer einer Aktivitätsphase des Kompres sors und/oder Lüfters oder die Dauer zwischen zwei Aktivi tätsphasen des Kompressors und/oder Lüfters sein. Der Schwel lenmesswert kann auch ein Lautstärkepegel der Aktivität des Kompressors und/oder Lüfters sein oder ein Lautstärkepegel in einem bestimmten Frequenzbereich. Letztlich kann ein Fehler auch dadurch definiert sein, dass ein bestimmter, gleichzei tig zumindest während der Trainingsphase ermittelter Tempera turwert überhaupt oder für eine bestimmte Mindestdauer Über oder unterschritten wird. In this way, temperature curves can be determined both for the past unit and for the future during ongoing monitoring of the activities of a heating or cooling unit by the processing device. This can be done by directly comparing the measurement data with reference data, in particular special based on a similarity metric or also by a trained neural network or another automatic learning device or another device with artificial intelligence. For this purpose, the monitoring device receives data that shows whether there is a significant malfunction during operation. This can be done, for example, by signaling the monitoring device, for example entering it, when an error is detected during operation. This can be the case, for example, for repairs. During training, the monitoring device then learns about the activity patterns that lead to a repair. It can also be specified before the training that an error is assumed as soon as a specific threshold measured value of a detected variable is exceeded or fallen below. This can be, for example, the duration of an activity phase of the compressor and/or fan or the duration between two activity phases of the compressor and/or fan. The threshold reading may also be a loudness level of compressor and/or fan activity, or a loudness level in a particular frequency range. Ultimately, an error can also be defined by the fact that a certain temperature value, determined simultaneously at least during the training phase, is exceeded or fallen below at all or for a certain minimum duration.
Zusätzlich zu der ersten Erfassungseinrichtung mit dem ersten Sensor kann demnach auch eine zweite Erfassungseinrichtung mit einem zweiten Sensor in Form eines Temperatursensors vor gesehen sein. In diesem Fall wird die Temperatur auch unmit telbar erfasst, entweder nur in einer Trainingsphase oder auch ständig im Betrieb. Der Temperaturverlauf kann auch für die Zukunft schon vorhergesagt werden, da der Zustand des Systems durch den Vergleich mit Referenzdaten genau ermittelt werden kann und damit sowohl der Alterungszustand des Aggre gats als auch gegebenenfalls der Zustand eines Heiz- oder Kühlmediums sowie andere Randbedingungen mit oder ohne ihre unmittelbare Messung bestimmt und berücksichtigt werden kön nen. Accordingly, in addition to the first detection device with the first sensor, a second detection device with a second sensor in the form of a temperature sensor can also be provided. In this case, the temperature is also recorded immediately, either only during a training phase or continuously during operation. The course of the temperature can also be predicted for the future, since the state of the System can be precisely determined by comparing it with reference data, so that both the aging condition of the aggregate and, if applicable, the condition of a heating or cooling medium and other boundary conditions can be determined and taken into account with or without direct measurement.
Zur Verwirklichung der ersten Erfassungseinrichtung kann vor gesehen sein, dass der erste Sensor ein akustischer Sensor, ein Vibrations- oder Beschleunigungssensor, ein Strom- oder Spannungssensor oder ein Sensor für ein elektrisches oder magnetisches Feld ist. In order to implement the first detection device, it can be provided that the first sensor is an acoustic sensor, a vibration or acceleration sensor, a current or voltage sensor or a sensor for an electric or magnetic field.
Jeder derartige Sensor kann grundsätzlich die Aktivität eines Kühl- oder Heizaggregates erfassen. Hierzu wird beispielswei se entweder ein Betriebsgeräusch oder eine elektrische, mag netische oder elektromagnetische Aktivität eines Motors oder eines Ventils oder Schalters erfasst. Aus der Laufzeit des Aggregats pro Heiz- oder Kühlzyklus kann die Effizienz ermit telt werden und eine Signatur, beispielsweise eine akustische Signatur, des Aggregats kann auch seinen Alterungszustand repräsentieren. Die akustische Signatur kann in der Form des Frequenzspektrums des Betriebsgeräusches eines Kompressors und/oder Lüfters oder einer Pumpe bestehen, die beispielswei se beim Anlauf oder nach einer definierten Betriebszeit, zum Beispiel einigen Sekunden, oder vor dem Abschalten in einer Kühlphase erreicht wird. Die Signatur kann auch in der Ent wicklung des Frequenzspektrums während einer Periode zwischen dem Anlauf und dem Abschalten eines Elementes des Aggregates bestehen. Beispielsweise kann überwacht werden, ob bestimmte Frequenzanteile beim Anlauf mit hoher Intensität im Spektrum auftreten und deren Intensität zum Ende abnimmt oder umge- kehrt. Es kann aber auch entscheidend sein, ob bestimmte Fre quenzanteile im Spektrum überhaupt auftreten oder nicht. In principle, each such sensor can detect the activity of a cooling or heating unit. For this purpose, either an operating noise or an electrical, magnetic or electromagnetic activity of a motor or a valve or switch is detected, for example. The efficiency can be determined from the running time of the unit per heating or cooling cycle, and a signature, for example an acoustic signature, of the unit can also represent its aging status. The acoustic signature can be in the form of the frequency spectrum of the operating noise of a compressor and/or fan or pump, which is reached, for example, at start-up or after a defined operating time, for example a few seconds, or before switching off in a cooling phase. The signature may also be the evolution of the frequency spectrum during a period between start-up and shutdown of an element of the unit. For example, it can be monitored whether certain frequency components appear with high intensity in the spectrum when starting and whether their intensity decreases towards the end, or vice versa. returns. However, it can also be decisive whether certain frequency components occur at all in the spectrum or not.
Es kann durch einen Sensor auch die Aktivität eines Ventila tors erfasst werden, der beispielsweise zur Luftverteilung oder zum Lufttransport in der Aufbewahrungseinrichtung dient. Beispielsweise können die Geräusche des Luftstroms in der Aufbewahrungseinrichtung und/oder die Laufgeräusche des Lüf ters erfasst werden. Damit kann sowohl die Qualität der Luft verteilung überwacht werden als auch der Alterungszustand des Ventilators, da dieser beispielsweise eine akustische Signa tur hat, die seinen Alterungszustand oder Beschädigungen oder Defekte widerspiegelt. A sensor can also be used to detect the activity of a ventilator, which is used, for example, to distribute air or to transport air in the storage facility. For example, the noise of the air flow in the storage device and/or the running noise of the fan can be recorded. This means that both the quality of the air distribution and the aging status of the fan can be monitored, since it has an acoustic signature, for example, that reflects its aging status or damage or defects.
Die Überwachungseinrichtung kann vorteilhaft eine autarke Energieversorgungseinrichtung aufweisen, die von der Energie versorgung der Aufbewahrungseinrichtung unabhängig ist. Diese autarke Energieversorgung kann durch eine Batterie oder einen Akku, also eine elektrochemische Energiequelle gegeben sein, jedoch auch durch ein Energieerzeugungsaggregat, das bei spielsweise aus Temperaturschwankungen, beispielsweise aus durch Temperaturschwankungen bewirkten Materialbewegungen oder aus Thermospannungen oder aus Lichtstrahlung elektrische Energie gewinnt. Damit kann die Überwachungseinrichtung ohne eine Verbindung mit der Aufbewahrungseinrichtung, also bei spielsweise elektrisch isoliert von dieser und ohne eine elektrische Kopplung zu der Aufbewahrungseinrichtung betrie ben werden. Ein Installationsaufwand für die Überwachungsein richtung entfällt damit ebenso wie Fehleranfälligkeiten durch Fehler der Aufbewahrungseinrichtung. Die Überwachungseinrich tung kann somit ohne eine Verbindung zu der Aufbewahrungsein richtung arbeiten und zum Betrieb einfach in diese hineinge legt oder -gestellt werden. Es ist auch denkbar, dass eine Kopplung zu der Energieversorgung der Aufbewahrungseinrich tung ausschließlich zum regelmäßigen Aufladen von Energie speichern/Batterien/Akkus besteht oder hergestellt wird. Da mit kann gewährleistet werden, dass im Betrieb die Überwa chungseinrichtung nicht mit einem 50 Hertz-Netz verbunden ist und die hierdurch entstehenden Störungen vermieden werden. Alternativ kann ein Gleichstrom-Netzteil zur Energieversor gung verwendet werden, das sehr gut elektrisch abgeschirmt und entkoppelt sowie akustisch isoliert ist, um die Störfre quenz von 50 Hertz und Harmonische davon zu unterdrücken. The monitoring device can advantageously have a self-sufficient energy supply device that is independent of the energy supply of the storage device. This self-sufficient energy supply can be provided by a battery or an accumulator, i.e. an electrochemical energy source, but also by an energy generating unit that, for example, generates electrical energy from temperature fluctuations, for example from material movements caused by temperature fluctuations or from thermal voltages or from light radiation. The monitoring device can thus be operated without a connection to the storage device, ie, for example, electrically isolated from it and without an electrical coupling to the storage device. Installation costs for the monitoring device are thus eliminated, as is susceptibility to errors due to errors in the storage device. The monitoring device can thus work without being connected to the storage device and can simply be inserted or placed into it for operation. It is also conceivable that a Coupling to the energy supply of the storage facility exists or is established exclusively for the regular charging of energy stores/batteries/rechargeable batteries. This ensures that the monitoring device is not connected to a 50 Hertz network during operation and the resulting disruptions are avoided. Alternatively, a DC power supply can be used for power supply, which is very well electrically shielded and decoupled and acoustically isolated in order to suppress the 50 hertz interference frequency and harmonics thereof.
Die Überwachungseinrichtung kann zusätzlich eine dritte Er fassungseinrichtung mit einem dritten Sensor aufweisen, wobei der dritte Sensor erfasst, ob sich die Aufbewahrungsvorrich tung in einem geöffneten oder geschlossenen Zustand befindet. The monitoring device can additionally have a third detection device with a third sensor, the third sensor detecting whether the storage device is in an open or closed state.
Hierdurch kann bei einem Kühlschrank überwacht werden, ob und wie lange die Kühlschranktür offensteht und wie oft diese ge öffnet wird. Dadurch kann die tatsächliche Temperatur ermit telt oder vorausgesagt werden. Auch hierzu können Referenzda ten herangezogen werden, die bei wiederholtem Öffnen der Auf bewahrungseinrichtung gewonnen werden können. Beispielsweise kann durch Öffnen der Kühlschranktür eine ortsabhängige Tem peraturverteilung in einem Kühlschrank erzeugt werden, die das Betriebsverhalten des Kühlaggregats beeinflusst, dadurch, dass der für die Steuerung des Kühlschranks verwendete Tempe ratursensor entweder weit entfernt von der Tür oder nahe der Tür angeordnet ist. Eine Temperaturänderung durch Offenstand der Tür ist somit anders zu bewerten und führt zu einem ande ren Verhalten der Regelung als ein gleichmäßiges Ansteigen der Temperatur bei Inaktivität des Kühlaggregats durch Wärme leitung. Die Überwachung der Tür oder auch anderer besonderer Vorkommnisse, wie das Be- oder Entladen der Aufbewahrungsein- richtung kann beim Trainieren der Überwachungseinrichtung auch dazu dienen, die Trainingsdaten überwiegend oder aus schließlich in Zeiträumen zu gewinnen, in denen die Aufbewah rungseinrichtung nicht geöffnet oder be- und entladen wird, um die Überwachung auf das Funktionieren des Kompressors und/oder des Lüfters zu fokussieren. In this way, it can be monitored in a refrigerator whether and how long the refrigerator door is open and how often it is opened. This allows the actual temperature to be determined or predicted. For this, too, reference data can be used which can be obtained when the storage device is opened repeatedly. For example, by opening the refrigerator door, a location-dependent temperature distribution can be generated in a refrigerator, which affects the operating behavior of the refrigeration unit because the temperature sensor used to control the refrigerator is located either far away from the door or close to the door. A temperature change due to the door being open must therefore be evaluated differently and leads to a different behavior of the control system than a uniform increase in temperature when the cooling unit is inactive due to heat conduction. The monitoring of the door or other special events, such as loading or unloading the storage When training the monitoring device, this direction can also be used to obtain the training data predominantly or exclusively in periods in which the storage device is not opened or loaded and unloaded, in order to focus the monitoring on the functioning of the compressor and/or the fan .
Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass der dritte Sensor ein Lichtsensor oder ein Positionssensor zur Erfassung der Position einer Tür oder eines Verschlusselementes der Aufbewahrungseinrichtung ist. Es können weiter zur Überwa chung auch noch weitere Sensoren vorgesehen sein, zum Bei spiel ein Luftfeuchtigkeitssensor in der Aufbewahrungsein richtung oder in einem Schutzbehälter in der Aufbewahrungs einrichtung. Die Luftfeuchtigkeit kann gemeinsam mit anderen Parametern überwacht werden, um ein umfassendes Datenprofil für aufbewahrte Stoffe oder Gegenstände über die Zeit auf zeichnen oder Vorhersagen zu können. Es können auch ein oder mehrere Gewichtssensoren in Regalen der Aufbewahrungseinrich tung zur Erfassung eines Be- oder Entladungsvorgangs vorgese hen sein. It can basically be provided that the third sensor is a light sensor or a position sensor for detecting the position of a door or a locking element of the storage device. Further sensors can also be provided for monitoring purposes, for example a humidity sensor in the storage device or in a protective container in the storage device. Humidity can be monitored along with other parameters to provide a comprehensive data profile for stored materials or items over time, or to forecast. One or more weight sensors can also be provided on the shelves of the storage device for detecting a loading or unloading process.
Zudem kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zur Fouriertransformation der durch wenigs tens einen der Sensoren erfassten zeitabhängigen Daten auf weist. In addition, it can be provided that the processing device has a device for Fourier transformation of the time-dependent data recorded by at least one of the sensors.
Da das ungestörte Verhalten der Temperaturregelung grundsätz lich eine periodische Struktur aufweist, bietet sich eine Verdichtung und Strukturierung der Betriebsdaten durch Er mittlung der Betriebsfrequenz und anderer Perioden an. Zu sätzlich werden hierdurch auch die Messdaten anonymisiert, was beispielsweise bei Erfassung von akustischen Daten sinn- voll sein kann, da diese auch dem Datenschutz unterliegende Daten, wie beispielsweise menschliche Kommunikation mit ent halten können. Durch eine Fouriertransformation kann sowohl die Regelmäßigkeit des An- und Abschaltens des Aggregats im Bereich sehr niedriger Frequenzen (Zykluszeit z. B. 10 min oder 20 min) als auch die akustische Signatur oder das Fre quenzspektrum im Bereich von wenigen Hertz bis zu beispiels weise 16 kHz erfasst werden. Since the undisturbed behavior of the temperature control basically has a periodic structure, it is advisable to compress and structure the operating data by determining the operating frequency and other periods. In addition, the measurement data is also anonymized, which makes sense, for example, when recording acoustic data. can be full, as these can also contain data subject to data protection, such as human communication. A Fourier transformation can be used to determine both the regularity of switching the unit on and off in the very low frequency range (cycle time e.g. 10 min or 20 min) and the acoustic signature or the frequency spectrum in the range from a few Hertz up to, for example, 16 kHz can be detected.
Es kann auch sinnvollerweise vorgesehen sein, dass die Verar beitungseinrichtung eine Speichereinrichtung für die erfass ten Daten und/oder die fouriertransformierten Daten aufweist. Damit können die Daten über einen längeren Zeitraum gesammelt und ausgewertet werden, was insbesondere bei der Ermittlung von zeitlichen Entwicklungstrends wichtig ist. It can also be usefully provided that the processing device has a storage device for the recorded data and/or the Fourier-transformed data. This allows the data to be collected and evaluated over a longer period of time, which is particularly important when determining development trends over time.
Bei der Überwachungseinrichtung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zum Vergleichen der erfassten Daten oder der fouriertransformier ten Daten mit Referenzdaten aufweist, die dazu eingerichtet, insbesondere trainiert ist, aus dem Vergleich eine oder meh rere Kenngrößen des Temperaturverlaufs in der Aufbewahrungs einrichtung und/oder eine oder mehrere Kenngrößen für den Zu stand des Kühl- oder Heizaggregates und/oder den Isolations zustand der Aufbewahrungseinrichtung oder den Zustand eines flüssigen Kühlmittels zu ermitteln. In the case of the monitoring device, it can also be provided that the processing device has a device for comparing the recorded data or the Fourier-transformed data with reference data, which is set up, in particular trained, to derive from the comparison one or more parameters of the temperature profile in the storage device and /or to determine one or more parameters for the condition of the cooling or heating unit and/or the insulation condition of the storage facility or the condition of a liquid coolant.
Die erfassten Daten können dabei einerseits die Beurteilung des Verhaltens der Aufbewahrungseinrichtung und der Tempera tur für die Vergangenheit, insbesondere für den Zeitraum der Erfassung von Daten ermöglichen. Gegebenenfalls können aus zeitlichen Trends auch Kenngrößen der Einrichtung, insbeson dere der Alterungszustand des Kompressors, des Lüfters, des Kühlmediums oder Driften der Regelung sowie die Temperatur oder der Temperaturverlauf, für die Zeit vor oder nach der Erfassung von Daten - also auch für die Zukunft - ermittelt oder prognostiziert werden. Daraus können nach automatischer Beurteilung des Temperaturverlaufs und Ermittlung der Über oder Unterschreitung von Temperatur- und/oder Zeitschwellen Warnsignale erzeugt werden. Diese können einer Bedienperson oder einem Nutzer signalisieren, dass in der Vergangenheit, Gegenwart oder Zukunft Bedingungen eingetreten sind oder ein- treten, die den unbeeinträchtigten Zustand von Stoffen oder Gegenständen innerhalb der Aufbewahrungseinrichtung gefähr den. The recorded data can on the one hand enable the behavior of the storage device and the temperature to be assessed for the past, in particular for the period in which the data was recorded. If necessary, parameters of the device, in particular the aging condition of the compressor, the fan, the Cooling medium or drifts in the regulation as well as the temperature or the temperature profile for the time before or after the collection of data - i.e. also for the future - are determined or forecast. After automatic assessment of the temperature profile and determination of whether temperature and/or time thresholds are exceeded or not reached, warning signals can be generated from this. These can signal to an operator or a user that conditions have occurred or will occur in the past, present or future which endanger the undisturbed state of substances or objects within the storage facility.
Eine einfache Implementierung einer solchen Verarbeitung kann vorsehen, dass die Verarbeitungseinrichtung aus den erfassten Daten den Temperaturverlauf in der Aufbewahrungseinrichtung sowie insbesondere den Verlauf der Temperatur eines in dieser aufbewahrten Stoffes oder Gegenstandes ermittelt. Dabei kann die Natur des aufbewahrten Stoffes, seine Wärmekapazität so wie gegebenenfalls eine Wärmeübergangszahl und/oder eine Iso lation eine Rolle spielen. Dies kann insbesondere dann wich tig sein, wenn der in der Aufbewahrungseinrichtung aufbewahr te Stoff oder Gegenstand seinerseits noch einen Schutzbehäl ter oder Isolationsbehälter - gegebenenfalls mit einer eige nen beachtlichen Wärmekapazität - aufweist oder in sich in einem solchen Isolationsbehälter befindet. Für solche Fälle bietet es sich an, entsprechende Referenzdaten unter Verwen dung eines gleichartigen Schutzbehälters zu gewinnen, wobei die Temperatur des aufbewahrten Stoffes zum Vergleich inner halb des Schutzbehälters gemessen werden kann. Mit solchen Messdaten kann auch ein KI-Modul, also ein Modul mit künstli cher Intelligenz, beispielsweise ein neuronales Netz, ent sprechend trainiert werden. Einige der genannten Größen kön- nen auch aus Messungen der Aktivitätsverläufe und/oder Tempe raturen ermittelt werden. Beispielsweise kann der Beladungs zustand durch die Beobachtung der von der Regelung einge stellten Aktivitätsdauer des Kompressors und/oder Lüfters pro Kühlzyklus oder die Ruhezeit zwischen zwei Betriebszyklen des Kompressors aufgrund von beim Training gewonnenen Daten be stimmt werden. A simple implementation of such processing can provide for the processing device to determine the temperature profile in the storage device and in particular the temperature profile of a substance or object stored therein from the recorded data. The nature of the stored substance, its heat capacity and, if applicable, a heat transfer coefficient and/or an isolation can play a role here. This can be particularly important if the substance or object stored in the storage device also has a protective container or insulating container - possibly with its own considerable heat capacity - or is located in such an insulating container. In such cases, it is advisable to obtain corresponding reference data using a protective container of the same type, whereby the temperature of the stored substance can be measured inside the protective container for comparison. With such measurement data, an AI module, i.e. a module with artificial intelligence, such as a neural network, can be trained accordingly. Some of the sizes mentioned can can also be determined from measurements of the activity profiles and/or temperatures. For example, the load status can be determined by observing the duration of activity of the compressor and/or fan per cooling cycle set by the controller or the idle time between two operating cycles of the compressor based on data obtained during training.
Bei der beschriebenen Überwachungseinrichtung kann auch vor gesehen sein, dass sie eine Einrichtung zur Anzeige oder Aus gabe der ermittelten Kenngrößen und/oder des Aktivitätsver laufs eines Kühl- oder Heizaggregates und/oder eines Alarm signals aufweist. Dies kann beispielsweise eine übliche Digi talanzeige oder eine einfache Leuchtanzeige sein, die auch als Farbampel ausgebildet sein kann. Es kann auch ein Schall geber zur Ausgabe von akustischen Warnsignalen vorgesehen sein. In the monitoring device described, it can also be provided that it has a device for displaying or outputting the parameters determined and/or the course of activity of a cooling or heating unit and/or an alarm signal. This can, for example, be a conventional digital display or a simple illuminated display, which can also be designed as a color traffic light. A sound generator can also be provided for the output of acoustic warning signals.
