WO2022189451A1 - Erfassungsvorrichtung, erfassungssystem und verfahren zur erfassung des füllstands eines behälters, sowie behälter - Google Patents

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WO2022189451A1
WO2022189451A1 PCT/EP2022/055933 EP2022055933W WO2022189451A1 WO 2022189451 A1 WO2022189451 A1 WO 2022189451A1 EP 2022055933 W EP2022055933 W EP 2022055933W WO 2022189451 A1 WO2022189451 A1 WO 2022189451A1
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WO
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container
unit
detection device
receptacle
applications
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/055933
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English (en)
French (fr)
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Paul Lingner
Arne Meincke
Jan Mieze
Sascha MÜLLER-BAKU
Tim UHING
Original Assignee
Aco Ahlmann Se & Co. Kg
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Filing date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/24—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid
    • G01F23/241—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid for discrete levels
    • G01F23/243—Schematic arrangements of probes combined with measuring circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/40—Liquid flow rate

Definitions

  • Shaft structures are known to be used to drain water.
  • Shaft structures of this type are arranged, for example, in the form of rain gutters or gullies in the middle of or next to roads in order to drain the water that accumulates when it rains into the sewage system.
  • mud or other waste objects are usually also carried along by the outflowing water, which are collected within the shaft by a container, namely so-called fine rakes, in order not to clog both the shaft structure and the sewage system.
  • the situation is similar, for example, in fat separators or in sewage treatment plants that have containers that have to be emptied regularly and where it is advantageous to record the fill level.
  • DE 101 05 600 A1 discloses a device for monitoring the water level in a shaft, with two vertically spaced sensors detecting water and being able to transmit the level to a control center via a GSM modem.
  • EP 3 699 559 A1 describes a fill level measuring device for solids in solids containers, with the sensors being able to be inductive or capacitive or piezoelectric sensors or pressure sensors or optical reflex sensors.
  • US 2004/0084359 A1 shows a level sensor for a system of wireless sensors that are connected in a network.
  • the invention is based on the object of specifying a detection device, a detection system and a container and a method with the aid of which a fill level of a container can be detected and transmitted in a simple manner and in particular in accordance with IoT standards.
  • the object is achieved according to the invention by a detection device having the features of claim 1.
  • the object is achieved according to the invention by a container having the features of claim 11 and with regard to the detection system, the object is achieved according to the invention by a detection system having the features of claim 12.
  • the object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 15.
  • the object directed to the detection device is achieved by a detection device for detecting the filling level of a container for applications in construction, in particular in civil engineering and/or for applications in waste water treatment and/or drainage technology.
  • the detection device has at least one receptacle, in particular a housing, which can be arranged or is arranged on the container.
  • the receptacle can be arranged or is arranged within the container.
  • the container is, for example, a slotted bucket according to the DIN 4052-D1 standard.
  • the detection device has at least one sensor unit arranged on the receptacle, in particular one within the receptacle, for acquiring sensor data, in particular for acquiring the filling level of the container.
  • the receptacle When the receptacle is arranged on the container, for example, only the sensor unit protrudes into the interior of the container in order to detect the fill level.
  • the detection device also includes a transmission unit for sending a signal to an external storage unit, the signal having information about the detected filling level. If a transmission or sending of the fill level is mentioned below, this is to be understood as the transmission or sending of the signal that contains the information about the fill level.
  • the detection device has a setting unit for setting and/or configuring at least one transmission parameter of the transmission unit.
  • setting can be understood to mean, for example, that the at least one transmission parameter of the transmission unit is set as a function of external and/or functional conditions.
  • the external and/or function-related conditions can be understood here, for example, as a location where the detection device is located or impairments of radio traffic that occur there (possibly temporarily), which can also occur after the detection device has been put into operation and make an adjustment necessary.
  • the configuration can be understood, for example, as an initial configuration as part of the initial commissioning of the detection device.
  • the adjustment unit is an external adjustment unit, i.
  • the mobile end device can be understood here as a tablet or a mobile phone, for example.
  • transmission units from a number of detection devices for containers can be configured from this one control center.
  • the at least one transmission parameter can be understood, for example, as a transmission interval, within which the transmission unit transmits the detected filling level to the external reception unit.
  • the fill level of the container is recorded regularly, eg hourly, and transmitted once a day from the sending unit to the storage unit.
  • the configuration of the transmission unit by the setting unit enables a simple and centralized setting and conversion of the at least one transmission parameter, which on the one hand reduces effort and on the other hand also possible costs, since, for example, there is no technician on site at the respective detection device configuration must be carried out. As already mentioned above, this can be done via the mobile device or the control center.
  • the setting unit has an interface for wireless data transmission and in particular a Bluetooth Low Energy interface or an interface that is designed according to such a standard.
  • the setting unit and specifically the interface are adapted to modern standards and technologies and, as a result, compatibility or integration of the setting unit and thus the detection device in already existing systems is made possible.
  • the setting is made by the mobile terminal device via its Bluetooth Low Energy interface.
  • it is also provided to transmit the current position of the detection device and/or the container to the mobile terminal device, which is determined by the GPS of the mobile terminal device.
  • wired data transmission is also conceivable.
  • the at least one sensor unit has a pair of conductivity sensors and/or conductivity electrodes and/or at least one light sensor.
  • the detection of the filling level of the container is based on the fact that, for example, mud and/or water collects in the container and the proportion of water influences the electrical resistance of the sensor system, in particular reduces it.
  • This influence can be detected by the sensors, which means that a statement can be made about the filling level of the container.
  • the current direction of the sensors can be changed with each new detection.
  • An evaluation of the Signals provided by sensors for assessing the fill level are carried out, for example, within the detection device by software or firmware. Alternatively or additionally, the sensor signals are first evaluated in a cloud-based memory.
  • the detection of the fill level using light sensors is based on the fact that, for example, dry or moist sludge in the container covers the sensors. If a sensor or the sensor unit detects an illuminance of Olx, this is correlated with a fill level. In particular, but not restrictively, only one light sensor per sensor unit is provided.
  • the advantage of the conductivity sensors or light sensors is based on the fact that the filling level of the container can be detected in a simple, low-maintenance and fail-safe manner. It is also conceivable that the sensor unit has both a conductivity sensor pair and a light sensor in combination, in order to achieve redundancy on the one hand and, for example, a more precise measurement resolution on the other.
  • the sensors of both sensor types i.e. conductivity sensors and light sensors
  • a measurement is carried out, for example, by measuring the voltage sensors in pairs against one another. If a measurement of the light sensors deviates, this deviation is only used between e.g. 10:00 a.m. and 3:00 p.m. and only if the bucket was measured fuller than the voltage sensors showed (dried sludge inside the container is then assumed as a scenario ). All measured values are also transmitted as raw data in millivolts for voltage sensors and in millilux for light sensors.
  • the sensors of the sensor unit are arranged essentially at a common height inside the housing.
