DE20016437U1 - Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes von Silos - Google Patents

Description

Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes von Silos

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes von Silos, insbesondere von Baustoff-Silos.

In der Bauindustrie werden die beim Gebäudebau benötigten Baustoffe zumindest ab mittleren Baustellengrößen in wiederbefüllbaren Silos bereitgestellt. Jeder Baustofflieferant oder auch Bauunternehmer - sofern er für die Baustoff-Versorgung in seinem Unternehmen selbst Sorge trägt - hat eine bestimmte Anzahl von Silos, die bestimmten Baustellen zugewiesen werden, dort verbleiben und nach teilweiser oder vollständiger Entleerung zur nächsten Baustelle oder zur Befüllungsstation zurückverbracht werden müssen.

Zu Dispositionszwecken ist es wichtig, daß die für die Organisation des Silo-Umlaufes verantwortlichen Personen möglichst genau über den Füllstand der einzelnen in Umlauf befindlichen Silos Bescheid wissen.

Bisher wurde der Füllstand von Silos, die vor Ort auf einer Baustelle im Einsatz waren, über die Entnahmemenge aus dem einzelnen Silo bestimmt. Solche Baustoff-Silos weisen nämlich an jeder Lagerkammer Fächerrad-Schleusen auf, die mit Zählwerken versehen sind. Über die Zählerstände kann die Entnahmemenge aus der jeweiligen Lagerkammer bestimmt und auf den Füllstand rückgerechnet werden.

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Bisher wurden die Zählerstände dieser Zählwerke vom Personal vor Ort an der Baustelle abgelesen und bei nächster Gelegenheit z. B. telefonisch an die Unternehmenszentrale gemeldet. Die dadurch entstehenden Übermittlungszeiten, unvermeidliche Ablese- und Übermittlungsfehler und eine beispielsweise aufgrund von Nachlässigkeiten unterbliebene Informationsübermittlung erschweren einen stets aktuellen und korrekten Kenntnisstand über die Füllstände der einzelnen Silos in der Zentrale, was eine flexible und kostenoptimierte Disposition über den Silo-Umlauf verhindert. Dies wiederum erschwert auch den effektiven und optimierten Umschlag von teilgefüllten Silos, was im Endeffekt zu einem erhöhten Transportaufkommen und in der Summe zu einer höheren Anzahl benötigter Silos für eine bestimmte Baustoff-Umsatzmenge führt.

Ausgehend von der geschilderten Problematik liegt der Erfindung die Aufgäbe zugrunde, eine Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes von Silos zu schaffen, mit deren Hilfe eine optimierte Disposition des Silo-Umlaufs ermöglicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die im Kennzeichnungsteil des An-Spruches 1 angegebenen Merkmale für Überwachungsvorrichtung gegeben. Demnach ist einerseits eine Basisstation mit einer Mobilfunkeinheit und einer zentralen Basis-Steuereinheit für die Ablaufsteuerung der Silo-Überwachung gegeben. An dieser Basisstation arbeitet das für die Silo-Disposition verantwortliche Personal.

Zum anderen ist an jedem Silo eine Füllstandserf assungs- und -Übermittlungseinrichtung vorgesehen. Diese weist eine eigenständige Silo-

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Steuereinheit zur Ablaufsteuerung der Vorgänge innerhalb der Füllstandserfassungs- und -Übermittlungseinrichtung auf. Zur Erfassung des Füllstandes ist jeder Lagerkammer des Silos ein Füllstandsdetektor zugeordnet, der mit der Silo-Steuereinheit gekoppelt ist. Schließlich ist in jeder Füllstandserfassungs- und -Übermittlungseinrichtung eine ebenfalls mit der Silo-Steuereinheit gekoppelte Mobilfunkeinheit vorgesehen, über die von der Silo-Steuereinheit aufbereitete Füllstandsdaten des Füllstandsdetektors zur Basisstation übermittelt werden können.