Die Überwachungseinrichtung kann beispielsweise auch eine Sende- und oder Empfangseinrichtung zur drahtlosen Kommunika tion, insbesondere zur Ausgabe von Alarmsignalen oder Anzei gedaten auf einem Endgerät aufweisen. Die drahtlose Kommuni kation kann beispielsweise Ethernet, Wifi, long ränge Radio oder einen Standard der Mobilfunkkommunikation oder NB-IoT nutzen. Da Aufbewahrungseinrichtungen oft Metallgehäuse um fassen, sollte für die drahtlose Kommunikation entweder eine elektrische Durchführung für eine Antennenleitung oder eine Öffnung in dem Metallgehäuse, wie beispielsweise eine Schlitzantenne oder ein Glasfenster/Nichtmetallfenster vorge sehen sein. In vielen Fällen wird es ausreichen, eine dünne Antennenleitung aus dem Gehäuse der Aufbewahrungseinrichtung auszuleiten, beispielsweise durch eine Türdichtung. Die Erfindung bezieht sich zusätzlich zu einer Überwachungs einrichtung der oben beschriebenen Art auch auf eine Schutz einrichtung mit einem Schutzbehälter zur Aufbewahrung von Stoffen und/oder Gegenständen sowie mit einer Überwachungs einrichtung der oben beschriebenen Art. Dabei kann beispiels weise die Überwachungseinrichtung in den Schutzbehälter in tegriert sein und weiter kann zusätzlich zu einem Temperatur sensor in der Aufbewahrungseinrichtung oder an dessen Stelle ein Sensor zur Temperaturüberwachung im Inneren des Schutzbe hälters vorgesehen sein und die Messdaten beider Temperatur sensoren können durch die Verarbeitungseinrichtung verarbei tet werden - sowohl in der Trainingsphase als auch im norma len Betrieb. Dabei kann insbesondere der Schutzbehälter eine Behälterwand aufweisen, die wenigstens teilweise aus einem Material besteht, das in einem Temperaturbereich zwischen 2 und 8 Grad Celsius einen Phasenübergang aufweist. Zudem kann das Material in die Behälterwand derart integriert sein, ins besondere in diese eingeschlossen sein, dass der Phasenüber gang mehrmals durchlaufen werden kann, ohne eine Formänderung der Behälterwand zu erzeugen. Dabei kann daran gedacht sein, dass die Behälterwand einen oder mehrere Hohlräume aufweist, in denen sich das Material befindet, das einen Phasenübergang in dem genannten Temperaturbereich durchmacht. Der Phasen übergang kann zwischen einer festen und einer flüssigen Phase stattfinden. In diesem Fall wird das Material in seinem flüs sigen Zustand in einem Hohlraum gehalten. The monitoring device can, for example, also have a transmitting and/or receiving device for wireless communication, in particular for the output of alarm signals or display data on a terminal device. The wireless communication can use, for example, Ethernet, Wifi, long-range radio or a mobile communication standard or NB-IoT. Since storage facilities often include metal housings, either an electrical feedthrough for an antenna wire or an opening in the metal housing, such as a slot antenna or a glass/non-metal window, should be provided for wireless communication. In many cases it will be sufficient to route a thin antenna line out of the housing of the storage device, for example through a door seal. In addition to a monitoring device of the type described above, the invention also relates to a protective device with a protective container for storing substances and/or objects and with a monitoring device of the type described above. The monitoring device can be integrated into the protective container, for example and furthermore, in addition to a temperature sensor in the storage device or instead of it, a sensor for monitoring the temperature inside the protective container can be provided and the measurement data from both temperature sensors can be processed by the processing device - both in the training phase and in normal conditions Operation. The protective container in particular can have a container wall which consists at least partially of a material which has a phase transition in a temperature range between 2 and 8 degrees Celsius. In addition, the material can be integrated into the container wall in such a way, in particular enclosed in it, that the phase transition can be repeated several times without generating a change in shape of the container wall. It can be considered that the container wall has one or more cavities in which the material that undergoes a phase transition in the temperature range mentioned is located. The phase transition can take place between a solid and a liquid phase. In this case, the material is held in a cavity in its liquid state.
Es kann aber auch ein Material vorgesehen sein, das in dem kritischen Temperaturbereich einen Phasenübergang zwischen zwei verschiedenen festen Modifikationen durchmacht, sodass keine Formänderung zu befürchten ist. Der Schutzbehälter kann wenigstens zum Teil aus einem typischen Isoliermaterial be stehen, wie einem Schaumstoff oder einem natürlichen Isolier- stoff wie Kork oder Kork composite oder er kann evakuierte Hohlräume zur thermischen Isolation aufweisen. However, a material can also be provided which undergoes a phase transition between two different solid modifications in the critical temperature range, so that there is no risk of a change in shape. The protective case may be made, at least in part, of a typical insulating material such as foam or natural insulating material such as cork or cork composite or it can have evacuated cavities for thermal insulation.
In den Schutzbehälter kann zudem, beispielsweise im Inneren der Isolation, ein Stoff mit einer großen spezifischen Wärme kapazität integriert sein, der eine Speicherfähigkeit für ei ne bestimmte Temperatur aufweist und Temperaturänderungen im Inneren des Schutzbehälters verlangsamt. Die Überwachungsein richtung und insbesondere der Schutzbehälter mit einer sol chen Überwachungseinrichtung kann an eine Energieversorgung der Aufbewahrungseinrichtung anschließbar sein, sie/er kann jedoch besonders vorteilhaft eine autarke Energieversorgungs einrichtung aufweisen, die von der Energieversorgung der Auf bewahrungseinrichtung unabhängig ist. Diese autarke Energie versorgung kann durch eine Batterie oder einen Akku, also ei ne elektrochemische Energiequelle gegeben sein, jedoch auch durch ein Energieerzeugungsaggregat, das beispielsweise aus Temperaturschwankungen, beispielsweise aus durch Temperatur schwankungen bewirkten Materialbewegungen oder aus Thermo spannungen oder aus Lichtstrahlung elektrische Energie ge winnt. Hierzu können beispielsweise Bimetallelemente, Pel- tierelemente oder Fotohalbleiter/Solarzellen verwendet wer den. Das Peltierelement kann beispielsweise in eine Wand des Schutzbehälters integriert sein und die Temperaturunterschie de zwischen dem Innenraum und der Außenseite des Schutzbehäl ters in elektrische Energie umwandeln. Zusätzlich ist eine Überwachung dieser autarken Energieversorgung sinnvoll, die Alarmsignale über eine Drahtlosverbindung ausgibt, wenn die Energieversorgung der Überwachungseinrichtung nicht dauerhaft gegeben oder voraussichtlich gefährdet ist. A substance with a large specific heat capacity can also be integrated into the protective container, for example inside the insulation, which has a storage capacity for a specific temperature and slows down temperature changes inside the protective container. The monitoring device and in particular the protective container with such a monitoring device can be connected to a power supply for the storage device, but it/he can particularly advantageously have a self-sufficient power supply device which is independent of the power supply for the storage device. This self-sufficient energy supply can be provided by a battery or an accumulator, i.e. an electrochemical energy source, but also by an energy generating unit that generates electrical energy, for example, from temperature fluctuations, for example from material movements caused by temperature fluctuations or from thermal voltages or from light radiation. For example, bimetal elements, Peltier elements or photo semiconductors/solar cells can be used for this. The Peltier element can, for example, be integrated into a wall of the protective container and convert the temperature differences between the interior and the outside of the protective container into electrical energy. In addition, it makes sense to monitor this self-sufficient energy supply, which emits alarm signals via a wireless connection if the energy supply to the monitoring device is not permanent or is likely to be at risk.
Die Erfindung bezieht sich zudem auf ein Verfahren zum Be trieb einer Überwachungseinrichtung der oben beschriebenen Art, bei dem vorgesehen ist, dass die gemessenen Tempera- tur/Zeit-Profile und insbesondere auch gemessene akustische Signale oder gemessene Signale eines Vibrationssensors fou riertransformiert und in der fouriertransformierten Form mit Referenzdaten verglichen werden und dass aus dem Vergleich wenigstens eine Kenngröße für den Temperaturverlauf in der temperaturgeregelten Aufbewahrungseinrichtung ermittelt wird. Die Kenngröße für den Temperaturverlauf kann beispielsweise eine Minimal- oder Maximaltemperatur eines Kühlzyklus sein oder auch ein Zeitpunkt in der Vergangenheit oder Zukunft, zu dem bestimmte Temperaturschwellenwerte unter- oder über schritten werden oder zu dem die Dauer der Unter- oder Über schreitung eines Temperaturschwellenwertes eine bestimmte vorgegebene Dauer überschreitet. The invention also relates to a method for operating a monitoring device of the type described above Type in which it is provided that the measured temperature/time profiles and in particular also measured acoustic signals or measured signals of a vibration sensor are Fourier-transformed and compared in the Fourier-transformed form with reference data and that from the comparison at least one parameter for the temperature profile detected in the temperature-controlled storage facility. The parameter for the temperature profile can be, for example, a minimum or maximum temperature of a cooling cycle or a point in time in the past or future at which certain temperature threshold values are undershot or overshot or at which the duration of the undershooting or overshooting of a temperature threshold value is a certain one exceeds the specified duration.
Dabei kann auch eine entsprechende Überwachung eines in der Aufbewahrungseinrichtung befindlichen Schutzbehälters und seines Innenraums vorgesehen sein. Der Schutzbehälter kann, wenn er sich in der Aufbewahrungseinrichtung befindet, durch seine thermischen Eigenschaften das Temperaturverhalten der Aufbewahrungseinrichtung beeinflussen, beispielsweise da durch, dass durch die Wärmekapazität des Schutzbehälters Tem peraturänderungen in der Aufbewahrungseinrichtung verlangsamt werden. A corresponding monitoring of a protective container located in the storage device and its interior can also be provided. When the protective container is in the storage device, its thermal properties can influence the temperature behavior of the storage device, for example because temperature changes in the storage device are slowed down by the thermal capacity of the protective container.
Ähnliches gilt für die in dem Schutzbehälter herrschende Tem peratur: Das Verhalten dieser Temperatur hängt von der Tempe ratur in der Aufbewahrungseinrichtung sowie von der Wärmeka pazität und dem Isolationsvermögen des Schutzbehälters ab.The same applies to the temperature prevailing in the protective container: the behavior of this temperature depends on the temperature in the storage facility as well as on the heat capacity and the insulating capacity of the protective container.
Um den Temperaturverlauf innerhalb des Schutzbehälters oder außerhalb des Schutzbehälters in der Aufbewahrungseinrichtung ermitteln zu können, sollten Referenzdaten für diese Größen in Verbindung mit entsprechenden, gleichzeitig gemessenen Ak- tivitätsverläufen von Heiz- und/oder Kühlaggregaten vorlie gen, sodass die Bestimmung des Temperaturverlaufs für die Vergangenheit, Gegenwart oder Zukunft anhand der Vergleichs daten in Abhängigkeit von den tatsächlichen Aktivitäten des/der Aggregate und der anderen aktuell gemessenen Sensor daten möglich ist. In order to be able to determine the temperature profile inside the protective container or outside the protective container in the storage facility, reference data for these variables should be available in conjunction with corresponding accumulators measured at the same time. Activity profiles of heating and/or cooling units are available, so that the temperature profile for the past, present or future can be determined using the comparison data depending on the actual activities of the unit(s) and the other currently measured sensor data.
