DE102010055211A1

DE102010055211A1 - Snow sensing unit for remote monitoring system for photovoltaic system, determines presence of snow by comparing brightness values measured by sensors that are arranged below snow collection area and in region without snow respectively

Info

Publication number: DE102010055211A1
Application number: DE102010055211A
Authority: DE
Inventors: Jens Wening; Christian Veser
Original assignee: METEOCONTROL GmbH
Current assignee: METEOCONTROL GmbH
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-06-21

Abstract

The sensing unit (2) has a primary light sensor (7) and a secondary light sensor (8) for measuring the brightness. The primary light sensor is arranged below a snow collection area. The secondary light sensor is arranged in a region in which snow is not settled or the snow affecting the measurement of secondary light sensor is removed from the secondary light sensor. The presence of the snow is determined by comparing the brightness values measured by the primary and secondary light sensors.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinheit zur Erkennung von Schnee, insbesondere in einer Anlage zur Gewinnung von Solarenergie.The invention relates to a sensor unit for detecting snow, in particular in a plant for the production of solar energy.

Bei Schneefall oder Niederschlag bildet sich im Winter bei Temperaturen unter oder um 0°C auf den für Licht transparenten Abdeckungen von thermischen Sonnenkollektoren oder photovoltaischen, Paneele aufweisenden Anlagen eine nicht oder nur mäßig transparente Schnee- und/oder Eisbedeckung, die sogar über mehrere Tage und Wochen, auch trotz wieder vorhandener Sonnenstrahlung und klaren Himmels weiter bestehen bleiben kann. Dadurch kann die Anlage trotz der vorhandenen Einstrahlung keine thermische bzw. elektrische Leistung erbringen.In snowfall or precipitation forms in winter at temperatures below or around 0 ° C on the transparent to light covers of solar thermal panels or photovoltaic panels having panels a not or only moderately transparent snow and / or ice cover, even over several days and Weeks, even despite re-existing solar radiation and clear skies can persist. As a result, the system can provide no thermal or electrical power despite the existing radiation.

Aus der DE 20 2007 002 026 U1 ist eine Vorrichtung zur elektrischen Erwärmung einer für das Sonnenlicht transparenten Abdeckung von Sonnenkollektoren oder Photovoltaik-Paneelen bekannt.From the DE 20 2007 002 026 U1 a device for the electrical heating of a sunlight-transparent cover of solar panels or photovoltaic panels is known.

Ein Problem, das sich in diesem Zusammenhang zusätzlich stellt, ist durch die Fernüberwachung von Daten über die Funktion derartiger photovoltaischer Anlagen bedingt. An einem weit von dem Installationsort der photovoltaischen Anlage gelegenen Standort, zu dem die Daten einer Mehrzahl von photovoltaischen Anlagen übertragen werden, ist es nicht möglich, zu erkennen, ob der Umstand, dass eine Anlage bei winterlicher Witterung keinen oder fast keinen Strom erzeugt, auf einer Schnee- oder Eisabdeckung der Anlage beruht oder ob in der betreffenden Anlage ein tatsächlicher technischer Defekt vorliegt. In einem Fall, in dem eine solche Anlage überhaupt keine Energie erzeugt, wird daher, in der Regel ein technischer Defekt vermutet, weil es anhand von Wetterdaten, wie sie über Wettersatelliten zur Verfügung gestellt werden, nicht möglich ist, ortsgenau mit ausreichender Sicherheit zu sagen, ob es dort zu einem Niederschlag in Schnee- oder in Regenform kommen wird, sondern allenfalls, dass es überhaupt einen Niederschlag geben wird oder gegeben hat. Es kann somit aus den zur Verfügung stehenden Daten nicht mit Gewissheit gesagt werden, ob ein Defekt an der Anlage vorliegt oder nicht.A problem which additionally arises in this context is the remote monitoring of data on the function of such photovoltaic systems. At a location far from the installation site of the photovoltaic plant, to which the data of a plurality of photovoltaic plants are transmitted, it is not possible to detect whether the fact that a plant generates no or almost no electricity in winter weather snow or ice cover of the installation or if there is an actual technical defect in the installation concerned. In a case in which such a system does not generate any energy at all, therefore, a technical defect is usually suspected, because it is not possible to say with sufficient certainty on the basis of weather data, as provided by weather satellites, with location accuracy whether there will be a precipitation in snow or rain form there, but at best, that it will give any precipitation or has given. Thus, it can not be said with certainty from the available data whether there is a defect in the system or not.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Sensoreinheit zu schaffen, mit der sich das Vorhandensein von Schnee sicher bestimmen lässt.It is the object of the invention to provide a sensor unit with which the presence of snow can be reliably determined.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Sensoreinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Sensoreinheit mindestens einen ersten und einen zweiten Lichtsensor zur Messung einer Helligkeit umfasst, von denen der erste unterhalb einer Auffangfläche oder eines Auffangbehältnisses angeordnet ist und der zweite Lichtsensor so angeordnet ist, dass sich kein Schnee auf ihm ablagert oder dass seine Helligkeitsmessung beeinflussender Schnee von dem zweiten Lichtsensor entfernbar ist, und dass aus einem Vergleich der von den Lichtsensoren gemessenen Helligkeiten das Vorhandensein von Schnee erkennbar ist.This object is achieved in a sensor unit of the type mentioned above in that the sensor unit comprises at least a first and a second light sensor for measuring a brightness, of which the first is arranged below a collecting surface or a collecting container and the second light sensor is arranged so that no snow is deposited on it or that its snow measuring influencing snow is removable from the second light sensor, and that from a comparison of the brightnesses measured by the light sensors, the presence of snow is recognizable.