Aufgrund der vorstehend umrissenen grundsätzlichen Konfiguration der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist es für den Silo-Disponenten problemlos möglich, zu jedem gewünschten Zeitpunkt von seiner Basisstation aus telefonischen Kontakt mit der jeweiligen Füllstandserfassungs- und -Übermittlungseinrichtung an jedem Silo auf zunehmen und den aktuellen Füllstand abzurufen. Damit ist völlige Unabhängigkeit von vor Ort befindlichen Personen gegeben.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Überwachungsvorrichtung angegeben. Hervorzuheben ist dabei die optional vorgesehene Möglichkeit, die Füllstandserfassungs- und -Übermittlungseinrichtung mit einer Satelliten-gestützten Positionserkennungseinheit beispielsweise auf der Basis des GPS-Satelliten-Navigationssystems zu ergänzen. Damit kann von der Basisstation jederzeit nicht nur der Füllstand eines jeweiligen Silos, sondern auch dessen aktueller Standort abgerufen werden, indem mittels der Positionserkennungseinheit die Koordinaten des aktuellen Standorts ermittelt und entsprechend von der Silo-Steuereinheit aufbe-

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reitete Standort-Daten ebenfalls über die Mobilfunkeinheit zur Basisstation · übermittelt werden.

Zu den bevorzugten Ausführungsformen ist schließlich darauf hinzuweisen, daß die Füllstandserfassung nicht nur über die bereits erwähnten, aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannten Zählwerke an der Fächerrad-Schleuse, sondern alternativ oder zusätzlich auch durch einen den Füllstand direkt erfassenden Abstandssensor in jeder Lagerkammer erfolgen kann. Die direkte Erfassung hat den Vorteil, daß die tatsächlich vorhandene Füllmenge bestimmt wird. Bei der indirekten Übermittlung über die Fächerrad-Schleuse würden sich Unkorrektheiten ergeben, wenn beispielsweise die Schleuse betätigt wurde, ohne daß aufgrund von Verstopfungen Material hindurch gefördert wurde.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Überwachungsvorrichtung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematischer Übersichtsdiagramm über eine Überwachungsvorrichtung mit Basisstation und drei Silos, und

Fig. 2 ein Blockdiagramm der Füllstandserfassungs- und -übermittlungs-

einrichtung in dem Silo.
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Der grundsätzliche Aufbau der Überwachungsvorrichtung ist anhand von Fig. 1 zu erläutern. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Basisstationen

&Igr;, &Ggr; vorgesehen, die jeweils einen Personalcomputer 2 als zentrale Basis-Steuereinheit für die Ablaufsteuerung der Silo-Überwachung und ein GSM-Terminal 3 als Mobilfunkeinheit aufweist. Die Personalcomputer 2 sind in üblicher Weise mit einem Bildschirm 4 und einer Tastatur 5 versehen. Das GSM-Terminal weist ein Modem 6 mit entsprechender Antenne 7 für die Mobilfunkverbindung auf. In dem Personalcomputer 2 sind zur Ablaufsteuerung ein entsprechendes Kommunikationsprogramm, eine Datenbank für die verschiedenen Silos und entsprechende Datenbankapplikationen implementiert.

Die von den Basisstationen 1' praktisch beliebig weit entfernt aufgestellten Silos 8, 8', 8" werden in üblicher Weise per Lkw an eine Baustelle im liegenden Zustand verfrachtet und dort dann aufgestellt. In dem Diagramm gemäß Fig. 1 sind diese Silos 8, 8', 8" als Ein-Kammer-Silos dargestellt, jedoch können diese auch zwei oder mehr Kammern aufweisen. In jeder Lagerkammer 9 ist das Füllgut 10 mit einem bestimmten Füllstand FS untergebracht. Entnommen wird das Füllgut 10 über eine Fächerrad-Schleuse 11, die unten am trichterförmigen Entnahmestutzen 12 der Lagerkammer 9 angeordnet ist.

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In Fig. 1 ist die jeweilige Füllstandserfassungs- und -Übermittlungseinrichtung mit ihren wesentlichen Komponenten blockdiagrammartig am Silo 8 dargestellt. Ein z. B. an einem Standfuß 13 angeflanschter Steuerkasten 14 nimmt die als Ganzes mit 15 bezeichnete Silo-Steuereinheit auf, die im folgenden noch näher erörtert wird. Zu der Füllstandserfassungs- und -Übermittlungseinrichtung gehören noch eine GSM-Antenne 16 der Mobilfunkeinheit 17 (Fig. 2) sowie eine GPS-Antenne 18 der Satelliten-

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gestützten Positionserkennungseinheit 19 (Fig. 2). Beide Antennen 16, 18 sind auf dem Deckel 20 des Silos 8, 8', 8" montiert.