  • “substantially” can be understood to mean that the sensors of the sensor unit and in particular the conductivity sensors do not necessarily have to be arranged at the same height, but only have such a height deviation that a detected signal is not falsified or weakened, so that an incorrect fill level is detected.
  • several sensor units are arranged within the housing, with the several sensor units being arranged within the housing at absolute levels in the range of 0-100%, in particular 20-30%, 40-60% and 70-80% of the Container are arranged. Specifically, the multiple sensor units are located at absolute heights ranging from 25%, 50%, and 75% of the vessel. Furthermore, as an alternative, only individual sensors or even only a single sensor can also be provided.
  • the middle sensor level is arranged centrally, the distance between the middle and lower sensor level is 65mm, the distance between the middle and upper sensor level is 70mm.
  • the transmission unit is designed as a mobile radio modem and/or as a low-power WAN modem, in particular as a LoRoWAN or SigFox.
  • the mobile radio modem can be, for example, a multi-band mobile radio modem of the type BC95-G.
  • Such a modem operates according to the Narrow-Band IoT radio standard and thus takes into account the properties required by today's standards.
  • the modem has a SIM card, which is soldered on in particular during the production of the detection device.
  • the communication from the modem to the memory unit can take place, for example, by means of a universal asynchronous receiver transmitter (UART), while a transmission protocol is in the form of a user datagram protocol (UDP), which has the advantage of reducing the data volume consumption.
  • UART universal asynchronous receiver transmitter
  • UDP user datagram protocol
  • the detection device has an energy supply unit on the mount, in particular an energy supply unit arranged inside the mount, for supplying the components.
  • the power supply unit can be, for example, one or more batteries and/or accumulators that are firmly soldered, for example, to increase robustness and to avoid contact losses.
  • the energy supply unit consists of three rechargeable batteries of the lithium thionyl chloride type with a voltage value in the range of 3-4V.
  • the capacity that can be drawn from the batteries or accumulators is preferably 3000 mAh while maintaining a minimum voltage limit for the electronic components.
  • the power consumption of the detection device is preferably optimized or laid out for a term of 5 years by setting and adapting the transmission interval, which is carried out according to the invention via the setting unit.
  • the adaptable and adjustable configuration of the transmitter unit and thus the detection device ensures a service life of 5 years without changing the battery or accumulator.
  • the transmission of the recorded filling level which takes place only once a day, also contributes to this.
  • the components can be understood to mean the components already mentioned above, such as the at least one sensor unit, the transmission unit and/or the setting unit. Furthermore, the components are designed in such a way that they work without failure within a temperature range of -40°C to +84°C.
  • the receptacle has fastening elements.
  • the fastening elements are designed, for example, as push-in hooks and/or snap hooks in order to ensure easy installation within the container.
  • other types of fastening elements for example wings for additional riveting of the receptacle in or on the container, can also be provided in order to create additional fastening stability.
  • the detection device in the state arranged within the container, has push-in hooks at a lower end (that is to say the end of the receptacle facing the bottom of the container) and snap-in hooks at the other end.
  • the recording has a plastic, in particular a special polyamide and is made in particular from a polyamide.
  • the holder is made of polyamide 6 (PA6), which has proven to be advantageous due to its good price/performance ratio, optimum impact strength, resistance to abrasion and wear and tear and good weather resistance.
  • PA6 polyamide 6
  • the plastic can also be a polypropylene (PP), a thermoplastic elastomer (TPE), rubber, polyvinyl chloride (PVC) or polyoxymethylene (POM).
  • the recording In order to additionally or alternatively protect the recording from electrical contact losses and/or the effects of the weather, such as water ingress in particular, it is cast in one embodiment with a fluid-tight casting compound, in particular with epoxy resin.
  • the object directed to the container is achieved by a container for applications in construction, in particular in civil engineering and / or applications in waste water treatment and / or drainage technology, which has a detection device of the type described above.
  • the container can in particular be a fine rake.
  • the object directed to the detection system is achieved by a detection system for detecting the fill level of a container for applications in civil engineering and/or for applications in waste water treatment.
  • the detection system has a container, in particular a container of the type described above.
  • the detection system has a detection device, in particular of the above type, and a memory unit.
  • the memory unit which is in particular external, is therefore part of the detection system.
  • the memory unit is also set up in such a way that, in addition to receiving the detected fill level, it makes it available to at least one user for further processing.
  • further processing can be understood to mean, for example, archiving or increasing the filling level for planned emptying and/or maintenance of the container.
  • the transmission unit and the storage unit are set up in such a way that they can communicate with one another via the narrow-band IoT radio standard or a cellular modem or LoRoWAN or SigFox and in particular to transmit the filling level.
  • the data transmission between the recording device and the storage unit designed as a cloud is always encrypted (AES128) and authenticated (CMAC).
  • AES-CCM procedures ensure the confidentiality, integrity and authenticity of the data. It is therefore an end-to-end security between container and storage unit, which is not dependent on any security mechanisms of the infrastructure in between.
  • the FITTPS or MQTT-over-SSL protocol is used to secure the connection between the storage unit and downstream systems.
  • the storage unit will authenticate itself using certificates, the downstream system using a username and password (FITTP Basic AUTH, MQTT Connect with username and password).
  • the storage unit is set up to support use in different data centers. By using three or more data centers, a cluster can be operated that can bridge the total failure of one location.
  • Live data can be received from downstream systems via an MQTT interface Evaluation of the sensor data (conductivity sensors, light sensors) to determine the filling level of the container. Access to this data for downstream systems will be implemented via an HTTPs/REST-based interface. Live data can be received from downstream systems via an MQTT interface.
  • the described detection device and the described detection system are used to detect, transmit and provide the filling level of the container in accordance with today's standards and requirements, in particular with regard to required IoT standards.
  • the object directed to the method is achieved by a method for operating a detection system for detecting the fill level of a container for applications in civil engineering and/or for applications in waste water treatment.
  • the procedure includes the following steps:
  • the storage unit has a cloud-based or server-based storage and is designed in particular as a cloud-based or server-based storage.
  • the transmission of the detected fill level is preferably based on a constrained application protocol, which has proven to be advantageous for such transmissions.
  • the level detected can also be transmitted using a Long Range Wide Area Network (LoRa).
  • LoRa Long Range Wide Area Network
  • FIG. 1a shows a plan view of an embodiment of the detection device according to the invention
  • FIG. 1b shows a side view of the embodiment of the detection device according to the invention according to FIG.
  • Fig. 2 is a sketched representation of an embodiment of erfindungsge Permitted container
  • Fig. 3 is an outlined block diagram of an embodiment of the inventions to the invention detection system.
  • the terms housing and receptacle are used synonymously.
  • the receptacle 6 is not limited to the design of a housing.
  • the sensor units 8 are spaced apart from one another along a longitudinal direction L of the housing, in particular spaced evenly apart from one another.
  • the three sensor units 8 in FIG. 1a serve to detect the fill level of the container 4.