Zuletzt bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Trainieren einer Überwachungseinrichtung der oben beschriebe nen Art zur Überwachung einer Aufbewahrungseinrichtung, bei dem laufend wenigstens die Temperatur in der Aufbewahrungs einrichtung, insbesondere oder zusätzlich in einem Schutzbe hälter innerhalb der Aufbewahrungseinrichtung, sowie der Ak- tivitätsverlauf eines Heiz- oder Kühlaggregats gemessen und daraus Referenzdaten ermittelt werden. Unter der Ermittlung von Referenzdaten kann grundsätzlich im Rahmen der Erfindung auch das Trainieren einer lernenden Einrichtung verstanden werden, die nach dem entsprechenden Training aus gemessenen Werten des Aktivitätsverlaufs eines Heiz- und/oder Kühlaggre gats und gegebenenfalls zusätzlich laufend gemessenen Tempe raturdaten sowie gegebenenfalls weiteren zusätzlich gemesse nen Daten Temperaturverläufe für die Vergangenheit oder Zu kunft ermitteln kann. Weitere zusätzlich gemessene Daten kön nen beispielsweise Öffnungszeiten der Aufbewahrungseinrich tung sein. Die lernende Einrichtung kann beispielsweise ein neuronales Netz aufweisen oder ein KI-(Künstliche Intelli genz) enthaltendes Softwaremodul und dieses kann sich des ma chine learning (supervised oder unsupervised) bedienen. Finally, the invention also relates to a method for training a monitoring device of the type described above for monitoring a storage device, in which at least the temperature in the storage device, in particular or additionally in a protective container within the storage device, and the course of activity are continuously monitored of a heating or cooling unit is measured and reference data is determined from this. In principle, the determination of reference data can also be understood within the scope of the invention as the training of a learning device, which, after the corresponding training, uses measured values of the activity profile of a heating and/or cooling unit and, if necessary, additionally continuously measured temperature data and, if necessary, other additionally measured data data can determine temperature profiles for the past or future. Other additionally measured data can be, for example, the opening hours of the storage facility. The learning device can have, for example, a neural network or a software module containing AI (artificial intelligence) and this can use machine learning (supervised or unsupervised).
Das Ermitteln von Referenzdaten oder das Trainieren der ler nenden Einrichtung kann in genau derselben Aufbewahrungsein richtung stattfinden, deren Temperaturverlauf später ermit telt werden soll oder in einer gleichartigen Aufbewahrungs- einrichtung. Das Ermitteln von Referenzdaten oder das Trai nieren kann auch in einer andersartigen Aufbewahrungseinrich tung stattfinden und danach können die Referenzdaten oder der Lernzustand durch eine Übertragungsfunktion transferiert wer den, wenn sowohl Randbedingungen der Einrichtung, an der trainiert wird oder an der Referenzdaten ermittelt werden als auch Randbedingungen der Einrichtung, an der die Überwa chungseinrichtung eingesetzt wird, hinreichend bekannt sind. Die Daten, die der Verarbeitung zugrunde gelegt werden, kön nen in statische und dynamische, laufend erfasste Daten auf geteilt werden. Die statischen Daten sind solche, die vorge geben werden können und weitgehend unveränderlich sind. Zu diesen gehören die Bauart, Baujahr und der Gerätetyp der Auf bewahrungseinrichtung, seine Größe, Art der Ventilation und beispielsweise auch sein geographischer Aufstellungsort, der sowohl für die Energieversorgung (110 Volt Versorgungsspan nung oder 220 Volt) als auch für die üblichen Temperatur schwankungen außerhalb der Aufbewahrungseinrichtung, etwa Ta ges-, Wochen- oder jahreszeitliche Schwankungen maßgeblich ist. The determination of reference data or the training of the learning device can take place in exactly the same storage device whose temperature curve is to be determined later or in a similar storage furnishings. The determination of reference data or the training can also take place in a different type of storage device and then the reference data or the learning state can be transferred by a transfer function if both the boundary conditions of the device on which the training is carried out or on which the reference data are determined and the boundary conditions are sufficiently known to the facility at which the monitoring equipment is used. The data on which the processing is based can be divided into static and dynamic, continuously recorded data. The static data are those that can be specified and are largely unchangeable. These include the design, year of construction and the device type of the storage facility, its size, type of ventilation and, for example, its geographic location, which is responsible for both the power supply (110 volt supply voltage or 220 volts) and for the usual temperature fluctuations outside the Storage facility, such as daily, weekly or seasonal fluctuations is relevant.
Für das Training sind beispielsweise folgende 3 Arten von Pattern recognition/Klassifizierung/Training denkbar: For example, the following 3 types of pattern recognition/classification/training are conceivable for training:
Fridge Profiling: Fridge Profiling:
Dabei findet ein klassisches unsupervised Machine Learning statt, für das etwa eine Woche ausreichen sein sollte (5 Wo chentage und Nächte + Wochenende), um eine Grundlage für ei nen einzelnen Kühlschrank zu etablieren. Nach einem Jahr im Betrieb ergibt sich dann ein „long term profile", das auch die saisonale Variabilität deckt). Classic unsupervised machine learning takes place, for which about a week should be sufficient (5 weekdays and nights + weekend) to establish a basis for a single refrigerator. After one year of operation, a "long-term profile" results, which also covers the seasonal variability).
Fault and defect detection: Das Ziel hierbei ist, eine Störungsdiagnose für Kühlschränke zu ermitteln, basiert auf Sensordaten. Hierfür ist ein exten siveres Training notwendig, bei dem bestimmte Störungen sichtbar sein, herbeigeführt werden oder simuliert werden müssen (z. B.: Ventilatorfehler, Kompressorfehler, Mangel an Kältemittel, etc) Fault and defect detection: The aim here is to determine a fault diagnosis for refrigerators based on sensor data. This requires more extensive training, in which certain faults must be visible, brought about or simulated (e.g. fan faults, compressor faults, lack of refrigerant, etc.)
Event detection: Event detection:
Hierzu ist ebenfalls extensives Training notwendig, wobei spezielle Bedingungen, die später erkannt werden sollen, z.Extensive training is also necessary for this, with special conditions that are to be recognized later, e.g.
B: Einbringen von größeren ungekühlten Massen, etc. gezielt herbeigeführt werden können. B: Introduction of larger uncooled masses, etc. can be brought about in a targeted manner.
Das Training kann als Fridge Profiling beginnen und nach kur zer Zeit zur Arbeitsfähigkeit der Überwachungseinrichtung führen. Später kann das Training noch auf die Punkte 2 und 3 ausgedehnt werden, um die Überwachungseinrichtung in die Lage zu versetzen, auch komplexere Fehler oder allgemein Zustände zu erkennen. Für das Training und/oder für den Betrieb kann die Überwachungseinrichtung teilweise eine Verarbeitung von Daten selbst durchführen, jedoch können auch wenigstens teil weise erfasste Daten, gegebenenfalls nach einer Vorverarbei tung, über eine Datenkommunikation an einen Server übermit telt und dort verarbeitet werden. Dabei können im Server er fasste Daten von verschiedenen Überwachungseinrichtungen mit einander verglichen oder verknüpft werden, sodass beispiels weise eine breite Basis von Trainingsdaten erhalten wird, die die Trainingsvorgänge jeder einzelnen Überwachungseinrichtung und auch den späteren Betrieb beschleunigen und die Qualität der Verarbeitung von Daten, insbesondere die Qualität von Vorhersagen, verbessern. Die Temperatur kann in der Trainingsphase und/oder in der Be triebsphase, also beispielsweise auch ausschließlich in der Trainingsphase, wenigstens in der Aufbewahrungseinrichtung, bei Verwendung eines Schutzbehälters außerhalb dieses Schutz behälters und/oder im Inneren des Schutzbehälters laufend ge messen werden. In einem besonders vorteilhaften Ausführungs beispiel wird die Temperatur an mindestens 2 Stellen gemes sen: The training can begin as Fridge Profiling and after a short time lead to the operational capability of the monitoring device. The training can later be extended to items 2 and 3 in order to enable the monitoring device to also detect more complex faults or general states. For training and/or for operation, the monitoring device can partially process data itself, but at least partially recorded data can also be transmitted via data communication to a server and processed there, possibly after preprocessing. Data recorded on the server from different monitoring devices can be compared or linked with one another, so that, for example, a broad base of training data is obtained, which accelerates the training processes of each individual monitoring device and also later operation and improves the quality of the processing of data, in particular the improve the quality of forecasts. The temperature can be continuously measured in the training phase and/or in the operating phase, i.e. exclusively in the training phase, at least in the storage device, when using a protective container outside of this protective container and/or inside the protective container. In a particularly advantageous embodiment, the temperature is measured at at least 2 points:
Innerhalb des Schutzbehälters, denn es geht um die Qualitäts sicherung von Medikamenten, die im Inneren des Schutzbehäl ters aufbewahrt werden. Inside the protective container, because it is about the quality assurance of medicines that are stored inside the protective container.
Außerhalb des Schutzbehälters in der Aufbewahrungseinrich- tung/im Kühlschrank): damit die Temperatur-Trends im Kühl schrank unverfälscht erkannt werden. Outside the protective container in the storage facility/in the refrigerator): so that the temperature trends in the refrigerator can be recognized without distortion.
Dabei können beispielsweise laufend die Parameter Minimal- und/oder Maximaltemperatur eines Zyklus im und außerhalb des Schutzbehälters, Zykluslänge und Dauer des Betriebs eines Ag gregats sowie die Zeit zwischen zwei Betriebsphasen des Ag gregats ermittelt werden. Zudem können durch einen akusti schen Sensor oder Vibrationssensor erfasste Frequenzspektren eines Heiz/Kühlaggregates oder auch eines Ventilators ermit telt und durch Parameter charakterisiert werden, wie Peakhö hen bei charakteristischen Frequenzen, Gesamtintensität, Teilintensität in bestimmten Frequenzbereichen sowie die Ver hältnisse/Quotienten oder Differenzen zwischen diesen Teilin tensitäten oder Fouriertransformierten und deren Charakteri sierungsparameter. Außerdem können Luftfeuchtigkeitswerte in nerhalb und/oder außerhalb der Aufbewahrungseinrichtung, ihre Schwankungsbreite, Minima, Maxima und Zykluszeiten ermittelt werde. Alle diese Größen und beispielsweise ihre Änderungsge- schwindigkeiten sowie gegebenenfalls noch weitere Größen kön nen dem Training zugrunde gelegt und später überwacht und mit den Trainingsdaten verglichen oder mit der trainierten Verar beitungsvorrichtung zur potenziellen Erzeugung von Signalen weiterverarbeitet werden. For example, the parameters of minimum and/or maximum temperature of a cycle in and outside of the protective container, cycle length and duration of operation of an unit and the time between two operating phases of the unit can be continuously determined. In addition, frequency spectra of a heating/cooling unit or a fan recorded by an acoustic sensor or vibration sensor can be determined and characterized by parameters such as peak heights at characteristic frequencies, total intensity, partial intensity in certain frequency ranges and the ratios/quotients or differences between these Partial intensities or Fourier transforms and their characterization parameters. In addition, air humidity values inside and/or outside the storage facility, their range of fluctuation, minimum, maximum and cycle times can be determined. All these quantities and, for example, their rate of change Speeds and possibly other variables can be used as a basis for training and later monitored and compared with the training data or further processed with the trained processing device to potentially generate signals.