Ferner ist auf der Innenseite des Deckels 20 ein Ultraschallsensor 21 angeordnet, der den Abstand a zur Oberfläche 22 des Füllgutes 10 bestimmt. Diese Ultraschallsensoren 21 senden zyklisch einen kurzen, hochfrequenten Schallimpuls aus, der von der Oberfläche 22 reflektiert und wieder empfangen wird. Über die Schall-Laufzeitmessung wird dann der Abstand a bestimmt. Diese kommerziell verfügbaren Sensoren 21 erlauben Entfernungsmessungen von wenigen cm bis in den Bereich von 10 m, wobei eine Detektion der Oberfläche 22 auch durch staubige Luft oder Farbnebel hindurch möglich sind. Auch dünne Ablagerungen auf der Sensormenbram beeinträchtigen die Sensorfunktion nicht, wodurch sie besonders gut für den Einsatz in Baustoff-Silos geeignet sind.

Der Aufbau der Füllstandserfassungs- und -Übermittlungseinrichtung FE kann detaillierter anhand von Fig. 2 erläutert werden. Kernstück der Silo-Steuereinheit 15 - „Silo-Steuereinheit", da sie die zentrale Steuereinheit der am Silo angeordneten Füllstandserfassungs- und -Übermittlungseinrichtung FE ist - ist ein MikroController 23, der über ein Netzteil 24 mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Netzteil 24 kann wiederum über einen externen Anschluß mit einer Betriebsspannung von z. B. 12 V versorgt werden, die bei aufgestelltem Silo von dessen Stromversorgung beispielsweise für die Elektromotoren der Fächerrad-Schleuse 11 abgezweigt wird. Während des Transports des Silos erfolgt eine Spannungsversorgung über eine im Steuerkasten 14 untergebrachte Batterie 26, die über eine Akku-Ladeschaltung 27 bei angeschlossenem Silo 8 geladen werden kann. Für die Versorgung

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des Netzteils 22 aus der Batterie 26 ist ein Wandler 28 zwischen diesen beiden Bauteilen eingeschaltet.

In Fig. 2 ist der Ultraschallsensor 21 über eine analoge Schnittstelle 29 mit dem Mikrocontroller 23 verbunden, wobei Life-Zero-Meßströme mit einem Pegel von 4 bis 20 mA für die Übermittlung eines für den Abstand a repräsentativen Signals vom Ultraschallsensor 21 zum Mikrocontroller über die Signalleitung 30 sorgen. Im Mikrocontroller 23 werden daraus entsprechende Füllstandsdaten aufbereitet.

Als Alternative für die Erfassung des Füllstandes FS an Füllgut 10 im Silo 8 können auch Informationen von Fächerrad-Sensoren 31 in Form von Induktivgebern herangezogen werden. Über entsprechende Signalleitungen 32 werden bei Betätigung der Fächerrad-Schleuse 11 entsprechende Zählimpulse zum Mikrocontroller 23 geführt, der daraus die entnommene Menge und wiederum entsprechende Füllstandsdaten berechnet. Auch ist es möglich, die üblicherweise bei bekannten Silos bereits vorhandenen Zählwerke 33 für die Betätigungszyklen der Fächerrad-Schleuse 11 entsprechend elektronisch abzufragen und dem Mikrocontroller 23 deren Zählerstand über Signalleitungen 34 zu übermitteln.

Die GPS-Antenne 18 ist Teil der erwähnten Satelliten-gestützten Positionserkennungseinheit 19 - einem sogenannten GPS-Interface - das über eine serielle Schnittstelle RS 232 mit dem Mikrocontroller 23 gekoppelt ist. In bekannter Weise kann die Positionserkennungseinheit 19 über einen Kontakt mit dem GPS-System Daten zur Verfügung stellen, mittels derer

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die Koordinaten des aktuellen Standortes eines jeden Silos 8, 8', 8" ermittelbar sind.