Insbesondere erfasst die Sensoreinheit, ob eine Schneedecke vorhanden ist. Der zweite Lichtsensor wird so angebracht, dass er in jedem Fall von einer Schneeabdeckung frei bleibt, also beispielsweise auf der Spitze eines Stabes oder unterhalb eines Vorsprungs, zu dem der Sensor in einem ausreichenden Abstand angeordnet ist. Alternativ wird der zweite Lichtsensor so angebracht, dass eine Schneedecke von ihm entfernt wird; beispielsweise lässt sich der Schnee mechanisch entfernen.In particular, the sensor unit detects whether a snowpack is present. The second light sensor is mounted in such a way that it always remains free of a snow cover, for example on the tip of a rod or below a projection, to which the sensor is arranged at a sufficient distance. Alternatively, the second light sensor is mounted so that a snowpack is removed from it; For example, the snow can be removed mechanically.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Beschreibung und aus der Zeichnung.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims, from the description and from the drawing.

Vorzugsweise ist die Sensoreinheit zusätzlich mit einem Sensor zur Ermittlung von Niederschlag ausgestattet; dieser Sensor ist vorzugsweise ein Feuchtesensor.Preferably, the sensor unit is additionally equipped with a sensor for determining precipitation; this sensor is preferably a humidity sensor.

Damit kann die Sensoreinheit erkennen, ob überhaupt ein Niederschlag vorliegt oder ob eine von dem ersten Lichtsensor gemessene verringerte Helligkeit überhaupt auf dem Vorhandensein von Schnee beruhen kann oder ob die von dem ersten Lichtsensor gemessene geringere Helligkeit auf einer Verunreinigung beruht, die sich auf diesem abgelagert hat, oder auf einem Defekt.Thus, the sensor unit can detect if there is any precipitation at all or if a reduced brightness measured by the first light sensor can ever be due to the presence of snow or if the lower brightness measured by the first light sensor is due to an impurity deposited thereon , or on a defect.

Bei Einsatz eines Temperatursensors besteht der weitere Vorteil darin, dass die Lichtsensoren und/oder der Sensor zur Ermittlung des Niederschlags nur bei Unterschreitung einer vorgegebenen Temperatur aktiviert werden müssen und erst dann aufgrund der Bestimmung der Helligkeit das Vorhandensein von Schnee erfassen. Der Feuchte- und der Temperatursensor grenzen die Möglichkeit von Schneefall ein. Die Lichtsensoren und der wenigstens eine Feuchtesensor können jedoch auch immer aktiv betrieben werden, da am Verlauf der Lichtintensität eine Verschmutzung und durch den Feuchtesensor oberhalb der Grenztemperatur Regen erfasst werden kann. Es versteht sich, dass Helligkeits- und Temperaturmessungen stets nur in bestimmten Zeitabständen erfolgen müssen.When using a temperature sensor, the further advantage is that the light sensors and / or the sensor for determining the precipitate must be activated only when falling below a predetermined temperature and only then detect the presence of snow due to the determination of the brightness. The humidity and temperature sensors limit the possibility of snowfall. However, the light sensors and the at least one humidity sensor can also always be operated actively, since pollution can be detected on the course of the light intensity and rain above the limit temperature rainfall by the humidity sensor. It is understood that brightness and temperature measurements must always be made only at certain intervals.