Es kann somit die Zeit berechnet werden, über die die Tempe ratur bei Störungen der Aufbewahrungseinrichtung im Schutzbe hälter unter 8 oder über 2 Grad bleibt. Es kann dann ein Prognose-Signal ausgegeben werden, z. B: „Achtung, Kühl schrank kühlt nicht mehr richtig und die Temperatur im Schutzbehälter bleibt noch xx Stunden zwischen 2 und 8 Grad". Eine solche Prognose ist insbesondere dann möglich, wenn in der Trainingsphase jeweils die Temperatur innerhalb wie auch außerhalb des Schutzbehälters erfasst und analysiert worden ist. Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn dazu die Wärmekapa zität des Schutzbehälters und die Wärmeübergangswerte bzw. Wärmeleitwerte bekannt sind. It is thus possible to calculate the time over which the temperature remains below 8 degrees or above 2 degrees in the event of malfunctions in the storage facility in the protective container. A prognosis signal can then be output, e.g. B: "Caution, the refrigerator is no longer cooling properly and the temperature in the protective container will remain between 2 and 8 degrees for xx hours". Such a prognosis is particularly possible if the temperature inside and outside the protective container is recorded and It can also be advantageous if the thermal capacity of the protective container and the heat transfer values or thermal conductivity values are known.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben. Dabei zeigt The invention is shown below with reference to figures of a drawing and described below. while showing
Figur 1: eine Aufbewahrungseinrichtung in Form eines Kühlschranks, Figure 1: a storage device in the form of a refrigerator,
Figur 2: einen Schutzbehälter in perspektivischer An sicht, Figure 2: a protective container in perspective view,
Figur 3: einen Schutzbehälter in einer Draufsicht, Figur 4: schematisch eine Überwachungseinrichtung, Figur 5: erste Messdaten, die als Trainingsdaten dienen, Figur 5a: einen Temperaturverlauf mit charakteristischen Störungen, FIG. 3: a protective container in a plan view, FIG. 4: a schematic of a monitoring device, FIG. 5: first measurement data that serve as training data, FIG. 5a: a temperature profile with characteristic disturbances,
Figur 6: zweite gemessene Daten, die ausgewertet werden, Figur 7: dritte gemessene Daten, die ausgewertet werden, sowie Figure 6: second measured data that are evaluated, FIG. 7: third measured data that are evaluated, as well as
Figur 8 schematisch ein Ablaufdiagramm des Betriebs derFigure 8 schematically shows a flow chart of the operation of the
Überwachungseinrichtung. monitoring device.
In der Figur 1 ist als typische Anwendung als Aufbewahrungs einrichtung ein Kühlschrank 3 dargestellt, in dem ein Schutz behälter 2, beispielsweise mit einem Medikament wie Insulin, aufbewahrt wird. Andere mögliche Aufbewahrungseinrichtungen können Kühlräume, Apothekenkühlschränke, aber auch Warmhalte- behälter, beispielsweise Brutkästen oder Gärbehälter, bei spielsweise für Alkoholherstellung, sein. Solche Einrichtun gen haben üblicherweise ein Heiz- oder Kühlaggregat, das im intermittierenden Betrieb temperaturgeregelt arbeitet. In der Figur 1 ist das Kühlaggregat mit 3a bezeichnet. FIG. 1 shows a refrigerator 3 as a typical application as a storage device, in which a protective container 2, for example with a drug such as insulin, is stored. Other possible storage facilities can be cold rooms, pharmacy refrigerators, but also warming containers, for example incubators or fermentation containers, for example for alcohol production. Such Einrichtun gene usually have a heating or cooling unit that works temperature-controlled in intermittent operation. In the figure 1, the cooling unit is denoted by 3a.
Schließlich ist eine Kühlschranktür mit 3b bezeichnet. Das Öffnen der Kühlschranktür greift in die Temperaturregelung ein, derart, dass ein zusätzlicher oder häufigerer Betrieb des Kühlaggregats notwendig wird. Finally, a refrigerator door is denoted by 3b. Opening the refrigerator door affects the temperature control in such a way that additional or more frequent operation of the cooling unit becomes necessary.
Die Erfindung beruht wenigstens teilweise darauf, dass der Betrieb des Kühl- oder Heizaggregats und das Öffnen oder Schließen einer Tür/Öffnung nichtinvasiv, das heißt ohne ei nen elektrischen Anschluss an die Einrichtung, überwacht wer den kann. The invention is based at least in part on the fact that the operation of the cooling or heating unit and the opening or closing of a door/opening can be monitored non-invasively, ie without an electrical connection to the device.
Hierzu kann der Betrieb des Kühlaggregats 3a beispielsweise akustisch durch ein Mikrofon überwacht werden. Dabei kann im Extremfall nur der Betrieb an sich, das heißt Beginn, Ende und Dauer der einzelnen Betriebsphasen erfasst werden. Auf schlussreicher ist die Überwachung von Geräuschen und Fre quenzspektren durch ein oder mehrere Mikrofone, die sich ge- genseitig durch die geeigneten Frequenzcharakteristiken er gänzen können. Dabei können beispielsweise Kondensatormikro fone verwendet werden, die besonders gut gekapselt werden können. Es ist aber auch der Gebrauch anderer Mikrofonarten wie MEMS-Mikrofone möglich, die beispielsweise bei Mobiltele fonen eingesetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Analy se von akustischen Signaturen, die von Mikrofonen aufgrund von durch die Luft übertragenem Schall aufgenommen werden, erfolgreicher ist als die Analyse von durch ein Mikrofon auf genommenem Körperschall. Für die Analyse des Körperschalls kann ein Mikrofon mit einem festen Bauteil der Aufbewahrungs vorrichtung in unmittelbaren Kontakt gebracht werden. Die Auswertung von so erfasstem Körperschall kann beispielsweise zusätzlich zu der Analyse des durch die Luft aufgenommenem Schalls erfolgen und durch die Körperschallerfassung können Störgeräusche identifiziert werden, die mit einem Kühl- oder Heizaggregat primär nichts zu tun haben und für die Analyse des durch die Luft aufgenommenen Schalls eliminiert werden können. For this purpose, the operation of the cooling unit 3a can be monitored acoustically by a microphone, for example. In extreme cases, only the operation itself, i.e. the beginning, end and duration of the individual operating phases, can be recorded. More revealing is the monitoring of noise and frequency spectra by one or more microphones, which mutually through the appropriate frequency characteristics he can complement. In this case, for example, condenser microphones can be used, which can be encapsulated particularly well. But it is also possible to use other types of microphones, such as MEMS microphones, which are used, for example, in mobile phones. Analyzing acoustic signatures picked up by microphones due to airborne sound has been shown to be more successful than analyzing structure-borne noise picked up by a microphone. For the analysis of structure-borne noise, a microphone can be brought into direct contact with a fixed component of the storage device. The structure-borne noise recorded in this way can be evaluated, for example, in addition to the analysis of the sound picked up through the air, and through the structure-borne noise recording, interference noises can be identified that have nothing primarily to do with a cooling or heating unit and for the analysis of the sound picked up through the air can be eliminated.
Alternativ kann ein Sensor zur Erfassung des Stromverbrauchs des Aggregats, der Spannung oder eines elektrischen, magneti schen oder elektromagnetischen Feldes vorgesehen sein. Ein Kühlaggregat kann als elektrischer Kompressor mit einem Motor ausgebildet sein, der außer Betriebsgeräuschen, also akusti schen Signalen, auch Strom verbraucht und elektrische, magne tische und elektromagnetische Felder produziert. Das Kühlag gregat kann zusätzlich auch einen Lüfter aufweisen, dessen Betriebsgeräusche ebenso wie die durch die Lüftung erzeugten Luftstromgeräusche überwacht werden können. Alternatively, a sensor for detecting the power consumption of the unit, the voltage or an electrical, magnetic or electromagnetic field can be provided. A refrigeration unit can be designed as an electric compressor with a motor that, in addition to operating noise, i.e. acoustic signals, also consumes electricity and produces electrical, magnetic and electromagnetic fields. The Kühlag gregat can also have a fan whose operating noise can be monitored as well as the air flow noise generated by the ventilation.
In Figur 2 ist ein Schutzbehälter 2 in Form einer Box mit De ckel dargestellt, in der beispielsweise Medikamente gelagert werden können. Der Schutzbehälter kann thermisch isolierende Wände, beispielsweise mit einem Schaumstoff/Schaumwerkstoff, einem isolierenden Naturwerkstoff wie Kork oder einem Aerogel aufweisen. Zusätzlich kann der Schutzbehälter auch ein Ele ment mit hoher Wärmekapazität aufweisen, beispielsweise einen Gel- oder Wasserbehälter, der bei äußeren Temperaturschwan kungen in der Aufbewahrungseinrichtung die Temperaturschwan kungen in dem Schutzbehälter dämpft, also die Temperatur vergleichmäßigt. Sowohl die zusätzliche Isolation als auch das Element mit hoher Wärmekapazität können im Bereich der Behälterwände, innen an den Behälterwänden oder in den Wänden des Schutzbehälters angeordnet sein. FIG. 2 shows a protective container 2 in the form of a box with a lid, in which medicines are stored, for example can become. The protective container can have thermally insulating walls, for example with a foam/foam material, an insulating natural material such as cork or an aerogel. In addition, the protective container can also have an element with high thermal capacity, for example a gel or water container, which dampens the temperature fluctuations in the protective container in the event of external temperature fluctuations in the storage device, i.e. equalizes the temperature. Both the additional insulation and the element with a high heat capacity can be arranged in the area of the container walls, on the inside of the container walls or in the walls of the protective container.
In der Figur 2 ist eine in den Schutzbehälter 2 eingebaute Überwachungseinrichtung 1 dargestellt, auf die im Folgenden näher eingegangen wird. Seitenwände des Schutzbehälters sind mit 2a, 2b bezeichnet. Eine derartige Überwachungseinrichtung 1 kann auch für sich ohne einen Schutzbehälter zur Überwa chung einer Aufbewahrungseinrichtung verwendet werden. FIG. 2 shows a monitoring device 1 installed in the protective container 2, which will be discussed in more detail below. Side walls of the protective container are denoted by 2a, 2b. Such a monitoring device 1 can also be used on its own without a protective container for monitoring a storage device.
