WO2019144995A1 - Device and method for an energy-autonomous detection and transmission of vibration measurement data and system state information, and use thereof - Google Patents
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- WO2019144995A1 WO2019144995A1 PCT/DE2019/100061 DE2019100061W WO2019144995A1 WO 2019144995 A1 WO2019144995 A1 WO 2019144995A1 DE 2019100061 W DE2019100061 W DE 2019100061W WO 2019144995 A1 WO2019144995 A1 WO 2019144995A1
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- 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
- G01F23/28—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
- G01F23/296—Acoustic waves
Definitions
- the present invention relates to a device and a method for self-sufficient detection of vibration measurement data on a device to be measured, for example, on a container, wherein by means of a communication module an energy self-sufficient wireless transmission of the vibration measurement data or system state information based on an evaluation of the vibration measurement data can be carried out, in particular in each case over comparatively long periods of several months or even years. In this way, system state information can be provided energy self-sufficient and wireless, in the sense of a remote diagnosis.
- the present invention also relates to a corresponding use.
- the invention relates to an apparatus and a method according to the preamble of the respective independent claim.
- the monitoring box usually provided for overseas containers in shipping can be cited.
- position data can use it
- system states such as "container open” or the time of system changes are recorded and archived.
- the arrangement on the container takes place in particular in the region of the door in order to be able to detect an actuation of the door in a mechanical manner.
- measures have already been taken to reduce the energy requirements of the sensor, or to allow self-sufficient desserts of energy from the environment, for example by means of solar modules. Such measures can be summarized, for example, under the keyword "Micro Energy Harvesting".
- a more or less autonomous mode of operation is nowadays already feasible in some cases, if a recharge can take place over a period of, for example, ten hours and a light irradiation of 20,000 lux (corresponding to the light irradiation on a covered summer day).
- WO 2005/066592 A1 describes a device for evaluating ultrasonic waves that must be generated artificially in a container wall. For the detection of fluid levels, the
- Container wall forwarded and detected after a certain distance. Depending on the level results in a specific way of forwarding the vibrations in the container wall.
- the distance should be as far as possible at least approximately full, and the propagation direction should be in the vertical direction.
- the type of detection is determined by the sensors used (so-called “vibration-to-signal transducer” or “air transducer", for example, pulsed laser and
- Magnetic coils called usable sensors). The detection is carried out in particular based on the amplitudes of the vibrations, wherein two sensors are attached to a lid of the container.
- WO 2012/158371 A2 describes a method for analyzing acoustic sound responses from a container, for determining the fill level in the container. In this case, a specific sound pattern is generated by means of a plurality of sensors in relative arrangement to one another. The evaluation can be carried out in particular in an optical manner.
- WO 2017/137832 A1 describes camera sensors for detecting the fill level in containers, which, thanks to visual contact with the container interior, can visually create a 3D model thereof in comparatively high quality.
- JP 2016-020883 A describes a system of self-powered sensors for monitoring and diagnosing the condition of a building or other large structure and in particular ensuring a sufficient power supply of all sensors.
- the energy supply is via a solar cell.
- WO 2014/108206 A1 describes a self-sufficient sensor system with sensor, transmitter unit, self-sufficient energy source and control unit. The latter regulates the performance of measurements and the
- the current energy generated by the energy source is taken as the basis for the regulation.
- measurements are stopped.
- a decoupling can be done by the network.
- a related measure is to first charge a capacitor by means of the solar module in order to provide a minimum charge pulse for charging the battery can. This measure is also realized to avoid self-discharge (so-called "trickle charging").
- the object is to provide a device and a method with which self-sufficient measurements and diagnoses on devices, machines, installations or devices of any kind can be facilitated, based on a recording and evaluation of vibration data. It is also an object to configure the device and the method such that little maintenance is required on the device or on the device to be monitored, and that a high degree of self-sufficiency of the measuring technology can be ensured. Last but not least, it is an object to provide apparatus and methods for a wide range of applications, in particular also with regard to level measurement with a high degree of self-sufficiency, in particular on containers.
- An energy self-sufficient vibration measuring device for energy self-sufficient acquisition of vibration measurement data on a device to be measured, in particular on a container, with at least one energy storage for self-sufficient energy supply of the vibration measuring device, in particular over a self-sufficient energy period of at least six months or optionally at least five years, and equipped with at least one energy absorption unit for feeding energy harvested from the environment into the energy store, and further equipped with at least one communication module coupled to the energy store for energy-autonomous wireless transmission of the
- Vibration measurement data based on at least one communication protocol, in particular from the group of LP WAN (Low Power Wide Area Networkj protocols, in particular based on SigFox and / or NBIoT.