Die Lichtsensoren und die übrigen Sensoren sind so angeordnet und ausgestaltet, dass sich ihre Messergebnisse miteinander kombinieren lassen, um eine sichere oder nahezu sichere Information darüber zu gewinnen, ob eine zu überwachende Anlage an einem Gebäude, insbesondere eine photovoltaische Anlage, von einer Schnee- oder Eisschicht überdeckt ist, die die Funktion der Anlage, insbesondere der Photozellen, beeinträchtigt.The light sensors and the other sensors are arranged and configured such that their measurement results can be combined with one another in order to obtain reliable or almost reliable information as to whether a system to be monitored on a building, in particular a photovoltaic system, is affected by snow or snow ice is covered, which affects the function of the system, in particular the photocells.

Vorzugsweise wird vorgesehen, dass die Sensoreinheit ein Heizelement umfasst, das bei Unterschreitung der vorgegebenen Temperatur und/oder bei Vorhandensein von Niederschlag aktivierbar ist. Dadurch wird ein ständiger und unnötiger Energieverbrauch des Heizelements vermieden. Das Heizelement entfernt durch Abschmelzen Schnee, der die Helligkeitsmessung des zweiten Lichtsensors beeinflusst.It is preferably provided that the sensor unit comprises a heating element which can be activated when it falls below the predetermined temperature and / or in the presence of precipitation. As a result, a constant and unnecessary energy consumption of the heating element is avoided. The heating element removes snow by melting, which influences the brightness measurement of the second light sensor.

In vorteilhafter Weise ist vorgesehen dass das Heizelement als Widerstandsheizdraht, als Heizfolie oder als Platinenheizung ausgestaltet ist.It is advantageously provided that the heating element is designed as a resistance heating wire, as a heating foil or as a board heater.

Wenn in vorteilhafter Weise der erste Lichtsensor die Helligkeit eines ersten, durch das Heizelement erwärmten Anteils einer ersten aufgefangenen oder auf einer Fläche liegenden Niederschlagsmenge bestimmt und der zweite Lichtsensor die Helligkeit einer zweiten, nicht erwärmten aufgefangenen oder auf einer Fläche liegenden Niederschlagsmenge bestimmt, lässt sich durch einen Vergleich der dabei bestimmten Helligkeitswerte das Vorhandensein eines festen Niederschlags in Form von Eis, Schnee, Hagel- oder Graupelkörnern bestimmen. Hierzu ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die den Vergleich der Helligkeit des erwärmten Anteils mit der Helligkeit des nicht erwärmten Anteils das Vorhandensein von Schnee vornimmt. Als vorteilhaft erweist sich der Einsatz einer Mikroprozessoreinheit als Auswerteeinheit.Advantageously, when the first light sensor determines the brightness of a first portion of a first collected or surface precipitation amount heated by the heating element and the second light sensor determines the brightness of a second unheated intercepted or surface precipitation amount a comparison of the determined brightness values to determine the presence of a solid precipitate in the form of ice, snow, hail or gray granules. For this purpose, an evaluation unit is provided, which makes the comparison of the brightness of the heated portion with the brightness of the unheated portion, the presence of snow. The use of a microprocessor unit proves to be advantageous as an evaluation unit.

Der Einsatz einer Wägeeinrichtung hat den Vorteil, dass sich die Niederschlagsmenge bestimmen und damit auch die zum Schmelzen des von dem ersten Feuchtesensor aufgenommenen festen Niederschlags erforderliche Zeitdauer bestimmen lässt, wenn die Heizleistung des Heizelements bekannt ist. Wenn Schnee fällt, kann die Schneemenge durch die Wägeeinrichtung erkannt werden. Die Zeitdauer, die zum Abschmelzen des Schnees durch das Heizelement erforderlich ist, ist ein geeignetes Maß, um zu erkennen, wie viel Schnee vorhanden ist. Vorteilhaft ist auch der Einsatz mehrerer Heizelemente, die den Schnee abschmelzen, der sich auf verschiedenen Flächen abgelagert hat. Die Auswerteeinheit kann dann aus dem Gewicht des jeweils auf den Flächen liegenden Niederschlags und unter Berücksichtigung der verschiedenen Heizleistungen, die zum vollständigen Abschmelzen des Schnees erforderlich sind, erkennen, wie viel Schnee gefallen ist.The use of a weighing device has the advantage that the precipitation amount can be determined and thus also the time required to melt the solid precipitate received by the first humidity sensor can be determined when the heating power of the heating element is known. If snow falls, the amount of snow can be detected by the weighing device. The amount of time required to melt the snow through the heating element is a suitable measure to detect how much snow there is. Also advantageous is the use of several heating elements, which melt the snow, which has been deposited on different surfaces. The evaluation unit can then determine how much snow has fallen from the weight of the respective precipitation lying on the surfaces and taking into account the different heating powers required to completely melt the snow.