  • the three sensor units 8 have either a pair of conductivity sensors or at least one light sensor or a combination of both.
  • the detection device 2 has a transmitter unit 10 arranged inside the housing for sending the detected fill level to an external storage unit 12 (cf. FIG. 3).
  • the external storage unit 12 is not part of the detection device 2, but is part of a detection system 20, which will be described later.
  • the detection device 2 has a setting unit 14 .
  • Setting unit 14 is used to set and/or configure at least one transmission parameter of transmission unit 10.
  • Setting unit 12 is used in particular an external setting and/or configuration of the transmission unit 10 and for this purpose has in particular an interface for wireless data transmission, in particular a Bluetooth Low Energy interface.
  • the detection device 2 has an energy supply unit 16 arranged within the housing 6 .
  • the energy supply unit 16 can be formed here, for example, from one or more batteries and/or accumulators.
  • fastening elements 18a, 18b are arranged on the housing 6.
  • the fastening elements 18a, 18b are in this case designed, for example, as fastening hooks 18a (only shown in phantom) or as fastening wings 18b (also shown only in phantom).
  • the fastening hooks 18a serve to hook or hook the housing 6 inside the container 4 and specifically on an inside of the container 4 (cf. FIG. 2).
  • the fastening hooks 18a are hacked into drainage slots or holes of the container 4, for example.
  • the attachment wings 18b are used for an alternative or supplementary riveting of the Ge housing 6 on the container 4 and specifically for a conversion W of the container 4.
  • FIG. 1b shows a side view of the detection device 2 shown in FIG. 1a.
  • FIG. 2 shows a container 4 according to the invention with a detection device 2 arranged therein.
  • the detection device 2 is here arranged on an inside of the wall W of the container 4 and is specifically secured in a non-slip manner by means of the fastening elements 18a, 18b.
  • the container 4 is designed in the exemplary embodiment according to FIG. 2 as a slotted bucket or fine rake for arrangement in a gully or sewer/shaft construction.
  • the three sensor units 8 arranged at a distance from one another which are preferably located at an absolute height in the range of 20-30%, 40-60% and 70-80% of the container, thus enable the fill level to be detected for example one third, two thirds or three thirds of the container can be detected.
  • the detection system 20 here comprises the container 4 with the detection device 2 arranged therein and the already mentioned storage unit 12.
  • the operation of the detection system 20 is as follows:
  • the filling level of the container 4 detected by the at least one sensor unit 8 is transmitted from the transmitter unit 10 to the memory unit 12 by means of radio data transmission.
  • the recorded and transmitted fill level is received by the storage unit 12 and stored there or made available to at least one user.
  • the storage unit 12 is preferably embodied as a cloud- or server-based storage or, in an alternative embodiment, has such a cloud- or server-based storage.
  • the at least one user can thus access the stored and provided fill levels and use them for further processing using their own components 22, for example in-house devices. It is also possible to store and provide several fill levels of different containers 4 for different users on the storage unit 12 . Due to the personalized access data, a user only has access to the data stored and determined for him.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung (2) zur Erfassung des Füllstands eines Behälters (4) für Anwendungen im Bauwesen, insbesondere im Tiefbau und/oder für Anwendungen in der Abwasserbehandlung und/oder Entwässerungstechnik, mit mindestens einer Aufnahme (6), insbesondere einem Gehäuse, die am, insbesondere innerhalb des Behälters (4) anordbar oder angeordnet ist, zumindest eine an, insbesondere innerhalb der Aufnahme (6) angeordnete Sensoreinheit (8) zur Erfassung von Sensordaten, insbesondere eines Füllstands des Behälters (4), eine Sendeeinheit (10) zum Versenden eines Signals an eine externe Speichereinheit (12), wobei das Signal eine Information über den erfassten Füllstand aufweist, eine Einstelleinheit (14) zur Einstellung und/oder Konfiguration, insbesondere zur externen Einstellung und/oder Konfiguration, von zumindest einem Sendeparameter, insbesondere einem Sendeintervall, der Sendeeinheit (10).

Description

ERFASSUNGSVORRICHTUNG, ERFASSUNGSSYSTEM UND VERFAHREN ZUR ERFASSUNG DES FÜLLSTANDS EINES BEHÄLTERS, SOWIE BEHÄLTER
Beschreibung
Schachtbauwerke dienen bekanntermaßen zum Ableiten von Wasser. Derartige Schachtbauwerke sind beispielsweise in Form von Regenrinnen oder Gullis in der Mitte von oder neben Straßen angeordnet, um das bei Regen anfallende Wasser in die Kanalisation abzuleiten.
Üblicherweise wird durch das abfließende Wasser jedoch auch Schlamm bzw. an dere Abfallgegenstände mitgeführt, die innerhalb des Schachts durch einen Be hälter, nämlich sogenannten Feinrechen, abgefangen werden, um sowohl das Schachtbauwerk als auch die Kanalisation nicht zu verstopfen.
Diese Feinrechen müssen in regelmäßigen Abständen geleert werden.
Ähnlich verhält es sich beispielsweise auch in Fettabscheidern oder in Kläranla gen, die Behälter aufweisen, die regelmäßig geleert werden müssen und bei de nen es von Vorteil ist, den Füllstand zu erfassen.
Um eine Füllmenge bzw. einen Füllstand des jeweiligen Behälters zu erfassen, sind beispielsweise Ausgestaltungen mit diversen Sensoren bekannt, die den Füll stand des jeweiligen Behälters überwachen.
Aus der DE 101 05 600 Al ist eine Vorrichtung zu Überwachung des Wasser stands in einem Schacht bekannt, wobei zwei vertikal voneinander beabstandete Sensoren Wasser erfassen und den Stand über ein GSM-Modem an eine Leitzent rale übermitteln können. Die EP 3 699 559 Al beschreibt eine Füllstandsmessvorrichtung für Feststoffe in Feststoffbehältern, wobei die Sensoren induktive oder kapazitive oder piezoelekt rische Sensoren oder Drucksensoren oder optische Reflextaster sein können.
US 2004/0084359 Al zeigt einen Füllstandssensor für ein System aus kabellosen Sensoren, die in einem Netzwerk verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erfassungseinrichtung, ein Erfas sungssystem sowie einen Behälter und ein Verfahren anzugeben, mit deren Hilfe eine einfache und insbesondere nach IoT-Standards konforme Erfassung und Übertragung eines Füllstands eines Behälters ermöglicht ist.
Mit Blick auf die Erfassungsvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Erfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Mit Blick auf den Behälter wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen Behälter mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und mit Blick auf das Erfassungssystem wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Erfassungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Mit Blick auf das Verfahren wird die Aufgabe erfin dungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf die Erfassungsvorrichtung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen gelten in analoger Weise auch für den Behälter, das Erfassungssystem sowie das Verfahren und umgekehrt.