- LP WAN Low Power Wide Area Networkj protocols, in particular based on SigFox and / or NBIoT.
- the vibration measuring device is set up for
- Body vibration measurement data (data regarding vibrations or vibrations of bodies, in particular structure-borne noise) is recorded on a solid surface of the device to be measured, wherein the
- Vibration measuring device has a computing unit and is further adapted for energy self-sufficient evaluation of the detected body vibration measurement data with regard to at least one system state of the device to be measured, in particular with regard to a system state in an area bounded by the device interior volume, in particular with regard to a level of liquid or solids in Interior volume, especially designed for evaluation exclusively based on the
- Body vibration measurement data This provides a high degree of self-sufficiency in monitoring the corresponding facility.
- the detection of body vibrations can be carried out in particular as reactive detection in response to external effects / causes of the body vibrations.
- a detection of vibrations can take place, for example during filling (impact impulses) and / or when opening a container (in particular also vibrations caused by opening / closing a flap of the container).
- This vibration or vibration measured value can be evaluated for determining the fill level (liquid and / or solids), in particular also by means of self-learning algorithms.
- the diagnosis can optionally already based on an evaluation exclusively the
- Vibrations / vibration emissions occur, which occur during manual operation of the container and / or when filling with fluids or solids. Active generation of certain vibration patterns or vibrations is not required. In other words, the vibration measuring device may remain passive in terms of vibration propagation. This reduces the complexity of the measuring arrangement and also allows a high degree of self-sufficiency. Since the measurement is based on externally generated vibration, e.g. caused by throwing in solids (e.g., bottles, glass, paper, mixed waste), the process can be carried out without its own active stimulation / vibration generation. The vibration measuring device is only active for detecting oscillations or vibrations and for transmitting data.
- a measurement of strength, frequency and / or duration of the body vibrations or the vibrations can take place.
- the device may be configured to detect the movements of the substances when filling the container with the substances, in particular in a mounting position of the device on a lid of the container.
- an optical and / or acoustic detection unit in particular a camera device may be provided, in particular for the initial, one-time training of at least one self-learning algorithm.
- An optical and / or acoustic detection can be provided in an application-specific manner in addition to the detection of the vibration measurement data.
- the evaluated data can then be transmitted based on a low-energy communication technology, in particular time-controlled and / or event-controlled.
- a low-energy communication technology in particular time-controlled and / or event-controlled.
- Communication protocol may in particular be based on a LoRaWAN (Long Range WAN) protocol.
- LoRaWAN Long Range WAN
- energy-intensive types of measurement data acquisition can be dispensed with, and also the transmission can take place in an energy-optimized manner.
- the accurate, but energy-intensive ultrasound technology does not have to be used.
- one of the already proven, accurate measurement technologies may be additional or e.g. for calibration purposes or when installing and
- the vibration measuring device is preferably understood to mean a device which functions separately from any auxiliary means and which is set up both to record the measured data and to evaluate and transmit it.
- self-sufficient energy is understood to mean a functioning without supply of energy from third parties or other devices.
- harvesting of energy from the environment can be carried out by the device itself, in particular by means of solar modules.
- body vibration does not involve vibration of fluids caused by acoustic sound.
- a body vibration may include a vibration caused by acoustic sound or vibration of a solid (structure-borne sound).
- body vibration measurement data are the data characterizing the body vibrations. Therefore, body vibration measurement data are also those data which are obtained and evaluated as measurement data from the vibrations of bodies which generally occur in the respective application and optionally also from the associated noise developments (sound emission), which can also cause a corresponding body vibration.
- the device to be measured is preferably any means (in particular open or closed container) for receiving substances or for the arrangement of e.g. Understand machine elements that defines an internal volume, which internal volume can also form a certain resonance volume.
- the communication module By means of the communication module, a transmission of the body vibration data over the self-sufficient period, in particular at predefined times, and / or as a function of an energy content of the accumulator.
- the communication module may be configured to communicate based on a plurality of protocols, in particular including at least SigFox and NBIoT.
- the communication module can be set up to use at least one narrow-band wireless communication standard, in particular several LP WAN (Low Power Wide Area Network) standards. LP-WAN standards are characterized by low bandwidth and low power consumption.
- Sigfox is based on LoRaWAN (Long Range WAN) technology.
- NBIoT uses existing mobile technology, in particular LTE technology.
- the Sigfox technology is used in particular for the transmission of comparatively small amounts of data and has already been used for some time for e.g. Modules used the location of
- Connection with the detection and processing or transmission of relatively complex data / data sets can be used, in particular by means of the vibration measuring device, a preprocessing of Schwingungsroh stylist with respect to a preselection and optionally also
- the body vibration measurement data may have been produced in an internal volume of the device to be measured, in particular during / through the insertion or filling of contents.