Für die Wägeeinrichtung lassen sich verschiedene Wägesysteme einsetzen, beispielsweise ein piezoelektrischer oder ein kapazitiver Sensor oder ein Dehnungsmessstreifen.For the weighing device, various weighing systems can be used, for example a piezoelectric or a capacitive sensor or a strain gauge.

Vorzugsweise ist ebenfalls vorgesehen, dass die Auswerteeinheit das Ergebnis des Vergleichs an ein Überwachungssystem, insbesondere ein Fernüberwachungssystem, zur Überwachung einer Anlage, insbesondere einer photovoltaischen Anlage, oder eines Gebäudes übermittelt.Preferably, it is likewise provided that the evaluation unit transmits the result of the comparison to a monitoring system, in particular a remote monitoring system, for monitoring a system, in particular a photovoltaic system, or a building.

Eine effektive Nutzung des wenigstens einen Feuchtesensors und/oder des wenigstens einen Lichtsensors kann auf die Temperaturen beschränkt werden, bei denen das Vorhandensein einer festen Schicht aus Schnee, Eis und dgl. überhaupt in Betracht kommt. Dies kann beispielsweise bei einer Temperatur um 5°C und darunter der Fall sein. Daher werden die Lichtsensoren und/oder die Feuchtesensoren vorzugsweise nur dann aktiviert, wenn ein Temperatursensor eine Temperatur unterhalb einer vorgegebenen Temperatur misst.An effective use of the at least one humidity sensor and / or the at least one light sensor can be limited to the temperatures at which the presence of a solid layer of snow, ice and the like is at all possible. This may for example be the case at a temperature around 5 ° C and below. Therefore, the light sensors and / or the humidity sensors are preferably activated only when a temperature sensor measures a temperature below a predetermined temperature.

Zusätzlich lässt sich in vorteilhafter Weise als weiterer Umweltsensor ein Anemometer einsetzen. Der Nutzen des Anemometers besteht insbesondere darin, dass bei Wind Schnee im Bereich der Anlage auf einzelne Teile der Anlage verweht werden kann, so dass das Ergebnis einer Niederschlagsmessung während eines bestimmten Zeitraums ab einem bestimmten Zeitpunkt an nur einer einzigen Stelle im Bereich der Anlage nicht notwendigerweise zu einem richtigen Ergebnis führt, wenn beispielsweise infolge einer Schneeverwehung gerade dieser Teil der Anlage nicht von Schnee bedeckt ist.In addition, an anemometer can advantageously be used as a further environmental sensor. The advantage of the anemometer is in particular that wind can blow in the area of the plant to individual parts of the plant, so that the result of a precipitation measurement during a certain period of time from a certain date at only a single point in the area of the plant not necessarily leads to a correct result if, for example, due to snowdrift, this part of the plant is not covered by snow.

Vorzugsweise werden die von der Auswerteeinheit gewonnenen Daten über eine Datenübertragungseinheit, insbesondere ein Funknetz, an ein Überwachungssystem übertragen, die an einem viele Kilometer von der Anlage entfernten Ort eingerichtet sein kann. Auch die Auswerteeinheit kann sich am Ort der Überwachungseinrichtung befinden.Preferably, the data obtained by the evaluation unit are transmitted via a data transmission unit, in particular a radio network, to a monitoring system which can be set up at a location many kilometers away from the installation. The evaluation unit can also be located at the location of the monitoring device.

Besonders geeignet ist eine Ausführungsform der Anlage, in der die oben bezeichneten Sensoren mehrfach über verschiedene Stellen der Anlage verteilt angeordnet sind. Dadurch kann die Richtigkeit von an einzelnen Stellen gemessenen Niederschlagswerten durch die Übereinstimmung mit den Werten an anderen Stellen überprüft werden.Particularly suitable is an embodiment of the system in which the above-mentioned sensors are arranged distributed repeatedly over different locations of the system. Thus, the accuracy of precipitation values measured at individual locations can be checked by agreement with the values elsewhere.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lässt sich auch vorsehen, dass sich die Lichtsensoren durch Vergleich der von ihnen gemessenen Helligkeiten, insbesondere, wenn kein Niederschlag vorhanden ist, kalibrieren lassen. Auf diese Weise lassen sich Rückschlüsse auf Verschmutzung und Alterung der Lichtsensoren ziehen.In an advantageous embodiment of the invention, it can also be provided that the light sensors can be calibrated by comparison of the brightnesses measured by them, in particular if no precipitation is present. In this way, conclusions can be drawn on the contamination and aging of the light sensors.