Konkret wird, die auf die Erfassungsvorrichtung gerichtete Aufgabe gelöst durch eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung des Füllstands eines Behälters für An wendungen im Bauwesen, insbesondere im Tiefbau und/oder für Anwendungen in der Abwasserbehandlung und/oder Entwässerungstechnik.
Die Erfassungsvorrichtung weist hierbei mindestens eine Aufnahme, insbesondere ein Gehäuse auf, die am Behälter anordbar oder angeordnet ist. Insbesondere ist die Aufnahme innerhalb des Behälters anordbar oder angeordnet. Bei dem Behäl ter handelt es sich beispielsweise um einen Schlitzeimer gemäß der Norm DIN 4052-D1. Ferner weist die Erfassungsvorrichtung zumindest eine an der Aufnahme, insbe sondere eine innerhalb der Aufnahme angeordnete Sensoreinheit zur Erfassung von Sensordaten, insbesondere zur Erfassung des Füllstands des Behälters auf.
Bei an dem Behälter angeordneter Aufnahme ragt somit beispielsweise lediglich die Sensoreinheit in ein Inneres des Behälters, um den Füllstand zu erfassen.
Ebenfalls umfasst die Erfassungsvorrichtung eine Sendeeinheit zum Versenden ei nes Signals an eine externe Speichereinheit, wobei das Signal eine Information über den erfassten Füllstand aufweist. Sofern nachfolgend eine Übermittlung bzw. ein Versenden des Füllstands erwähnt wird, so ist darunter das Übermitteln bzw. Versenden des Signals, welches die Information über den Füllstand aufweist, zu verstehen.
Erfindungsgemäß weist die Erfassungsvorrichtung eine Einstelleinheit zur Einstel lung und/oder Konfiguration von zumindest einem Sendeparameter der Sendeein heit auf. Unter Einstellen kann hierbei beispielsweise verstanden werden, dass der zumindest eine Sendeparameter der Sendeeinheit in Abhängigkeit von äuße ren und/oder funktionsbedingten Gegebenheiten eingestellt wird. Unter den äuße ren und/oder funktionsbedingten Gegebenheiten kann hierbei beispielsweise ein Ort, an der sich die Erfassungsvorrichtung befindet oder dort (unter Umständen temporär) auftretende Beeinträchtigungen des Funkverkehrs verstanden werden, die auch nach der Inbetriebnahme der Erfassungsvorrichtung auftreten können und eine Einstellung notwendig machen. Unter der Konfiguration kann vorliegend beispielsweise eine Erst-Konfiguration im Rahmen der Erstinbetriebnahme der Er fassungsvorrichtung verstanden werden.
Insbesondere handelt es sich bei der Einstelleinheit um eine externe Einstellein heit, d. h., dass die Einstellung und/oder Konfiguration des zumindest einen Sen deparameters beispielsweise von einem mobilen Endgerät oder einer zentralen Steuerzentrale aus erfolgt. Unter dem mobilen Endgerät kann hierbei beispiels weise ein Tablet oder ein Mobiltelefon verstanden werden.
Hierbei können beispielsweise Sendeeinheiten von mehreren Erfassungsvorrich tungen von Behältern von dieser einen Steuerzentrale aus konfiguriert werden. Unter dem zumindest einen Sendeparameter kann beispielsweise ein Sendeinter vall verstanden werden, innerhalb dessen die Sendeeinheit den erfassten Füll stand an die externe Empfangseinheit sendet. Vorzugsweise wird der Füllstand des Behälters regelmäßig, z.B. stündlich, erfasst und einmal pro Tag von der Sen deeinheit an die Speichereinheit übermittelt.
Durch die Konfiguration der Sendeeinheit durch die Einstelleinheit ist eine einfa che und zentralisierte Ein- und Umstellung des zumindest einen Sendeparameters ermöglicht, was zum einen Aufwand und zum anderen auch mögliche Kosten re duziert, da beispielsweise kein Techniker vor Ort an der jeweiligen Erfassungsvor richtung eine derartige Konfiguration vornehmen muss. Dies kann, wie bereits vorstehend erwähnt, über das mobile Endgerät oder die Steuerzentrale erfolgen.
In einer Ausführungsform weist die Einstelleinheit eine Schnittstelle für eine drahtlose Datenübertragung und insbesondere eine Bluetooth Low Energy Schnittstelle bzw. eine Schnittstelle, die nach einem derartigen Standard ausge bildet ist, auf. Hierdurch ist zum einen die Einstelleinheit und speziell die Schnitt stelle an modernen Standards und Technologien angepasst sowie hieraus folgend eine Kompatibilität bzw. Integrierung der Einstelleinheit und damit der Erfas sungsvorrichtung in bereits bestehende Systeme ermöglicht. Mit Bezug auf das vorstehend genannte Beispiel erfolgt die Einstellung durch das mobile Endgerät über dessen Bluetooth Low Energy Schnittstelle. Alternativ oder ergänzend ist auch vorgesehen, die aktuelle Position der Erfassungsvorrichtung und/oder des Behälters auf das mobile Endgerät zu übertragen, die von dem GPS des mobilen Endgerätes ermittelt wird. Ferner ist es alternativ oder ergänzend denkbar, ver schiedene Funktionspakete vorkonfiguriert über die Schnittstelle zu übertragen. Alternativ oder ergänzend ist auch eine drahtgebundene Datenübertragung denk bar.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zumindest eine Sensoreinheit ein Leitfähigkeitssensorenpaar und/oder Leitfähigkeitselektroden und/oder zumindest einen Lichtsensor auf.
Die Erfassung des Füllstands des Behälters basiert bei Leitfähigkeitssensoren da rauf, dass sich beispielsweise Schlamm und/oder Wasser im Behälter sammelt und der Wasseranteil den elektrischen Widerstand der Sensorik beeinflusst, insbe sondere verringert. Diese Beeinflussung ist seitens der Sensorik erfassbar, wodurch eine Aussage über den Füllstand des Behälters getroffen werden kann. Zum Schutz vor Korrosion kann beispielsweise bei jeder neuen Erfassung eine Stromlaufrichtung der Sensorik gewechselt werden. Eine Auswertung der von den Sensoren bereitgestellten Signalen zur Beurteilung des Füllstands erfolgt bei spielsweise innerhalb der Erfassungsvorrichtung durch eine Software oder Firm ware. Alternativ oder ergänzend erfolgt eine Auswertung der Sensorsignale erst in einem cloudbasierten Speicher.
Die Erfassung des Füllstands per Lichtsensoren basiert darauf, dass beispiels weise trockener oder feuchter Schlamm im Behälter die Sensoren verdeckt. Er fasst ein Sensor bzw. die Sensoreinheit daher eine Beleuchtungsstärke von Olx, wird dies mit einer Füllhöhe in Korrelation gebracht. Es ist hierbei insbesondere jedoch nicht einschränkend lediglich ein Lichtsensor pro Sensoreinheit vorgese hen.