Die vom Mikrocontroller 23 aufbereiteten und ermittelten Daten über den Füllstand FS im jeweiligen Silo 8 - ggf. selektiert nach unterschiedlichen Lagerkammern in dem Silo - und über die Standortkoordinaten können über die Mobilfunkeinheit 17- einem sogenannten GSM-Modul - auf Anforderung durch die Basisstation 1, 1' und/oder turnusmäßig in vorgegebenen zeitlichen Abständen durch Übermittlung einer Kurznachricht im sogenannten SMS-Dienst des Mobilfunk-Netzbetreibers an die Basisstation 1, 1' gesendet werden.

Die Art der übermittelten Daten und die entsprechende variable Auswertbarkeit ist in Fig. 1 bildlich angedeutet. Von einer ersten Basisstation 1, die beispielsweise der für die Disposition des Silo-Umlaufes verantwortlichen Person zugeordnet ist, können die Füllstände in Prozentangaben verschiedener Silos abgefragt werden. Von einer zweiten Basisstation &Ggr;, die beispielsweise in der Abrechnungsabteilung des Unternehmens steht, kann die Entnahmemenge aus einem bestimmten Silo zeitlich aufgelöst abgerufen · und für die Abrechnung zur Verfügung gestellt werden. Die Kommunikation erfolgt - wie mehrfach erwähnt - über das international übergreifende GSM-Netz, das auf einzelnen Stationen 37 und GSM-Umsetzern 38 beruht.

Claims (8)

1. Überwachungsvorrichtung zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes von Silos, insbesondere von Baustoff-Silos, gekennzeichnet durch

- eine Basisstation (1, 1') mit einer Mobilfunkeinheit (3) und einer zentralen Basis-Steuereinheit (2) für die Ablaufsteuerung der Siloüberwachung, und

- eine jeweils einem Silo (8, 8', 8") zugeordnete Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung (FE) mit

- einer Silo-Steuereinheit (15) zur Ablaufsteuerung innerhalb der Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung (FE),

- einem jeder Lagerkammer (9) des Silos (8, 8', 8") zugeordneten, mit der Silo-Steuereinheit (15) gekoppelten Füllstandsdetektor (21, 31, 33) zur Erfassung des Füllstandes (FS) in dieser Lagerkammer (9), und

- einer ebenfalls mit der Silo-Steuereinheit (15) gekoppelten Mobilfunkeinheit (17) zur Übertragung von der Silo-Steuereinheit (15) aufbereiteten Füllstandsdaten des Füllstandsdetektors (21, 31, 33) zur Basisstation (1, 1').

2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung zwischen der Basisstation (1, 1') und der jeweiligen Füllstandserfassungs- und -übertragungseinrichtung (FE) des mindestens einen Silos (8, 8', 8") über den Kurznachrichten-Dienst des Mobilfunknetzes (17) erfolgt.

3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandserfassungs- und -übertragungseinrichtung (FE) jedes Silos (8, 8', 8") eine Satelliten-gestützte Positionserkennungseinheit (19) zugeordnet ist, mittels derer die Koordinaten des aktuellen Standortes eines jeden Silos (8, 8', 8") ermittelbar und entsprechend von der Silo-Steuereinheit (15) aufbereitete Standort-Daten über die Mobilfunkeinheit (17) zur Basisstation (1, 1') übermittelbar sind.

4. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Positionserkennungseinheit (19) auf Basis des GPS-Satelliten- Navigationssystems.

5. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandssensor des jeweiligen Silos (8, 8', 8") durch einen oberhalb der jeweiligen Lagerkammer (9) angeordneten Abstandssensor, insbesondere Ultraschallsensor (21) gebildet ist.

6. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandsensor des jeweiligen Silos (8, 8', 8") durch einen mit einer Fächerrad-Schleuse (11) an jeder Lagerkammer (9) des Silos (8, 8', 8") kooperierenden Impulsgeber (31) und/oder Zähler (33) gebildet ist.

7. Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine netzunabhängige Stromversorgung (26) vorgesehen ist.

8. Silo, insbesondere Baustoff-Silo (8, 8', 8") mit einer Füllstandserfassungs- und -übermittlungseinrichtung (FE) zur Fernabfrage-Erfassung des Füllstandes mit den Merkmalen mindestens eines der Ansprüche 1 bis 7.