Die Lichtsensoren lassen sich vorteilhaft als Photodioden oder als Phototransistoren ausbilden.The light sensors can be advantageously designed as photodiodes or as phototransistors.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Überwachungssystem, insbesondere ein Fernüberwachungssystem, insbesondere zur Überwachung einer photovoltaischen Anlage, das mit einer Sensoreinheit ausgestattet ist, wie sie vorstehend beschrieben wurde. The invention also relates to a monitoring system, in particular a remote monitoring system, in particular for monitoring a photovoltaic system, which is equipped with a sensor unit, as described above.

Ein derartiges Überwachungssystem umfasst eine Auswerteeinheit, in der sich die Messergebnisse der verschiedenen Umweltsensoren, insbesondere der von den Lichtsensoren gewonnenen Helligkeitswerte, miteinander kombinieren lassen. Ein aus dem Vergleich gewonnenes Ergebnis lässt sich an eine an einem anderen Standort eingerichtete Überwachungseinrichtung mittels eines an der Anlage befindlichen Datenloggers über Funk oder eine Kabelverbindung innerhalb des Fernüberwachungssystems weiterleiten. Der Überwachungseinrichtung werden die Daten eines einzigen Überwachungssystems oder einer Mehrzahl von Überwachungssystemen zur Verfügung gestellt. Das Überwachungssystem kann an einem von der Anlage entfernten Standort eingerichtet sein.Such a monitoring system comprises an evaluation unit in which the measurement results of the various environmental sensors, in particular the brightness values obtained by the light sensors, can be combined with one another. A result obtained from the comparison can be forwarded to a monitoring device set up at another location by means of a data logger located on the system via radio or a cable connection within the remote monitoring system. The monitoring device is provided with the data of a single monitoring system or a plurality of monitoring systems. The monitoring system may be set up at a location remote from the facility.

Dies bedeutet, dass an einem Ort, beispielsweise auf dem Dach eines Gebäudes, angebrachte Sensoren so ausgestaltet sind, dass sich ihre Messergebnisse so miteinander kombinieren lassen, dass sich eine sichere oder wenigstens nahezu sichere Information darüber gewinnen lässt, ob die Paneele der photovoltaischen Anlage von einer Schnee- oder Eisschicht überdeckt sind, die die Funktion der Zellen der photovoltaischen Anlage beeinträchtigen.This means that at a location, for example, on the roof of a building, mounted sensors are designed so that their measurement results can be combined with each other so that a secure or at least almost reliable information can win over whether the panels of the photovoltaic system of covered by a layer of snow or ice, which impair the function of the cells of the photovoltaic system.

Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt schematisch den Aufbau einer Messeinrichtung zur Schneeerkennung.The invention will be explained in more detail in an embodiment with reference to the single figure. This shows schematically the structure of a measuring device for snow detection.

Die Messeinrichtung weist eine Energieversorgungseinheit 1, eine Sensoreinheit 2, eine Auswerteeinheit 3, eine Datenübertragungseinheit 4, einen Temperatursensor 5, einen Feuchtesensor 6, zwei Lichtsensoren 7, 8, ein Heizelement 9 und eine Abdeckung 10 mit Fenstern 11, 12 auf.The measuring device has a power supply unit 1 , a sensor unit 2 , an evaluation unit 3 , a data transmission unit 4 , a temperature sensor 5 , a humidity sensor 6 , two light sensors 7 . 8th , a heating element 9 and a cover 10 with windows 11 . 12 on.

Die Energieversorgungseinheit 1 wird von einer Spannungsquelle mit Strom versorg; beispielsweise wird die Energieversorgungseinheit 1 unmittelbar durch von der photovoltaischen Anlage gewonnenen Strom oder durch eine andere ortsfeste Spannungsversorgung gespeist. Die Energieversorgungseinheit 1 steht vorzugsweise auch mit einem Energiespeicher, etwa einer wiederaufladbaren Batterie, in Verbindung, wobei auch die Batterie vorzugsweise durch in der Anlage gewonnenen Strom aufgeladen wird. Die Energieversorgungseinheit 1 versorgt die Sensoreinheit 2, das Heizelement 9 und, soweit erforderlich, die Sensoren 5 bis 8 mit elektrischer Energie.The power supply unit 1 is powered by a voltage source; For example, the power supply unit 1 fed directly by electricity generated by the photovoltaic system or by another stationary power supply. The power supply unit 1 is preferably also connected to an energy storage device, such as a rechargeable battery, in connection, wherein the battery is preferably charged by electricity obtained in the system. The power supply unit 1 supplies the sensor unit 2 , the heating element 9 and, if necessary, the sensors 5 to 8th with electrical energy.