Der Vorteil der Leitfähigkeitssensoren oder Lichtsensoren beruht darauf, dass die Erfassung des Füllstands des Behälters somit auf einfache, wartungsarme und ausfallsichere Art ermöglicht ist. Ferner ist es denkbar, dass die Sensoreinheit so wohl ein Leitfähigkeitssensorpaar als auch einen Lichtsensor in Kombination auf weist, um zum einen Redundanz und zum anderen beispielsweise eine genauere Messauflösung zu erreichen. Hierbei sind dann die Sensoren beider Sensorarten (d.h. Leitfähigkeitssensoren und Lichtsensoren) auf einer gleichen Höhe ange bracht. Eine Messung erfolgt beispielsweise durch paarweises Messen der Span nungssensoren gegeneinander. Sollte eine Messung der Lichtsensoren abweichen, wird diese Abweichung nur zwischen z.B. 10:00 Uhr und 15:00 Uhr herangezogen und auch nur, wenn der Eimer voller gemessen wurde als die Spannungssensoren ergeben haben (getrockneter Schlamm innerhalb des Behälters wird dann als Sze nario angenommen). Alle gemessenen Werte werden zu dem als Rohdaten in Mil livolt für Spannungs- und in Millilux für Lichtsensoren übermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Sensoren der Sensoreinheit, insbesondere das Leitfähigkeitssensorenpaar im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Höhe in nerhalb des Gehäuses angeordnet. Unter im Wesentlichen kann hierbei verstan den werden, dass die Sensoren der Sensoreinheit und insbesondere die Leitfähig keitssensoren nicht zwingend auf der gleichen Höhe angeordnet sein müssen, je doch lediglich eine derartige Höhenabweichung aufweisen, dass dennoch ein er fasstes Signal nicht verfälscht oder abgeschwächt wird, sodass ein falscher Füll stand detektiert wird. In einer Weiterbildung sind mehrere Sensoreinheiten innerhalb des Gehäuses an geordnet, wobei die mehreren Sensoreinheiten bei innerhalb des Gehäuses ange ordnetem Gehäuse auf absoluten Höhen im Bereich von 0-100%, insbesondere 20-30%, 40-60% und 70-80% des Behälters angeordnet sind. Speziell sind die mehreren Sensoreinheiten auf absoluten Höhen im Bereich von 25%, 50% und 75% des Behälters angeordnet. Weiterhin alternativ können auch lediglich ein zelne Sensoren oder sogar lediglich ein einziger Sensor vorgesehen sein.
Durch die Anordnung mehrere Sensoreinheiten an unterschiedlichen Höhen des Gehäuses und somit auch an unterschiedlichen Höhen des Behälters ist es ermög licht nicht nur absoluten Füllstand des Behälters zu erfassen, sondern beispiels weise bei drei angeordneten Sensoreinheiten (auch als Sensorebenen bezeichnet) innerhalb des Behälters folglich drei relative Füllstände. Hierbei kann beispiels weise erfasst werden, ob der Behälter zu einem Drittel, zu zwei Drittel oder zu drei Dritteln und damit vollständig mit Füllgut gefüllt ist. Beispielsweise ist die mittlere Sensorebene zentral angeordnet, die Distanz zwischen mittlerer und un terer Sensorebene beträgt 65mm, die Entfernung zwischen mittlerer und oberer Sensorebene liegt bei 70mm.
In einer Ausführungsform ist die Sendeeinheit als eine Mobilfunkmodem und/oder als ein Low Power WAN-Modem, insbesondere als ein LoRoWAN oder SigFox aus gebildet. Bei dem Mobilfunkmodem kann es sich beispielsweise um ein Multiband mobilfunkmodem des Typs BC95-G handeln. Ein derartiges Modem nach dem Funkstandard Narrow-Band IoT operieren und trägt somit von heutigen Normen geforderten Eigenschaften Rechnung. Um eine Plug-and-Play-Lösung zu schaffen, weist das Modem eine SIM-Karte auf, die insbesondere im Rahmen der Produktion der Erfassungsvorrichtung aufgelötet wird.
Die Kommunikation vom Modem zur Speichereinheit kann beispielsweise mittels eines Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) erfolgen, während ein Übertragungsprotokoll als User Datagram Protocol (UDP) ausgebildet ist, was eine Verringerung im Datenvolumenverbrauch zum Vorteil hat.
Die derart ausgestaltete Sendeeinheit bildet somit eine zentrale Schnittstelle für die Übertragung des erfassten Füllstands an die externe Speichereinheit aus und trägt dabei heutigen Normen und Anforderungen Rechnung. Ferner weist die Erfassungsvorrichtung in einer Ausführungsform eine an der Auf nahme, insbesondere eine innerhalb der Aufnahme angeordnete Energieversor gungseinheit zur Versorgung der Komponenten auf. Bei der Energieversorgungs einheit kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere Batterien und/oder Ak kus handeln, die beispielsweise zur Steigerung der Robustheit und zur Vermei dung von Kontaktverlusten fest verlötet sind. Beispielsweise handelt es sich bei der Energieversorgungseinheit um drei Akkus nach Art eines Lithium-Thionyl- Chlorid-Akkus mit einem Spannungswert im Bereich von 3-4V.
Ferner weist die den Batterien bzw. den Akkus entnehmbare Kapazität unter Ein haltung einer Mindestspannungsgrenze der elektronischen Bauteile vorzugsweise 3000mAh auf. Vorzugsweise ist der Stromverbrauch der Erfassungsvorrichtung durch Einstellung und Anpassung des Sendeintervalls, was erfindungsgemäß über die Einstelleinheit erfolgt, auf eine Laufzeit von 5 Jahren optimiert bzw. ausge legt. Mit anderen Worten ist durch die anpassbare und einstellbare Konfiguration der Sendeeinheit und damit der Erfassungsvorrichtung eine Laufzeit von 5 Jahren ohne Batterie- oder Akkuwechsel sichergestellt. Hierzu trägt auch das lediglich einmal pro Tag stattfindende Übermitteln des erfassten Füllstands bei.
Unter den Komponenten kann hierbei die bereits vorstehend erwähnten Bauteile wie die zumindest eine Sensoreinheit, die Sendeeinheit und/oder die Einstellein heit verstanden werden. Ferner sind die Komponenten derart ausgelegt, dass sie innerhalb eines Temperaturbereichs von -40°C bis +84°C ausfallfrei arbeiten.