Die Figur 3 zeigt einen Schutzbehälter 2 in einer geöffneten Ansicht von oben mit Seitenwänden 2a, 2b sowie einem in eine Seitenwand 2a integrierten Phasenübergangsmaterial 2c als Wärmespeicher mit einem in ihm aufbewahrten Gegenstand oder Stoff 11 und mit einer Überwachungseinrichtung 1. Das Materi al 2c kann einen Phasenübergang im Bereich zwischen 2 und 8 Grad Celsius, vorzugsweise zwischen 2 und 4 Grad Celsius, aufweisen. Die Überwachungseinrichtung 1 weist einen ersten Sensor 4 auf, der die Aktivität des Kühlaggregats erfasst, also beispielsweise ein Mikrofon, sowie einen zweiten Sensor 6 zur Erfassung der Temperatur in der Umgebung des Schutzbe hälters. Dieser zweite Sensor ist an der Außenseite des Schutzbehälters 2 angeordnet. Bei der in Figur 2 dargestell- ten Konstruktion ist die Überwachungseinrichtung in die Wand des Schutzbehälters integriert, derart, dass ein Teil der Überwachungseinrichtung zur Außenseite des Schutzbehälters weist, insbesondere einen Teil der Außenwand bildet, und ein anderer Teil mit dem Inneren des Schutzbehälters in Verbin dung steht. Die Überwachungseinrichtung weist außerdem einen dritten Sensor 7 auf, der den Öffnungszustand einer Tür des Kühlschranks überwacht, also beispielsweise als Lichtsensor ausgebildet ist, um entweder von außen in die Aufbewahrungs einrichtung einfallendes Umgebungslicht oder das beim Öffnen automatisch eingeschaltete Licht einer Leuchte der Aufbewah rungseinrichtung selbst zu erfassen. Der Sensor für den Öff nungszustand der Tür könnte aber beispielsweise auch durch einen Positionssensor an der Tür gebildet sein oder durch ei nen Sensor für einen Luftzug in der Aufbewahrungseinrichtung. 3 shows a protective container 2 in an open view from above with side walls 2a, 2b and a phase change material 2c integrated into a side wall 2a as a heat accumulator with an object or substance 11 stored in it and with a monitoring device 1. The material 2c can have a Have phase transition in the range between 2 and 8 degrees Celsius, preferably between 2 and 4 degrees Celsius. The monitoring device 1 has a first sensor 4, which detects the activity of the cooling unit, for example a microphone, and a second sensor 6 for detecting the temperature in the vicinity of the protective container. This second sensor is arranged on the outside of the protective container 2 . In the case of the In the second construction, the monitoring device is integrated into the wall of the protective container in such a way that part of the monitoring device faces the outside of the protective container, in particular forms part of the outer wall, and another part communicates with the inside of the protective container. The monitoring device also has a third sensor 7, which monitors the opening status of a door of the refrigerator, i.e. it is designed as a light sensor, for example, in order to either detect ambient light entering the storage device from outside or the light of a lamp of the storage device itself, which is automatically switched on when it is opened capture. However, the sensor for the state of the door being open could also be formed, for example, by a position sensor on the door or by a sensor for a draft in the storage facility.
Zudem kann ein weiterer Temperatursensor 60 in der Überwa chungseinrichtung vorgesehen sein, der die Temperatur im In neren des Schutzbehälters überwacht und zum Inneren des Schutzbehälters weist. In addition, a further temperature sensor 60 can be provided in the monitoring device, which monitors the temperature inside the protective container and points towards the inside of the protective container.
In der Figur 4 ist eine Überwachungseinrichtung 1 schematisch mit einigen weiteren Elementen dargestellt. Außer dem ersten, zweiten und dritten Sensor 4, 6, 7 sowie dem Sensor 60 für die Temperatur im Schutzbehälter weist die Überwachungsein richtung eine Verarbeitungseinrichtung 5 für die Sensordaten auf, die mit den Sensoren über Signalleitungen oder Drahtlos verbindungen verbunden ist. Die Verarbeitungseinrichtung weist eine Einrichtung 5a zur Fouriertransformation der im Wesentlichen periodischen Daten auf. Durch die Fouriertrans formation findet eine Verdichtung der Daten statt, die bei spielsweise auch dafür sorgt, dass gegebenenfalls über ein Mikrofon aufgenommene akustische Daten ausreichend verfremdet werden, sodass beispielsweise zufällig aufgenommene menschli che Sprache nur in stark verfremdeter Form weiterverarbeitet wird. Die Verarbeitungseinrichtung weist zudem eine Spei chereinrichtung 5b auf, in der Trainings/Referenzdaten ge speichert sind, mit denen aktuell gemessene Daten verglichen werden. Die Speichereinrichtung kann auch unmittelbar teil weise durch ein neuronales Netz gebildet sein, in dem durch die Strukturierung der Knoten und ihrer Verbindungen durch ein Training Daten gespeichert sind. Ergebnisse des Ver gleichs und der Einschätzung des Zustandes der Aufbewahrungs einrichtung oder ihrer Elemente können ebenfalls in der Spei chereinrichtung 5b gespeichert werden. Die Verarbeitungsein richtung weist weiterhin ein Modul 5c auf, das als lernendes System ausgebildet sein kann, wenn dieses nicht bereits durch ein neuronales Netz verwirklicht ist und das Elemente von künstlicher Intelligenz enthält. Dieses Modul kann den er fassten oder fouriertransformierten Daten verschiedene Zu stände der Aufbewahrungseinrichtung oder ihrer Elemente, wie beispielsweise dem Heiz-/Kühlaggregat oder der Isolation der Aufbewahrungseinrichtung oder einem Wärmetransportfluid/einer Kühlflüssigkeit Zustände oder Parameter zuordnen, die die Ausgabe eines Alarmsignals zur Folge haben können. Die Verar beitungseinrichtung weist zu diesem Zweck noch eine Anzeige einrichtung 8 und/oder eine Sende-/Empfangseinrichtung 9 für Drahtloskommunikation nach einem gängigen Standard auf. Alarmsignale können dann durch ein Endgerät 10 beispielsweise in Form eines Smartphones oder Tabletcomputers oder ein am Handgelenk getragenes wearable empfangen und einer Person op tisch, haptisch oder akustisch signalisiert werden. A monitoring device 1 is shown schematically in FIG. 4 with a few additional elements. In addition to the first, second and third sensors 4, 6, 7 and the sensor 60 for the temperature in the protective container, the monitoring device has a processing device 5 for the sensor data, which is connected to the sensors via signal lines or wireless connections. The processing device has a device 5a for Fourier transformation of the essentially periodic data. The Fourier transformation compresses the data, which also ensures, for example, that acoustic data recorded via a microphone is sufficiently alienated so that, for example, randomly recorded human speech is only processed further in a highly alienated form. The processing device also has a memory device 5b in which training/reference data are stored, with which currently measured data are compared. The memory device can also be formed directly, in part, by a neural network in which data are stored by structuring the nodes and their connections through training. Results of the comparison and assessment of the condition of the storage device or its elements can also be stored in the storage device 5b. The processing device also has a module 5c, which can be in the form of a learning system if this is not already implemented by a neural network and which contains elements of artificial intelligence. This module can assign the recorded or Fourier-transformed data to various statuses of the storage facility or its elements, such as the heating/cooling unit or the insulation of the storage facility or a heat transport fluid/a cooling liquid, which can result in the output of an alarm signal . For this purpose, the processing device also has a display device 8 and/or a transceiver 9 for wireless communication according to a common standard. Alarm signals can then be received by a terminal 10, for example in the form of a smartphone or tablet computer or a wearable worn on the wrist, and signaled to a person optically, haptically or acoustically.
Durch die einzelnen Sensoren können generell folgende Mess werte oder Parameter aufgenommen werden: Der Temperatur- und/oder Feuchtigkeitssensor in dem Schutzbe hälter erlaubt die Erstellung eines Protokolls über den Ver lauf dieser Größen und dient damit beispielsweise der Quali tätskontrolle von Medikamenten. The individual sensors can generally record the following measured values or parameters: The temperature and/or humidity sensor in the protective container allows a log to be drawn up on the course of these variables and is therefore used, for example, for quality control of medicines.
Der Temperatur- und/oder Feuchtigkeitssensor in der Aufbewah rungseinrichtung außerhalb des Schutzbehälters erlaubt die Überwachung der Leistungsfähigkeit der Einrichtung und zusam men mit der Erfassung anderer Größen Zukunftsprognosen. The temperature and/or humidity sensor in the storage facility outside the containment vessel allows the performance of the facility to be monitored and together with the sensing of other variables, future predictions.
Durch den letztgenannten Temperatursensor können die Zeitzyk len der Kühlung, die Abkühlungsrate, Höchst- und Minimaltem peratur von Temperaturregelzyklen erfasst werden. With the latter temperature sensor, the time cycles of the cooling, the cooling rate, maximum and minimum temperature of temperature control cycles can be recorded.
Durch einen akustischen Sensor können die Kompressionszyklen, die akustische Signatur von Heiz- und Kühlaggregaten und von Ventilatoren, Lautstärke und Betriebsdauer innerhalb eines Kompressionszyklus erfasst werden. Zudem kann akustisch das Schalten von Relais oder Ein-/Ausschaltern und die Drehzahl von Ventilatoren erfasst werden. The compression cycles, the acoustic signature of heating and cooling units and fans, volume and operating time within a compression cycle can be recorded by an acoustic sensor. In addition, the switching of relays or on/off switches and the speed of fans can be acoustically recorded.
Durch einen Vibrations- und/oder Beschleunigungssensor können Vibrationen und Bewegungen im Umfeld der Aufbewahrungsein richtung, Vibrationen durch den Betrieb von Aggregaten, Bewe gungen des Schutzbehälters und auch die Orientierung des Schutzbehälters und der Aufbewahrungseinrichtung überwacht werden. Somit können beispielsweise Fehllagerungen des Schutzbehälters oder mangelhaft horizontale Ausrichtung der Aufbewahrungseinrichtung detektiert werden. A vibration and/or acceleration sensor can be used to monitor vibrations and movements in the vicinity of the storage device, vibrations caused by the operation of aggregates, movements of the protective container and also the orientation of the protective container and the storage device. Thus, for example, incorrect positioning of the protective container or insufficient horizontal alignment of the storage device can be detected.
Insgesamt können einige variable Größen durch Nutzung der Sensoren ermittelt und die darunterliegende Struktur in der Trainingsphase gelernt werden, wie zum Beispiel die Länge und das Profil von Temperaturzyklen, die Kühl/Heizeffizienz eines Aggregates oder der gesamten Aufbewahrungseinrichtung, die Thermostatdrift in Abhängigkeit von der Zeit sowie das Nut zungsprofil bei der Beladung und Entnahme von zu temperieren den Gütern. Overall, some variable sizes can be determined by using the sensors and the underlying structure can be learned in the training phase, such as the length and the profile of temperature cycles, the cooling/heating efficiency of a unit or the entire storage facility, the thermostat drift as a function of time, and the usage profile when loading and unloading goods to be temperature-controlled.
Als Ergebnis der Verarbeitung von laufend erfassten Daten auf der Basis von statischen, vorgegebenen Parametern, Trainings vorgängen und laufend erfassten Messdaten können beispiels weise folgende 3 Arten von Ausgaben/Signalen produziert wer den: As a result of processing continuously recorded data on the basis of static, specified parameters, training processes and continuously recorded measurement data, the following 3 types of outputs/signals can be produced, for example:
Berichte über Zustände von Elementen der Aufbewahrungsein richtung oder in dieser gelagerten Stoffen/Gegenständen wie beispielsweise Medikamenten, Alarmsignale, die über Fehlfunk tionen informieren und Gegenmaßnahmen initiieren sollen sowie Hinweise und Empfehlungen für eine Optimierung, beispielswei se Warnungen vor drohenden Fehlfunktionen, Prognosen und Hin weise auf optimierte Wartung. Reports on the status of elements of the storage facility or substances/objects stored in it, such as medicines, alarm signals that provide information about malfunctions and are intended to initiate countermeasures, as well as tips and recommendations for optimization, e.g. warnings of imminent malfunctions, forecasts and tips optimized maintenance.
In Figur 5 sind in einem Koordinatensystem auf der horizonta len Achse die Zeit und auf der vertikalen Achse verschiedene messbare Signale aufgetragen. Die Stufenfunktion 4a gibt den Betriebszustand eines Kühlaggregats mit den Funktionswerten Null (ausgeschaltet) und 1 (eingeschaltet) wieder. Es zeigt sich, dass das Aggregat gemäß Figur 5 regalmäßig jeweils für einen gleichbleibenden, kurzen Zeitraum eingeschaltet ist. In FIG. 5, the time is plotted on the horizontal axis in a coordinate system and various measurable signals are plotted on the vertical axis. The step function 4a reflects the operating state of a refrigeration unit with the function values zero (switched off) and 1 (switched on). It turns out that the unit according to FIG. 5 is always switched on for a constant, short period of time.