Vorzugsweise sind entweder mehrere Sensoreinheiten an der Anlage vorhanden, die an verschiedenen Stellen innerhalb der Anlage angeordnet und aufgebaut sind wie die Sensoreinheit 2, oder einer einzigen Sensoreinheit 2 ist eine Mehrzahl von an verschiedenen Stellen innerhalb der Anlage angeordneten Sensoren zugeordnet, um zu erreichen, dass lokale Messfehler durch richtige Messergebnisse von an anderen Stellen angebrachten Sensoren ausgeglichen werden können.Preferably, either a plurality of sensor units are present on the system, which are arranged and constructed at different locations within the system as the sensor unit 2 , or a single sensor unit 2 A plurality of sensors arranged at different points within the system are assigned in order to achieve that local measurement errors can be compensated for by correct measurement results from sensors mounted elsewhere.

Der Temperatursensor 5 misst die aktuelle Umgebungstemperatur. Die Auswerteeinheit 3, beispielsweise ein Mikrocontroller oder ein Mikroprozessor, vergleicht die Umgebungstemperatur mit einer festgelegten Grenztemperatur, unterhalb deren das Heizelement 9 aktiviert wird. Bei dieser Abfrage wird beispielsweise das Verhältnis der Umgebungstemperatur zu der festgelegten Grenztemperatur ermittelt.The temperature sensor 5 measures the current ambient temperature. The evaluation unit 3 For example, a microcontroller or a microprocessor compares the ambient temperature with a specified limit temperature, below which the heating element 9 is activated. In this query, for example, the ratio of the ambient temperature is determined to the specified limit temperature.

Wenn die Umgebungstemperatur unterhalb der Grenztemperatur liegt, wird das Heizelement 9 aktiviert. Oberhalb der Grenztemperatur bleibt es deaktiviert. Unterhalb der Grenztemperatur misst der Feuchtesensor 6 flüssigen und/oder festen Niederschlag.When the ambient temperature is below the threshold temperature, the heating element becomes 9 activated. Above the limit temperature it remains deactivated. Below the limit temperature, the humidity sensor measures 6 liquid and / or solid precipitate.

Wenn in diesem Fall Niederschlag vorhanden ist, messen die Lichtsensoren 7, 8 unabhängig voneinander die Helligkeit. Da sich der Lichtsensor 7 unterhalb einer durch das Heizelement 9 erwärmten geneigten und lichtdurchlässigen Fläche 1.1 in der Abdeckung 10 befindet, kann dort fester Niederschlag durch die von dem Heizelement 9 hervorgerufene Erwärmung geschmolzen werden und abfließen. Andererseits bleibt fester Niederschlag auf einer vorzugsweise waagrechten und ebenfalls lichtdurchlässigen Fläche 12 oberhalb des Lichtsensors 8 liegen. Wenn daher die von dem Lichtsensor 7 gemessene Helligkeit (Wert ”hell”) größer als die von dem Lichtsensor 8 gemessene Helligkeit ist (Wert ”dunkel”), ist nachgewiesen, dass eine Schneedecke oder eine sonstige Schicht eines festen Niederschlags vorhanden ist, so dass die Auswerteeinheit, insbesondere ein Mikrocontroller, ein entsprechendes Signal erzeugt. Wenn beide Lichtsensoren 7, 8 kein Signal oder nur ein sehr schwaches Signal erzeugen, ist zwar fester Niederschlag vorhanden, jedoch ist die Schneedecke so dick, dass die Heizleistung des Heizelements 9 nicht zum Schmelzen ausreicht. Alternativ kann das Fehlen eines Signals der Lichtsensoren 7, 8 auch darauf beruhen, dass Dunkelheit herrscht, ohne dass eine Decke festen Niederschlags vorhanden ist.If there is rainfall in this case, measure the light sensors 7 . 8th independent of the brightness. Because the light sensor 7 below one through the heating element 9 heated inclined and translucent surface 1.1 in the cover 10 There may be solid precipitation by the heating element 9 caused heating melted and drain. On the other hand, solid precipitate remains on a preferably horizontal and also transparent surface 12 above the light sensor 8th lie. Therefore, if that of the light sensor 7 measured brightness (value "bright") greater than that of the light sensor 8th measured brightness is (value "dark"), it is demonstrated that a snowpack or other layer of solid precipitate is present, so that the evaluation unit, in particular a microcontroller, generates a corresponding signal. If both light sensors 7 . 8th If there is no signal or only a very weak signal, solid precipitation is present, but the snowpack is so thick that the heating power of the heating element 9 not sufficient for melting. Alternatively, the absence of a signal from the light sensors 7 . 8th also based on the fact that darkness prevails without a blanket of solid precipitation.