Um die Aufnahme an, insbesondere innerhalb des Behälters anzuordnen und zu befestigen, weist die Aufnahme Befestigungselemente auf. Die Befestigungsele mente sind beispielsweise als Einschubhaken und/oder Schnapphaken ausgebil det, um eine leichte Installation innerhalb des Behälters sicherzustellen. Alterna tiv oder ergänzend können zusätzlich weitere Arten von Befestigungselementen, beispielsweise Flügel für eine zusätzliche Vernietung der Aufnahme in bzw. an dem Behälter, vorgesehen werden, um zusätzliche Befestigungsstabilität zu schaf fen. So weist die Erfassungsvorrichtung im innerhalb des Behälters angeordneten Zustand an einem unteren Ende (also dem Boden des Behälters zugewandten Ende der Aufnahme) Einschubhaken und am anderen Ende Schnapphaken auf. Weiterhin ergänzend oder alternativ weist die Aufnahme einen Kunststoff, insbe sondere ein Polyamid auf und ist insbesondere aus einem Polyamid gefertigt. Bei spielsweise ist die Aufnahme aus Polyamid 6 (PA6) gefertigt, welches sich durch ein gutes Preis-/Leistungsverhältnis, eine optimale Schlagzähigkeit, durch seine Abrieb-/Verschleißfestigkeit und gute Witterungsbeständigkeit als vorteilhaft er wiesen hat. Ferner weist ein derartiges Polyamid eine gute Spannungsrissbestän digkeit auf. Alternativ kann es sich bei dem Kunststoff auch um ein Polypropylen (PP), ein thermoplastisches Elastomer (TPE), Kautschuk, Polyvinylchlorid (PVC) o- der Polyoxymethylene (POM) handeln.
Um die Aufnahme weiterhin ergänzend oder alternativ vor elektrischen Kontakt verlusten und/oder Witterungseinflüssen wie insbesondere einem Wassereintritt zu schützen, ist diese und in einer Ausführungsform mit einem fluiddichten Ver gussmittel, insbesondere mit Epoxidharz vergossen.
Konkret wird die auf den Behälter gerichtete Aufgabe gelöst durch einen Behälter für Anwendungen im Bauwesen, insbesondere im Tiefbau und/oder Anwendungen in der Abwasserbehandlung und/oder Entwässerungstechnik, der eine Erfassungs vorrichtung der zuvor beschriebenen Art aufweist. Bei dem Behälter kann es sich insbesondere um einen Feinrechen handeln.
Konkret wird die auf das Erfassungssystem gerichtete Aufgabe gelöst durch ein Erfassungssystem zur Erfassung des Füllstands eines Behälters für Anwendungen im Tiefbau und/oder für Anwendungen in der Abwasserbehandlung. Hierbei weist das Erfassungssystem einen Behälter, insbesondere einen Behälter der vorste hend beschriebenen Art, auf. Weiterhin weist das Erfassungssystem eine Erfas sungsvorrichtung, insbesondere nach vorstehende Art, sowie eine Speichereinheit auf.
In dieser Ausgestaltung ist somit die insbesondere externe Speichereinheit Teil des Erfassungssystems. Die Speichereinheit ist ferner derart eingerichtet, zusätz lich zum Empfang des erfassten Füllstands diesen für zumindest einen Nutzer zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen. Unter der weiteren Verarbeitung kann im vorliegenden Sinne beispielsweise eine Archivierung oder ein Fieranziehen des Füllstands für zu planende Leerungen und/oder Wartungen des Behälters verstan den werden. In einer Ausführungsform sind die Sendeeinheit und die Speichereinheit derart eingerichtet, über Narrow-Band-IoT Funkstandard oder ein Mobilfunkmodem oder LoRoWAN oder SigFox miteinander zu kommunizieren und insbesondere den Füll stand zu übermitteln. Die Datenübertragung zwischen Erfassungsvorrichtung und als Cloud ausgebildeter Speichereinheit erfolgt grundsätzlich verschlüsselt (AES128) und authentifiziert (CMAC). Die hierfür eingesetzten Schlüssel werden während der Produktion auf das jeweilige Gerät gebracht. Für die Absicherung der Verbindung zwischen den Behältern und der Speichereinheit (Cloud) werden somit hinreichend starke vorinstallierte AES Keys (128 Bit) verwendet. Mittels AES-CCM Verfahren wird für die Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität der Daten gesorgt. Es handelt sich somit um eine Ende-zu-Ende Sicherheit zwischen Behälter und Speichereinheit, welche auf keinerlei Sicherheitsmechanismen der dazwischenliegenden Infrastruktur angewiesen ist. Für die Absicherung der Ver bindung zwischen der Speichereinheit und nachgelagerten Systemen dient das FITTPS bzw. MQTT-over-SSL Protokoll. Die Speichereinheit wird sich mittels Zerti fikate authentifizieren, nachgelagerte System über Benutzername und Passwort (FITTP Basic AUTH, MQTT Connect mit Benutzername und Passwort).
Weiterhin ist die Speichereinheit derart eingerichtet den Einsatz in verschiedenen Rechenzentren zu unterstützen. Durch den Einsatz von drei oder mehr Rechen zentren lässt sich ein Cluster betreiben, welches den Totalausfall eines Standorts überbrücken kann.
Ferner sind mittels des beschriebenen Erfassungssytems folgende Funktionen für die jeweiligen Nutzer ermöglicht:
Management der NB-IoT basierten Verbindungen zu den Behältern,
Sicherstellen der Verbindungsintegrität und -Verschlüsselung zu den Behäl tern,
Device-Management (Verbindungsstatus, Signalstärke, Cell-ID, Firmware Version, Hardware Version) mit HTTPs/REST basierten Zugriff für nachge lagerte Systeme; Live-Daten können von nachgelagerten Systemen über eine MQTT Schnittstelle empfangen werden Auswertung der Sensordaten (Leitfähigkeitssensoren, Lichtsensoren) um den Füllstand des Behälters zu ermitteln. Der Zugriff für nachgelagerte Systeme auf diese Daten wird über eine HTTPs/REST basierte Schnittstelle realisiert sein. Live-Daten können von nachgelagerten Systemen über eine MQTT Schnittstelle empfangen werden.
Zusammenfassend ist mittels der beschriebenen Erfassungsvorrichtung und dem beschriebenen Erfassungssystem eine Erfassung, Übermittlung sowie Bereitstel lung des Füllstands des Behälters nach heutigen Normen und Anforderungen, ins besondere hinsichtlich geforderter IoT-Normen erreicht.
Konkret wird die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb eines Erfassungssystems zur Erfassung des Füllstands eines Behälters für Anwendungen im Tiefbau und/oder für Anwendungen in der Abwasserbehandlung gelöst. Das Verfahren umfasst hierbei folgende Schritte:
- Erfassen eines Füllstands durch zumindest eine Sensoreinheit, die innerhalb des Behälters angeordnet ist;
- Übermittlung des erfassten Füllstands an eine Sendeeinheit und Übertragung des erfassten Füllstands durch die Sendeeinheit an eine externe Speichereinheit, insbesondere mittels Narrow-Band-IoT-Funkstandard;
- Empfangen sowie Bereitstellen des erfassten Füllstands durch die Speichereinheit für einen Nutzer zur weiteren Verarbeitung.