Mit 7a ist das Signal des Sensors für die Türöffnung bezeich net. Es ist im Diagramm nur ein einziger Zeitraum zu erken nen, während dessen die Tür der Aufbewahrungseinrichtung/des Kühlschranks geöffnet ist. Die Kurve 6a zeigt überlagert zu den übrigen Signalen den Temperaturverlauf in der Aufbewahrungseinrichtung. Diese ist einerseits durch einen langsamen Temperaturanstieg im Inneren der Aufbewahrungseinrichtung gekennzeichnet, solange das Kühlaggregat ausgeschaltet ist. Dies ist wegen des Wärme transports durch die Isolation der Aufbewahrungseinrichtung vom wärmeren Außenraum in den kühleren Innenraum der Fall. Während des Betriebs des Kühlaggregats sinkt jeweils die Tem peratur wieder, um nach Ausschalten des Aggregats wieder langsam anzusteigen. Das Öffnen der Kühlschranktür hat übli cherweise einen, in dem gezeigten Beispiel mit 16 bezeichne- ten, Temperatursprung nach oben zur Folge, da warme Luft in den Kühlschrank gelangt. Ist der Kühlschrank nur kurze Zeit geöffnet, so sinkt die Temperatur nach Schließen der Tür wie der teilweise, da die Öffnungszeit üblicherweise nicht aus reicht, um die festen Bestandteile des Kühlschranks zu erwär men, sodass diese die Luft im Kühlschrank nach dem Schließen wieder teilweise abkühlen. Mit 17 ist ein Temperaturanstieg bezeichnet, der auf das Einbringen von Medikamenten zurückzu führen ist, die eine höhere Temperatur als die Kühlschrank temperatur aufweisen. Die Temperatur wird in der nächsten Be triebsphase des Kühlaggregats gesenkt, jedoch kann die erwär mende Wirkung der Medikamente noch über mehrere Zyklen anhal- ten. With 7a the signal of the sensor for the door opening is designated net. There is only a single period of time seen in the chart when the storage facility/refrigerator door is open. The curve 6a shows the temperature profile in the storage device superimposed on the other signals. On the one hand, this is characterized by a slow rise in temperature inside the storage device as long as the cooling unit is switched off. This is due to the heat transport through the insulation of the storage device from the warmer outside to the cooler inside the case. During operation of the cooling unit, the temperature drops again, only to rise again slowly after the unit is switched off. Opening the refrigerator door usually results in an upward jump in temperature, denoted by 16 in the example shown, since warm air enters the refrigerator. If the refrigerator is only open for a short time, the temperature partially drops again after the door is closed, since the opening time is usually not long enough to warm up the solid parts of the refrigerator, so that they partially cool the air in the refrigerator again after the door is closed . With 17 a temperature rise is called, which is to lead back to the introduction of drugs that have a higher temperature than the refrigerator temperature. The temperature is lowered during the next operating phase of the refrigeration unit, but the heating effect of the medication can last for several more cycles.
In der Figur 5a sind Messdaten für die Temperatur über einige Stunden und eine größere Anzahl von Betriebszyklen eines Kühlaggregates dargestellt, wobei mit 17 wieder eine Störung durch Einlagerung von Stoffen mit höherer Temperatur und mit 18 eine Betriebsstörung in der Steuerung des Kühlschranks be zeichnet ist. Die beschriebenen Vorgänge und ihre Entsprechung beim Tempe raturverlauf können über eine längere Zeit wie zum Beispiel über Tage und Wochen erfasst und analysiert werden. Die Ver arbeitungseinrichtung kann nach kurzer Zeit selbst Prognosen über einen zukünftigen Temperaturverlauf erzeugen und diese mit dem wirklichen Temperaturverlauf vergleichen. Dadurch wird die Verarbeitungseinrichtung soweit trainiert, dass die Voraussagen über die Temperatur zuverlässig werden. Es ist danach auch denkbar, dass die Temperatur nicht weiter gemes sen wird und das Verhalten der Aufbewahrungseinrichtung aus dem Verhalten des Aggregates allein ermittelt wird. Auch zu rückliegende Zustände lassen sich so über die Analyse gespei cherter Aktivitätsdaten ermitteln, sodass auch bestimmbar ist, ob die Temperatur in der Vergangenheit bestimmte Schwel len unter- oder überschritten hat. FIG. 5a shows measurement data for the temperature over a few hours and a larger number of operating cycles of a refrigeration unit, with 17 again indicating a fault due to the storage of substances at a higher temperature and 18 indicating a fault in the control of the refrigerator. The processes described and their correspondence with the temperature profile can be recorded and analyzed over a longer period of time, for example over days and weeks. After a short time, the processing device can itself produce forecasts about a future temperature profile and compare these with the actual temperature profile. This trains the processing device to such an extent that the predictions about the temperature become reliable. It is then also conceivable that the temperature is no longer measured and the behavior of the storage device is determined solely from the behavior of the unit. Statuses from the past can also be determined by analyzing stored activity data, so that it can also be determined whether the temperature fell below or exceeded certain thresholds in the past.
In der Verarbeitungseinrichtung können vor, während oder nach dem Training auch bestimmte zusätzliche Informationen abge speichert werden, die für die Analyse und Prognose hilfreich sind, beispielsweise, wie lange ein Kühlaggregat eines be stimmten Modells eines Kühlschranks maximal in Betrieb sein sollte, bis die untere Temperaturschwelle erreicht ist, oder wie dicht zwei Aktivitäts-/Betriebsphasen eines Aggregats mindestens zeitlich auseinanderliegen sollten. Diese Größen hängen unter anderem von der Güte der Isolation, der Leistung und Effizienz des Aggregats, dem Alter des Kühlmediums sowie dem Beladungszustand des Kühlschranks ab, wobei die Struktur der Abhängigkeiten für eine Zahl von Kühlschränken oder Mo dellen ähnlich ist. Damit lässt sich die Trainingszeit deut lich verkürzen. Die genannten Sonderfälle, dass der Abstand zwischen zwei Betriebsphasen des Aggregats schwankt und dass eine Betriebsphase eines Aggregats länger ausfällt als üb- lieh, sind in dem Diagramm der Figur 6 beispielhaft darge stellt. Certain additional information can also be stored in the processing device before, during or after the training, which is helpful for the analysis and prognosis, for example how long a cooling unit of a certain model of a refrigerator should be in operation at most until the lower temperature threshold is reached, or how closely two activity/operational phases of a unit should be at least apart in time. These variables depend, among other things, on the quality of the insulation, the performance and efficiency of the unit, the age of the cooling medium and the load status of the refrigerator, with the structure of the dependencies being similar for a number of refrigerators or models. This significantly reduces the training time. The special cases mentioned, that the interval between two operating phases of the unit fluctuates and that an operating phase of a unit is longer than usual borrowed, are shown in the diagram of FIG. 6 by way of example.
In der Figur 7 ist beispielhaft der Fall dargestellt, dass nach einer Aktivitätsphase 4a des Kühlaggregates für längere Zeit die Kühlschranktür offensteht (7a). Dies kann beispiels weise zu einer Temperaturerhöhung führen, die ein Alarmsignal auslöst. FIG. 7 shows an example of the case in which the refrigerator door is open for a longer period of time after an activity phase 4a of the refrigeration unit (7a). This can, for example, lead to a rise in temperature that triggers an alarm signal.
In der Figur 8 sind Schritte des Betriebsverfahrens der Über wachungseinrichtung schematisch dargestellt. In einer ersten Phase 12 wird die Überwachungseinrichtung durch kontinuierli che Datenerfassung von Betriebsdaten und Einspeichern von be kannten Zusatzdaten trainiert. In den folgenden Schritten 13, 14 und 15 werden jeweils Betriebsdaten erfasst und mit den gespeicherten Datenstrukturen verglichen. Ergibt sich jeweils für aktuell gemessene Betriebsdaten die Überschreitung einer Temperaturschwelle, so wird ein Alarmsignal ausgegeben. Wird keine Temperaturschwelle überschritten und ist diese auch für unmittelbar bevorstehende Zeiträume nicht absehbar, so wird kein Alarmsignal ausgegeben und es werden weiter Betriebsda ten in den Schritten 14, 15 gemessen. Wird laufend eine Tem peratur in der Aufbewahrungseinrichtung und/oder im Schutzbe hälter gemessen, so kann die Verarbeitungseinrichtung weiter lernen und seine Prognosen laufend verbessern. Steps of the operating method of the monitoring device are shown schematically in FIG. In a first phase 12, the monitoring device is trained by continuous data acquisition of operating data and storage of any known additional data. In the following steps 13, 14 and 15, operating data is recorded and compared with the stored data structures. If a temperature threshold is exceeded for currently measured operating data, an alarm signal is output. If no temperature threshold is exceeded and this is also not foreseeable for imminent periods of time, no alarm signal is output and further operating data are measured in steps 14, 15. If a temperature is continuously measured in the storage device and/or in the protective container, the processing device can continue to learn and continuously improve its forecasts.
Es können auch längerfristige Trends ermittelt werden, wie beispielsweise ein Ansteigen der Betriebszeiten des Aggre gats, da dies in seiner Leistung nachlässt oder die Kühlflüs sigkeit die Wärme weniger gut transportiert. Auch Undichtig keiten eines Kompressors können auf diese Weise frühzeitig entdeckt oder vorhergesagt werden. Grundsätzlich kann die Überwachungseinrichtung in einer ers ten Phase mit den zur Verfügung stehenden Sensoren die Mess daten erfassen und über eine Funkverbindung eine Überwachung aus der Ferne erlauben. Gleichzeitig können die gemessenen Werte gespeichert werden, um geeignete Protokolle zu erstel len, die ein Qualitätsmanagement für in der Aufbewahrungsein richtung gelagerte Güter erlauben. In dieser Phase können auch die Temperaturen in der Aufbewahrungseinrichtung inner halb und außerhalb des Schutzbehälters direkt miteinander verglichen werden, um die Effektivität des Schutzes durch den Schutzbehälter zu bestätigen. Bereits in dieser Phase können bestimmte kritische Situationen durch Alarmsignale angezeigt werden, wie zum Beispiel ein Stromausfall, eine zu lange Tür öffnung, eine falsche Temperatureinstellung. Zudem kann ge zeigt werden, wie lange bei einem Ausfall der Temperaturrege lung eine akzeptable Temperatur in dem Schutzbehälter garan tiert werden kann. Longer-term trends can also be determined, such as an increase in the operating times of the unit, since this reduces its performance or the cooling liquid transports the heat less well. In this way, leaks in a compressor can also be detected or predicted at an early stage. Basically, in a first phase, the monitoring device can record the measurement data with the available sensors and allow remote monitoring via a radio link. At the same time, the measured values can be saved in order to create suitable logs that allow quality management for the goods stored in the storage facility. Also at this stage, temperatures within the storage facility inside and outside the containment can be directly compared to confirm the effectiveness of the containment's protection. Already in this phase, certain critical situations can be indicated by alarm signals, such as a power failure, a door that has been open for too long, an incorrect temperature setting. In addition, it can be shown how long an acceptable temperature in the protective container can be guaranteed if the temperature control fails.