- the resulting vibrations propagate in the inner volume and are transmitted to the wall.
- By detecting (body) vibrations in the wall can be deduced the state in the internal volume.
- a corresponding correlation can be optimized in particular also with the aid of self-learning algorithms.
- the vibration measuring device has at least one energy absorption unit (harvesting module) configured for feeding energy harvested from the environment into the energy storage device (accumulator).
- the harvesting module preferably has at least one module from the following group: Solar module (comprising at least one solar cell) arranged to feed energy harvested from natural and / or artificial light radiation; piezoelectric module.
- the system state is preferably a state from the following group: operating state (eg full load operation, partial load operation, off, open, partially open, closed), noise behavior (normal expected standard noise, increased noise emission), level (in particular empty, partially filled, filled up to a predefinable threshold, more than 3/4 filled, full), power supply.
- operating state eg full load operation, partial load operation, off, open, partially open, closed
- noise behavior normal expected standard noise, increased noise emission
- level in particular empty, partially filled, filled up to a predefinable threshold, more than 3/4 filled, full
- System state can also be characterized by several types of these states: e.g.
- Operating condition e.g., open flap container
- level e.g., level
- noise behavior e.g., noise behavior
- a sensor for detecting the position of the flap may be provided on the container, which sensor is in communication with the vibration measuring device or integrated therein.
- the fill level can refer to a fill level in an inner volume bounded by the device to be measured, in particular to a fill level in a completely hollow cavity.
- the device may have any geometry.
- the device may consist of any material, for example with metallic wall or plastic wall.
- the contents may have any composition and be solid and / or liquid.
- a vibration can be detected, in particular, when an external excitation occurs, e.g. by opening or closing a lid or filler neck, or controlled by a controllable actuator (vibration generator).
- the SigFox communication protocol is a communication protocol based on ultra-narrowband technology, also known as LPWAN (low-traffic network), which enables radio connectivity for the Internet of Things (IoT), in particular independently of existing networks.
- LPWAN low-traffic network
- the arithmetic unit can be provided separately (in the manner of a downstream computer system, in particular decoupled from the acquisition of the measurement data), or be integrated into a sensor system for acquiring the measurement data.
- the self-powered device is arranged according to the invention to carry out the detection and evaluation independently of any artificially actively excited, induced vibrations or oscillations. An energy supply to the active, artificial generation of vibrations or sound is therefore not required according to the invention.
- the device according to the invention or the method according to the invention can also have at least one acoustic vibration sensor, or it can be a detection and evaluation of acoustic
- comparative measurements can also be carried out, in particular ultrasound measurements or evaluations.
- a short time interval is used at the very beginning of the commissioning.
- a neural network can be trained, in particular in the form of a one-time training of algorithms, initially in a data logger phase.
- the vibration measuring device is set up for energy-autonomous reactive detection of the vibration measurement data with respect to vibration propagation passive
- the energy self-reactive detection can without active / active
- At least one of the aforementioned objects is achieved by an energy self-sufficient vibration measuring device configured for self-sufficient detection of energy
- Communication module configured for energy self-sufficient wireless transmission of the vibration measurement data based on at least one communication protocol from the group of LP-WAN protocols, in particular based on SigFox and / or NBIoT; wherein the vibration measuring device is set up for self-sufficient detection and transmission of the vibration measurement data in the form of Body vibration measurement data recorded on a solid surface of the device to be measured, wherein the vibration measuring device is set up for energy self-reactive detection of the
- Vibration measurement data with respect to vibration propagation passive vibration measuring device wherein the vibration measuring device has a computing unit and is further adapted for energy self-sufficient evaluation of the detected body vibration measurement data with respect to a level of liquid or solids in an area bounded by the device interior, in particular designed for evaluation exclusively based on the body vibration measurement data.
- This embodiment is especially advantageous for level measurement.
- the vibration measuring device has a mechanical interface designed as a body vibration coupling (designed for stationary mounting or for stationary coupling to the device or to a fastening point of the device provided for this purpose) and is configured to detect the body vibration measurement data in a non-optical manner (By solid state contact or by the transmitted due to solid contact vibrations), in particular exclusively in a non-optical manner via the body vibration coupling or corresponding, in connection with the body vibration coupling sensor, especially in a mounting position outside of the solid surface For example, on a container or container or
- a clutch is preferably arranged for forwarding
- the body vibration coupling is adapted to be in solid state contact with the device to be measured.