Wenn der von dem Lichtsensor 7 gemessene Helligkeitswert kleiner als der von dem Lichtsensor 8 gemessene Helligkeitswert ist, liegt ein Fehler vor.If that of the light sensor 7 measured brightness value smaller than that of the light sensor 8th measured brightness value, there is an error.

Die Lichtsensoren 7, 8 messen also beispielsweise die Zustände ”hell – hell” und ”dunkel – dunkel”, zwischen denen unterschieden werden muss. Dabei muss, eventuell durch weitere Sensoren, festgestellt werden, ob es sich um den Zustand ”klarer Himmel, aber schneebedecktes Fenster 11, 12” oder um den Zustand ”freies Fenster 11, 12, aber bedeckter Himmel” handelt.The light sensors 7 . 8th measure, for example, the states "light - bright" and "dark - dark", between which a distinction must be made. It must be determined, possibly by other sensors, whether it is the condition "clear sky, but snowy window 11 . 12 " or the state "free window 11 . 12 but sky covered ".

In allen Fällen übermittelt die Auswerteeinheit 3, unter Umständen unter Berücksichtigung der Daten weiterer Sensoren, über die Datenübertragungseinheit 4 ein Signal an die Überwachungseinrichtung.In all cases, the evaluation unit transmits 3 , possibly taking into account the data of other sensors, via the data transmission unit 4 a signal to the monitoring device.

Sofern kein Niederschlag vorhanden ist, messen die Lichtsensoren 7, 8 die Lichtintensität, um einen Rückschluss über Verschmutzung oder die Alterung der Lichtsensoren 7, 8 zu erhalten. Auch diese Daten werden an die Auswerteeinheit 3 weitergeleitet, damit diese die Lichtsensoren 7, 8, soweit erforderlich, neu kalibrieren kann.If there is no precipitate, measure the light sensors 7 . 8th the light intensity, a conclusion about pollution or the aging of the light sensors 7 . 8th to obtain. These data are also sent to the evaluation unit 3 forwarded so that these the light sensors 7 . 8th , if necessary, can recalibrate.

Der Feuchtesensor 6 und die Lichtsensoren 7, 8 können an den Temperatursensor 5 gekoppelt werden, so dass sie erst bei Unterschreitung einer vorgegebenen Grenztemperatur aktiviert werden, oder sie bleiben ständig eingeschaltet. Das Heizelement 9 wird jedoch in jedem Fall nur dann eingeschaltet, wenn die Grenztemperatur unterschritten wird.The humidity sensor 6 and the light sensors 7 . 8th can connect to the temperature sensor 5 be coupled so that they are activated only when falling below a predetermined limit temperature, or they remain switched on constantly. The heating element 9 In any case, it will only be switched on if the temperature drops below the limit temperature.

Die Auswertung der von dem Feuchtesensor 6 oder einer Mehrzahl von Feuchtesensoren gemessenen Werte wird unterstützt, wenn eine Wägeeinrichtung vorhanden ist, die die Niederschlagsmenge misst. Dadurch lässt sich ermitteln, nach welcher Heizdauer bei welcher Außentemperatur der Schnee durch das Heizelement geschmolzen sein kann. Entsprechend lässt sich in einer solchen Situation auch eine Vorgehensweise festlegen, um die Anlage wieder von einer Eis- oder Schneeschicht zu befreien, beispielsweise durch eine die gesamte Anlage umfassende Heizeinrichtung.The evaluation of the humidity sensor 6 or a plurality of humidity sensors measured values is supported if there is a weighing device that measures the amount of precipitation. This makes it possible to determine after which heating period at which outside temperature the snow may have melted by the heating element. Accordingly, in such a situation, it is also possible to determine a procedure in order to relieve the system of an ice or snow layer, for example by means of a heating device comprising the entire system.