In einer zweiten Phase während und nach einer Trainingsphase können unter anderem folgende weitere Informationen oder Sig nale durch eine Verarbeitungseinrichtung oder einen mit den Daten versorgten Server erzeugt werden: Vorschläge für saiso nale Einstellungen des Thermostats, Informationen zur voraus schauenden Wartung mit diese unterstützenden Informationen, beispielsweise über die Kühleffizienz, Aufzeigen von Ausfall wahrscheinlichkeiten von Aggregaten aufgrund der akustischen Signatur, die von einem Abnutzungsgrad oder aufgetretenen Schäden abhängt. In a second phase during and after a training phase, the following additional information or signals can be generated by a processing device or a server supplied with the data: suggestions for seasonal settings of the thermostat, information on predictive maintenance with this supporting information, for example about the cooling efficiency, showing the probability of failure of aggregates based on the acoustic signature, which depends on the degree of wear or damage that has occurred.
Als Trainingsmethoden kann beispielsweise im Labor „supervi- sed machine learning" angewendet werden, bei dem das System gezielt in besondere Zustände, beispielsweise Fehlerzustände, gebracht und richtige oder gewünschte Reaktionen vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich, insbesondere nach dem „supervised machine learning" kann ein Training auf der Basis von „deep learning" mit einer großen Zahl von tatsächlich aufgetretenen Situationen und den zugehörigen Daten durchge- führt werden. Dazu können auch Daten herangezogen werden, die nicht durch die individuelle Verarbeitungseinrichtung selbst bearbeitet worden sind, sondern von anderen Systemen/Aufbe wahrungseinrichtungen stammen, auf einem Server gespeichert sind, mit dem die Verarbeitungseinrichtung in Verbindung steht, und die auf das individuelle System zumindest in ge wissem Grad anwendbar sind. For example, “supervised machine learning” can be used as a training method in the laboratory, in which the system is specifically brought into special states, for example error states, and correct or desired reactions are specified will. Alternatively or additionally, in particular according to "supervised machine learning", training can be carried out on the basis of "deep learning" with a large number of situations that have actually occurred and the associated data. For this purpose, data can also be used that have not been processed by the individual processing device itself, but originate from other systems/storage devices, are stored on a server with which the processing device is connected, and which refer to the individual system at least in ge are applicable to some degree.
Im Betrieb kann die Überwachungseinrichtung oder ein Schutz behälter mit einer Überwachungseinrichtung mittels einer Bat- terie oder eines Akkus mit Energie versorgt werden. Damit wird eine vollständige Entkopplung von der Energieversorgung der Aggregate oder weiterer Elemente der Aufbewahrungsein richtung erreicht. Lediglich für ein Aufladen der Akkus kann der Betrieb unterbrochen und eine Verbindung zu einem Wech- selstromnetz, beispielsweise auch mittels der internen Ver sorgungsleitungen der Aggregate der Aufbewahrungseinrichtung, hergestellt werden. During operation, the monitoring device or a protective container with a monitoring device can be supplied with energy by means of a battery or an accumulator. This achieves complete decoupling from the power supply to the aggregates or other elements of the storage facility. Operation can only be interrupted to charge the batteries and a connection to an alternating current network can be established, for example also by means of the internal supply lines of the aggregates of the storage facility.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Überwachungseinrichtung (1) für eine temperaturgeregelte Aufbewahrungseinrichtung (3) mit 1. Monitoring device (1) for a temperature-controlled storage device (3).
- einer ersten Erfassungseinrichtung mit einem ersten Sensor (4) zur Erfassung des Aktivitätsverlaufs eines Kühl- der Heizaggregates (3a) und mit - A first detection device with a first sensor (4) for detecting the activity profile of a cooling or heating unit (3a) and with
- einer Verarbeitungseinrichtung (5), die aus dem Aktivi tätsverlauf wenigstens eine Kenngröße für den Temperatur verlauf in der Aufbewahrungseinrichtung (3) bestimmt. - A processing device (5) which determines from the activity course at least one parameter for the temperature course in the storage device (3).
2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sensor (4) ein akustischer Sensor, ein Vibrations sensor, ein Strom- oder Spannungssensor oder ein Sensor für ein elektrisches oder magnetisches Feld ist, wobei insbeson dere zusätzlich eine zweite Erfassungseinrichtung mit einem zweiten Sensor (6, 60) in Form eines Temperatursensors vorge sehen ist. 2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the first sensor (4) is an acoustic sensor, a vibration sensor, a current or voltage sensor or a sensor for an electric or magnetic field, in particular a second detection device with a second sensor (6, 60) is provided in the form of a temperature sensor.
3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine dritte Erfassungseinrichtung mit einem dritten Sensor (7) zur Erfassung, ob sich die Aufbewah rungsvorrichtung (3) in einem geöffneten oder geschlossenen Zustand befindet. 3. Monitoring device according to claim 1 or 2, characterized by a third detection device with a third sensor (7) for detecting whether the storage device (3) is in an open or closed state.
4. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Sensor (7) ein Lichtsensor oder ein Positionssen sor zur Erfassung der Position einer Tür (3b) oder eines Ver schlusselementes der Aufbewahrungseinrichtung (3) ist. 4. Monitoring device according to claim 3, characterized in that the third sensor (7) is a light sensor or a position sensor for detecting the position of a door (3b) or a locking element of the storage device (3).
5. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (5) eine Einrichtung (5a) zur Fouriertransformation und/oder einer anderen Signalverarbei tung der durch wenigstens einen der Sensoren (4, 6, 7, 60) erfassten zeitabhängigen Daten aufweist. 5. Monitoring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the processing device (5) has a device (5a) for Fourier transformation and/or other signal processing of the signals detected by at least one of the sensors (4, 6, 7, 60). has time-dependent data.
6. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (5) eine Speichereinrichtung (5b) für die erfassten Daten (4a, 6a, 7a) und/oder die fou riertransformierten Daten aufweist. 6. Monitoring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the processing device (5) has a storage device (5b) for the recorded data (4a, 6a, 7a) and/or the Fourier-transformed data.
7. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (5) eine Einrichtung (5c) zum Vergleichen der erfassten Daten (4a, 6a, 7a) oder der fou riertransformierten Daten mit Referenzdaten aufweist, die da zu eingerichtet, insbesondere trainiert ist, aus dem Ver gleich eine oder mehrere Kenngrößen des Temperaturverlaufs in der Aufbewahrungseinrichtung (1) und/oder eine oder mehrere Kenngrößen für den Zustand des Kühl- oder Heizaggregates (3a) und/oder den Isolationszustand der Aufbewahrungseinrichtung (3) oder den Zustand eines flüssigen Kühlmittels zu ermit teln. 7. Monitoring device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the processing device (5) has a device (5c) for comparing the recorded data (4a, 6a, 7a) or the Fourier-transformed data with reference data, which is set up there , in particular trained, from the comparison, one or more parameters of the temperature profile in the storage facility (1) and/or one or more parameters for the state of the cooling or heating unit (3a) and/or the insulation state of the storage facility (3) or to determine the condition of a liquid coolant.
8. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (5) aus den erfassten Daten (4a, 6a, 7a) den Temperaturverlauf in der Aufbewahrungseinrichtung (3) sowie insbesondere den Verlauf der Temperatur eines in dieser aufbewahrten Stoffes oder Gegenstandes (11) ermittelt. 8. Monitoring device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the processing device (5) from the recorded data (4a, 6a, 7a) the temperature profile in the storage device (3) and in particular the profile of the temperature of a substance stored in this or object (11) determined.
9. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung (8) zur Anzeige oder Ausgabe der ermit telten Kenngrößen und/oder des Aktivitätsverlaufs eines Kühl oder Heizaggregates (3a) und/oder eines Alarmsignals auf weist. 9. Monitoring device according to one of claims 1 to 8, characterized in that it has a device (8) for displaying or outputting the determined parameters and/or the course of activity of a cooling or heating unit (3a) and/or an alarm signal.
10. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung (9) zur drahtlo sen Kommunikation, insbesondere zur Ausgabe von Alarmsignalen oder Anzeigedaten auf einem Endgerät (10) aufweist. 10. Monitoring device according to one of claims 1 to 9, characterized in that it has a transmitting and/or receiving device (9) for wireless communication, in particular for the output of alarm signals or display data on a terminal (10).
11. Schutzeinrichtung mit einem Schutzbehälter (2) zur Aufbe wahrung von Stoffen und/oder Gegenständen sowie einer Überwa chungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei insbesondere die Überwachungseinrichtung (1) in den Schutzbehälter (2) integriert ist und weiter insbesondere ein Sensor (60) zur Temperaturüberwachung im Inneren des Schutz behälters (2) vorgesehen ist, wobei insbesondere weiter der Schutzbehälter eine Behälterwand (2a, 2b) aufweist, die we nigstens teilweise aus einem Material (2c) besteht, das in einem Temperaturbereich zwischen 2 und 8 Grad Celsius einen Phasenübergang aufweist und dass insbesondere das Material in die Behälterwand (2a, 2b) derart integriert, insbesondere eingeschlossen ist, dass der Phasenübergang mehrmals durch laufen werden kann, ohne eine Formänderung der Behälterwand zu erzeugen. 11. Protective device with a protective container (2) for storing substances and/or objects and a monitoring device (1) according to one of claims 1 to 10, wherein in particular the monitoring device (1) is integrated into the protective container (2) and further in particular a sensor (60) for monitoring the temperature inside the protective container (2) is provided, with the protective container in particular also having a container wall (2a, 2b) which consists at least partially of a material (2c) which is used in a temperature range between 2 and 8 degrees Celsius has a phase transition and that in particular the material is integrated into the container wall (2a, 2b), in particular enclosed, in such a way that the phase transition can be run through several times without generating a change in shape of the container wall.
12. Verfahren zum Betrieb einer Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Daten (4a, 6a, 7a) insbesondere in Form von Aktivitäts- und Temperatur/Zeit-Profilen und insbesondere auch gemessene akustische Signale oder gemessene Signale ei nes Vibrationssensors fouriertransformiert und mit Referenz- daten verglichen werden und dass aus dem Vergleich wenigstens eine Kenngröße für den Temperaturverlauf in der temperaturge regelten Aufbewahrungseinrichtung (3) ermittelt wird. 12. A method for operating a monitoring device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the measured data (4a, 6a, 7a), in particular in the form of activity and temperature/time profiles and in particular also measured acoustic signals or measured signals from a vibration sensor, are Fourier transformed and compared with reference data and that at least one parameter is derived from the comparison is determined for the temperature profile in the temperature-controlled storage device (3).
13. Verfahren zum Trainieren einer Überwachungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einer Aufbewahrungs einrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, dass laufend wenigstens die Temperatur in der Aufbewahrungsein richtung, insbesondere in einem Schutzbehälter (2) innerhalb der Aufbewahrungseinrichtung, sowie der Aktivitätsverlauf ei nes Heiz- oder Kühlaggregats (3a) gemessen und daraus Refe renzdaten ermittelt werden. 13. Method for training a monitoring device (1) according to one of claims 1 to 10 in a storage device (3), characterized in that at least the temperature in the storage device, in particular in a protective container (2) within the storage device, and the course of activity of a heating or cooling unit (3a) is measured and reference data are determined from this.
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