In einer Ausführungsform weist die Speichereinheit einen cloud- oder serverba sierten Speicher auf und ist insbesondere als ein cloud- oder serverbasierter Spei cher ausgebildet. Die Übermittlung des erfassten Füllstands basiert hierbei vor zugsweise auf einem Constrained Application Protocol, welches sich für derartige Übertragungen als vorteilhaft erwiesen hat. Alternativ kann die Übertragung des erfassten Füllstands auch mittels eines Long Range Wide Area Networks (LoRa) erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren dar gestellt. Diese zeigen in teilweise stark vereinfachten Darstellungen:
Fig. la eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung, Fig. lb eine Seitenansicht auf die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung gemäß Fig. la,
Fig. 2 eine skizzierte Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsge mäßen Behälters sowie
Fig. 3 ein skizziertes Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Erfassungssystems.
In den Figuren sind gleichwirkende Bauteile stets mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt.
Die in Fig. la dargestellte Erfassungsvorrichtung 2 zur Erfassung des Füllstands eines Behälters 4 (vgl. Fig. 2) für Anwendungen im Bauwesen, insbesondere im Tiefbau und/oder für Anwendungen in der Abwasserbehandlung und/oder Entwäs serungstechnik, weist eine als ein Gehäuse ausgebildete Aufnahme 6 auf. Nach folgend werden die Begriffe Gehäuse und Aufnahme synonym verwendet. Die Aufnahme 6 ist jedoch nicht auf die Ausgestaltung eines Gehäuses beschränkt. Es ist vorgesehen, dass zumindest eine Sensoreinheit 8 innerhalb des Gehäuses 6 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. la sind drei lediglich als Punkte dargestellte Sensoreinheiten 8 innerhalb des Gehäuses 6 dargestellt. Die Sensoreinheiten 8 sind hierbei entlang einer Längsrichtung L des Gehäuses vonei nander beabstandet, insbesondere voneinander gleichmäßig beabstandet, ange ordnet. Die drei Sensoreinheiten 8 in Fig. la dienen einer Erfassung des Füll stands des Behälters 4. Die drei Sensoreinheiten 8 weisen hierbei entweder ein Leitfähigkeitssensorenpaar oder zumindest ein Lichtsensor oder eine Kombination aus beidem auf.
Ferner weist die Erfassungsvorrichtung 2 eine innerhalb des Gehäuses angeord nete Sendeeinheit 10 zum Versenden des erfassten Füllstands an eine externe Speichereinheit 12 (vgl. Fig. 3) auf. Die externe Speichereinheit 12 ist hierbei ins besondere kein Teil der Erfassungsvorrichtung 2, jedoch Teil eines noch später beschriebenen Erfassungssystems 20.
Ferner weist die Erfassungsvorrichtung 2 eine Einstelleinheit 14 auf. Die Einstel leinheit 14 dient einer Einstellung und/oder Konfiguration von zumindest einem Sendeparameter der Sendeeinheit 10. Insbesondere dient die Einstelleinheit 12 einer externen Einstellung und/oder Konfiguration der Sendeeinheit 10 und weist hierzu insbesondere eine Schnittstelle für eine drahtlose Datenübertragung, ins besondere eine Bluetooth Low Energy Schnittstelle auf.
Um die vorstehenden Komponenten 8, 10, 14 mit elektrischer Energie zu versor gen, weist die Erfassungsvorrichtung 2 eine innerhalb des Gehäuses 6 angeord nete Energieversorgungseinheit 16 auf. Die Energieversorgungseinheit 16 kann hierbei beispielsweise aus einer oder mehreren Batterien und oder Akkumulatoren ausgebildet sein.
Zur Anordnung der Erfassungsvorrichtung 2 am Behälter 4 sind an dem Gehäuse 6 Befestigungselemente 18a, 18b angeordnet. Die Befestigungselemente 18a, 18b sind hierbei beispielsweise als Befestigungshaken 18a (lediglich gestrichelt darge stellt) oder als Befestigungsflügel 18b (ebenfalls lediglich gestrichelt dargestellt) ausgebildet. Die Befestigungshaken 18a dienen einem Einhaken bzw. Verhaken des Gehäuses 6 innerhalb des Behälters 4 und speziell an einer Innenseite des Behälters 4 (vgl. Fig. 2). Hierzu werden die Befestigungshaken 18a beispielsweise in Entwässerungsschlitze oder -löcher des Behälters 4 eingehackt. Die Befesti gungsflügel 18b dienen einer alternativen oder ergänzenden Vernietung des Ge häuses 6 an dem Behälter 4 und speziell einer Wandlung W des Behälters 4.
Fig. lb zeigt eine Seitenansicht der in Fig. la dargestellten Erfassungsvorrichtung 2. Hier sind im Vergleich zur Darstellung in Fig. la die beiden Arten von Befesti gungselemente 18a, 18b zur Befestigung der Erfassungsvorrichtung 2 innerhalb des Behälters 4 deutlich gezeigt.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Behälter 4 mit einer darin angeordneten Er fassungsvorrichtung 2. Wie bereits vorstehend beschrieben, ist die Erfassungsvor richtung 2 hierbei an einer Innenseite der Wandlung W des Behälters 4 angeord net und speziell mittels der Befestigungselemente 18a, 18b verrutschsicher befes tigt. Der Behälter 4 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 als ein Schlitzeimer bzw. Feinrechen zur Anordnung in einem Gulli bzw. Abwasserkanal/Schachtbau werk ausgebildet.
Durch die drei voneinander beabstandet angeordneten Sensoreinheiten 8, welche sich vorzugsweise auf einer absoluten Höhe im Bereich von 20-30 %, 40-60 % sowie 70-80 % des Behälters befinden, ist somit eine Erfassung des Füllstands beispielsweise zu einem Drittel, zu zwei Drittel oder zu drei Drittel des Behälters erfassbar.
Fig. 3 zeigt eine skizzierte Darstellung eines Blockschaltbildes des erfindungsge mäßen Erfassungssystems 20. Das Erfassungssystem 20 umfasst hierbei den Be hälter 4 mit darin angeordneter Erfassungsvorrichtung 2 sowie die bereits er wähnte Speichereinheit 12.