- the vibration measuring device may have at least one connected to the body vibration coupling body vibration sensor, in particular in a rigid arrangement, optionally integrated into the body vibration coupling. This allows detection with minimal dissipation or minimized losses, with minimized attenuation. This can increase the accuracy or even expand the field of application, in particular also with regard to weak vibrations or with respect to devices / containers which are e.g. only be filled with materials of comparatively small mass (e.g., paper, cardboard).
- the vibration measuring device is designed to detect body vibration measurement data by means of the body vibration coupling in a solid-body contacting arrangement on the outside of the device, outside of an interior volume defined by the device, in particular without a view of the interior volume, in particular on a wall of the device. This not least provides a high degree of flexibility with regard to the arrangement or with regard to the monitored
- the body vibration coupling has a body vibration guide surface adapted for the material-fit, in particular adhesive Fixiemng on the device. This can optimize the interface.
- the body vibration coupling has a body vibration guide surface adapted for the material-fit, in particular adhesive Fixiemng on the device. This can optimize the interface.
- the body vibration coupling has a body vibration guide surface adapted for the material-fit, in particular adhesive Fixiemng on the device. This can optimize the interface.
- the body vibration coupling has a body vibration guide surface adapted for the material-fit, in particular adhesive Fixiemng on the device. This can optimize the interface.
- the body vibration coupling has a body vibration guide surface adapted for the material-fit, in particular adhesive Fixiemng on the device. This can optimize the interface.
- the body vibration coupling has a body vibration guide surface adapted for the material-fit, in particular adhesive Fixiemng on the device. This can optimize the interface.
- the body vibration coupling has a body vibration guide surface adapted for the material-fit,
- Fastening means adapted for reversible positive and / or non-positive mounting on the device. This too can optimize the interface to the device.
- the body vibration coupling comprises fastening means comprising at least one screw connection. This provides a robust connection and great freedom of fixation on the device.
- the body vibration coupling comprises fastening means comprising at least one rivet, in particular blind rivet (see Pop rivet). It has been found that a rivet can easily ensure a very stable, surface contacting attachment. This type of attachment also has the advantage that body vibrations are hardly or not noticeably dissipated.
- the body vibration coupling comprises fastening means comprising at least one irreversible or reversible adhesive bond. It has been shown that a bond is very easy to perform. A bond provides in particular also the advantage that the attachment point can be largely freely selected, and that no holes or the like are required on the device.
- the body vibration coupling has an at least sectionally planar, planar body vibration guidance surface arranged for the areal absorption and transmission of body vibrations of the device, in particular geometrically corresponding to the device.
- the body vibration coupling has a body vibration guidance surface configured for surface contacting of the device. This allows each a suitable coupling.
- the body vibration guide surface is rigidly connected to at least one attachment means of the body vibration coupling. This can optimize the recording and transmission of the vibrations.
- the vibration measuring device is set up for self-sufficient detection and evaluation of body vibration measurement data from vibrations or vibrations of the body Device, in particular of vibrations with respect to at least two spatial axes, preferably from
- the body vibration clutch is configured to detect the body vibration measurement data from vibrations with respect to at least two spatial axes, preferably vibrations with respect to all three spatial axes, non-optically via the body vibration clutch and at least one with the body vibration clutch rigidly connected
- Body vibration sensor in particular a body vibration sensor with sensitivity in all three spatial axes, in particular microelectromechanical (MEMS-based) body vibration sensor.
- MEMS-based microelectromechanical
- the sensitivity with respect to all three spatial axes also has the advantage that metrological redundancy is not necessarily required. This also allows robustness and cost efficiency.
- the body vibration sensor may be e.g. be connected by means of rigid, non-damping connecting means or connectors with the body vibration coupling or integrated or embedded therein.
- the vibration measuring device has at least one
- Body vibration sensor in particular an accelerometer, in particular in a relative arrangement for body vibration coupling or in a rigid relative arrangement to Whyschwingungsleit Structure, in particular coupled by means of a rigid connecting element (in particular with minimized damping, for example, a metallic connecting element).
- the vibration measuring device has at least one
- Body vibration sensor in particular an accelerometer set up to detect the
- Body vibration measurement data with respect to at least two spatial axes, preferably with respect to all three spatial axes.
- the accelerometer need not necessarily be arranged in a specific relative position in the sensor or relative to the mounting position or coupling point or attachment point;
- Accelerometer should not be embedded in a predefined way in the sensor. Also do not have to
- the evaluation can be focused on a temporal change of the measured values, ie on an analysis of temporal changes and difference measured values.