Ebenso kann hierbei auch das Anemometer zum Einsatz kommen. Wenn nur einige der Feuchtesensoren überhaupt einen Niederschlag ermitteln, kann dies darauf beruhen, dass der Niederschlag durch den Wind verweht worden ist. In entsprechender Weise lassen sich dann die von den Feuchtesensoren gemessenen Werte und Berücksichtigung der von dem Anemometer ermittelten Windstärke auswerten.Likewise, here also the anemometer can be used. If only some of the humidity sensors detect precipitation at all, it may be because the wind has blown the rainfall. In a corresponding manner, the values measured by the humidity sensors and the consideration of the wind strength determined by the anemometer can then be evaluated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: EnergieversorgungseinheitPower supply unit
22: Sensoreinheitsensor unit
33: Auswerteeinheitevaluation
44: DatenübertragungseinheitData transfer unit
55: Temperatursensortemperature sensor
66: Feuchtesensorhumidity sensor
77: Lichtsensorlight sensor
88th: Lichtsensorlight sensor
99: Heizelementheating element
1010: Abdeckungcover
1111: Flächearea
1212: Flächearea

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202007002026 U1 [0003]

Claims

Sensor unit ( 2 ) for detecting snow, in particular in a plant for the production of solar energy, characterized in that the sensor unit ( 2 ) at least a first and a second light sensor ( 7 . 8th ) for measuring a brightness, of which the first is arranged below a collecting surface or a collecting container and the second light sensor ( 8th ) is arranged so that no snow deposits on it or that its brightness measurement influencing snow from the second light sensor ( 8th ) is removable, and that from a comparison of the brightnesses measured by the light sensors, the presence of snow is recognizable.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the sensor unit ( 2 ) with at least one sensor ( 5 . 6 ) for determining precipitation, in particular with at least one humidity sensor equipped.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor unit ( 2 ) with at least one temperature sensor ( 5 ) Is provided.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 3, characterized in that the light sensors ( 7 . 8th ) and / or the humidity sensor ( 6 ) falls below one of the temperature sensor ( 5 ) measured temperature can be activated.

Sensor unit ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor unit ( 2 ) a heating element ( 9 ), which is activatable when falling below the predetermined temperature and / or in the presence of precipitate.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 5, characterized in that the heating element ( 9 ) is designed as a resistance heating wire, as a heating foil or as a board heater.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the first light sensor ( 7 ) the brightness of a first, through the heating element ( 9 heated portion of a collected or surface precipitation amount, and that the second light sensor ( 8th ) determines the brightness of a second, unheated portion of a collected or surface precipitation amount.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 7, characterized in that an evaluation unit ( 3 ) determines the presence of snow from a comparison of the brightness of the heated portion with the brightness of the unheated portion.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 8, characterized in that the evaluation unit ( 3 ) is a microprocessor unit.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the evaluation unit ( 3 ) transmits the result of the comparison to a monitoring system, in particular a remote monitoring system, for monitoring a system, in particular a photovoltaic system, or a building.

Sensor unit ( 2 ) according to one of claims 2 to 10, characterized in that the at least one moisture sensor ( 6 ) and / or the light sensors can only be activated if a temperature sensor ( 10 ) measures a temperature below a predetermined temperature.

Sensor unit ( 2 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that they comprise as an additional sensor an anemometer.

Sensor unit ( 2 ) according to one of claims 7 to 12, characterized in that the evaluation unit ( 3 ) comprises a weighing device.

Sensor unit ( 2 ) according to claim 13, characterized in that the weighing device comprises a strain gauge, a piezoelectric or a capacitive sensor.

Sensor unit ( 2 ) according to one of claims 8 to 14, characterized in that the of the evaluation unit ( 3 ) are transferable via a data transmission unit, in particular a radio network, to a monitoring system.

Sensor unit ( 2 ) according to one of claims 1 to 15, characterized in that the sensors ( 5 . 6 . 7 . 8th ) are arranged distributed repeatedly over different locations of the system.

Sensor unit ( 2 ) according to one of claims 1 to 16, characterized in that the light sensors ( 7 . 8th ) can be calibrated by comparing the brightnesses measured by them, in particular if no precipitate is present.

Sensor unit ( 2 ) according to one of claims 1 to 17, characterized in that the light sensors ( 7 . 8th ) are formed as photodiodes or as phototransistors.

Monitoring system, in particular remote monitoring system, in particular for monitoring a photovoltaic system, characterized characterized in that it is provided with a sensor unit ( 2 ) is equipped according to one of claims 1 to 18.