Die Funktionsweise des Erfassungssystems 20 ist wie folgt:
Der seitens der zumindest einen Sensoreinheit 8 erfasste Füllstand des Behälters 4 wird mittels einer Funk-Datenübertragung von der Sendeeinheit 10 zu der Spei chereinheit 12 übertragen. Der erfasste und übertragene Füllstand wird von der Speichereinheit 12 empfangen und dort abgespeichert bzw. für zumindest einen Nutzer bereitgestellt. Die Speichereinheit 12 ist vorzugsweise als ein cloud- oder serverbasierter Speicher ausgebildet bzw. weist in einer alternativen Ausgestal tungsform einen derartigen cloud- oder serverbasierter Speicher auf. Der zumin dest eine Nutzer kann somit auf die gespeicherten und bereitgestellten Füllstände zugreifen und diese für eine Weiterverarbeitung mittels eigener Komponenten 22, beispielsweise betriebsinternen Geräten nutzen. Es ist auch ermöglicht auf der Speichereinheit 12 mehrere Füllstände unterschiedlicher Behälter 4 für unter schiedliche Nutzer abzuspeichern und bereitzustellen. Aufgrund der personalisier ten Zugangsdaten erhält somit ein Nutzer lediglich Zugriff auf die für ihn hinter legten und bestimmten Daten.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fach mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlas sen. Ferner sind alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrie benen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezuaszeichen liste
2 Erfassungsvorrichtung
4 Behälter
6 Aufnahme, insbesondere Gehäuse 8 Sensoreinheit
10 Sendeeinheit
12 Speichereinheit
14 Einstelleinheit
16 Energieversorgungseinheit
18a, 18b Befestigungselemente 20 Erfassungssystem 22 betriebsinterne Komponenten des Nutzers
L Längsrichtung des Behälters
W Wandung des Behälters

Claims

Ansprüche
1. Erfassungsvorrichtung (2) zur Erfassung des Füllstands eines Behälters (4) für Anwendungen im Bauwesen, insbesondere im Tiefbau und/oder für Anwendungen in der Abwasserbehandlung und/oder Entwässerungstechnik, mit
- mindestens einer Aufnahme (6), insbesondere einem Gehäuse, die am, insbesondere innerhalb des Behälters (4) anordbar oder angeordnet ist,
- zumindest eine an, insbesondere innerhalb der Aufnahme (6) angeordnete Sensoreinheit (8) zur Erfassung von Sensordaten, insbesondere eines Füllstands des Behälters (4),
- eine Sendeeinheit (10) zum Versenden eines Signals an eine externe Speichereinheit (12), wobei das Signal eine Information über den erfassten Füllstand aufweist, geken nzei ch net, durch eine Einstelleinheit (14) zur Einstellung und/oder Konfiguration, insbesondere zur externen Einstellung und/oder Konfiguration, von zumindest einem Sendeparameter, insbesondere einem Sendeintervall, der Sendeeinheit (10).
2. Erfassungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dad u rch geken nzeich net, dass die Einstelleinheit (14) eine Schnittstelle für eine drahtlose Datenübertragung, insbesondere eine Bluetooth Low Energy Schnittstelle aufweist.
3. Erfassungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch geken nzeich net, dass die zumindest eine Sensoreinheit (8) ein Leitfähigkeitssensorenpaar und/oder Leitfähigkeitselektroden und/oder zumindest einen Lichtsensor aufweist.
4. Erfassungssystem (2) nach Anspruch 3, dad u rch geken nzeich net, dass die Sensoren der Sensoreinheit (8), insbesondere das Leitfähigkeitssensorenpaar und/oder Leitfähigkeitselektroden im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Höhe innerhalb des Gehäuses/Aufnahme (6) angeordnet sind.
5. Erfassungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass mehrere Sensoreinheiten (8) an, insbesondere innerhalb der Aufnahme (6) angeordnet sind, wobei die mehreren Sensoreinheiten (8) auf absoluten Höhen im Bereich von 0-100%, insbesondere im Bereich 20-30%, 40-60% und 70-80% des Behälters (4) angeordnet sind.
6. Erfassungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass die Sendeeinheit (10) als ein Mobilfunkmodem und/oder ein Low Power WAN-Modem, insbesondere LoRoWAN, SigFox oder NB-IoT, ausgebildet ist.
7. Erfassungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass an der Aufnahme (6), insbesondere innerhalb der Aufnahme (6) eine Energieversorgungseinheit (16) zur Versorgung der Komponenten (8, 10, 14) angeordnet ist.
8. Erfassungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzei ch net, dass an der Aufnahme (6) Befestigungselemente (18a, 18b) zum Befestigen am Behälter (4), insbesondere innerhalb des Behälters (4) angeordnet sind.
9. Erfassungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass die Aufnahme (6) einen Kunststoff, insbesondere ein Polyamid aufweist, insbesondere aus einem Polyamid gefertigt ist.
10. Erfassungsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass die Aufnahme (6) mit einem fluiddichten Vergussmittel, insbesondere mit einem Epoxidharz vergossen ist.
11. Behälter (4) für Anwendungen im Bauwesen insbesondere im Tiefbau und/oder Anwendungen in der Abwasserbehandlung und/oder Entwässerungstechnik, insbesondere Feinrechen, mit einer Erfassungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Erfassungssystem (20) zur Erfassung des Füllstands eines Behälters (4) für Anwendungen im Bauwesen, insbesondere im Tiefbau und/oder für Anwendungen in der Abwasserbehandlung und/oder Entwässerungstechnik, mit:
- einem Behälter (4) nach Anspruch 11,
- einer Erfassungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 sowie
- einer Speichereinheit (12), dad u rch geken nzeich net, dass die Speichereinheit (12) derart eingerichtet ist, den empfangenen Füllstand für zumindest einen Nutzer zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen.
13. Erfassungssystem (20) nach Anspruch 12, dad u rch geken nzeich net, dass die Sendeeinheit (10) und die Speichereinheit (12) derart eingerichtet sind, über Narrow-Band-IoT-Funkstandard oder ein Mobilfunkmodem oder LoRoWAN oder SigFox zu kommunizieren, insbesondere den Füllstand zu übermitteln.
14. Erfassungssystem (20) nach Anspruch 12 oder 13, dad u rch geken nzeich net, dass die Speichereinheit (12) einen cloud- oder serverbasierten Speicher aufweist, insbesondere als ein cloud- oder serverbasierter Speicher ausgebildet ist.
15. Verfahren zum Betrieb eines Erfassungssystems (20) zur Erfassung des Füllstands eines Behälters (4) für Anwendungen im Bauwesen, insbesondere im Tiefbau und/oder für Anwendungen in der Abwasserbehandlung und/oder Entwässerungstechnik, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Erfassen eines Füllstands durch zumindest eine Sensoreinheit (8), die innerhalb des Behälters (4) angeordnet ist;
- Übermittlung eines Signals durch eine Sendeeinheit (10) an eine externe Speichereinheit (12) insbesondere mittels Narrow-Band-IoT- Funkstandard, wobei das Signal eine Information über den erfassten Füllstand aufweist;
- Empfangen sowie Bereitstellen des erfassten Füllstands für einen Nutzer durch die Speichereinheit (12) zur weiteren Verarbeitung.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dad u rch geken nzeich net, dass die Speichereinheit (12) einen cloud- oder serverbasierten Speicher aufweist oder als ein cloud- oder serverbasierter Speicher ausgebildet ist, auf dem der erfasste Füllstand bereitgestellt wird.
PCT/EP2022/055933 2021-03-10 2022-03-08 Erfassungsvorrichtung, erfassungssystem und verfahren zur erfassung des füllstands eines behälters, sowie behälter WO2022189451A1 (de)

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