- the time interval is not fixed, it can refer to a single filling process, or even to a period of several hours, days, weeks or months.
- an accelerometer or acceleration sensor can be provided in particular:
- the vibration measuring device has at least one body vibration sensor comprising a sound conversion unit, in particular a MEMS microphone.
- a sound conversion unit in particular a MEMS microphone.
- the energy absorption unit comprises at least one solar module and / or at least one piezoelectric module.
- the supply of energy may also be caused by ambient light or e.g. take place during relative movements.
- the vibration measuring device in particular the computing unit is set up, the manner of the transmission, in particular times for the transmission, in
- the arithmetic unit is set up to define a transmission interval based on the energy provided by the energy absorption unit and / or based on a state of charge of the energy store.
- the state of charge is an energetic state of the energy store, wherein the state of charge is defined based on a subdivision according to the following group: empty, state of charge at least sufficient for transmission, state of charge at least sufficient for detection and / or evaluation, state of charge at least sufficient for maintenance (connectable), full.
- the vibration measuring device has a light sensor and is set up to quantify the amount of energy provided by the energy absorption unit or the energy flow into the energy store. This facilitates setting and optimizing the operating state of the vibration measuring device, also as a function of current environmental influences.
- the arithmetic unit is set up to adapt a transmission interval as soon as the voltage applied to the energy store changes, in particular by setting a change rate for the voltage over the distance to a predefined / predefinable target voltage
- Transmission interval is given. This optimizes the use of available energy and operation as a function of available energy.
- the vibration measuring device is set up in a
- the arithmetic unit is set up, based on a charge measurement, in particular by means of a Coulomb counter, to carry out an input / output calculation in the manner of an energy balance on the energy store. This also allows for energetic optimizations, thereby increasing the level of autarky.
- the transmission interval (Advertisement Interval, AI) does not have to be firmly defined, but can iteratively be adapted to the energy (energy content) provided by means of the energy absorption unit or the energy store.
- a light sensor can also be used, in particular to measure the energy that is produced in the energy absorption unit.
- Energy storage voltage to be measured from which the state of charge / energy content can be determined.
- the AI can be adjusted (shortened or extended) when the voltage changes.
- the distance to the target voltage can be used to specify a rate of change with which the AI is adjusted.
- the vibration measurement device may be placed in a deep sleep mode, or at least the transmission may be suspended, in particular until a time when energy is re-injected into the energy storage.
- the vibration measuring device is set up, the transmission in an energy demand optimized, as "non-connectable" defined state (active state without
- the vibration measuring device is set up to switch into a "connectable" state for configuration (condition with possibility of maintenance), in particular as a function of a current energy content of the energy absorption unit, in particular out of a deep sleep mode.
- the vibration measuring device comprises a light sensor and is set to switch to a predefined / predefinable threshold value during irradiation in a "connectable" state, in particular for a predefined period of time, in particular as a function of a current energy flow from the energy absorption unit.
- the vibration measurement device is arranged to switch from a deep sleep mode to a connectable state in response to at least one external influence, wherein the external influence is defined / definable at least from the following group: non-contact activation through a magnetic field, NFC
- the vibration measuring device transmits / transmits the corresponding signal (advertisement), in particular in a state defined as "non-connectable". If the vibration measuring device is to be configured, that is to say placed in the "connectable" state, in which state a higher energy requirement exists, the light sensor can be irradiated by means of an artificial energy source, eg by means of the flashlight of a smartphone. Only when a defined lighting limit is exceeded, the vibration measuring device is set in the "connectable” state and remains in this state, for example for a minute or as long as a device is connected to it.
- the state of the vibration measuring device is to be understood as a state which is adjustable and can be decisive for the adjustable operating behavior of the vibration measuring device
- the state of the vibration measuring device is defined, for example based on a subdivision according to the following group:
- the vibration measuring device can each be set up or be adjustable for at least one of the following steps: detection, evaluation, transmission.
- an energy requirement state can be set, which energy requirement state can be a specification for the way of feeding energy and / or the manner of detecting, evaluating and / or transmitting steps, in each case adjustable by means of the arithmetic unit or by means of a corresponding computer program product or a corresponding control unit. For example, at least three for the level measurement
- Energy demand states defined, and the (operating) state of the vibration measuring device is adjustable depending on the respective state of charge. This can avoid that the energy storage is unfavorably discharged for measurements / transmissions, which may not even be necessary. This in turn increases autarky.
- Vibration measuring device set up for energy self-sufficient recording of vibration measurement data on a container, with an energy storage for self-sufficient energy supply of the vibration measuring device over a self-sufficient energy period of at least six months or even several years, and equipped with an energy absorption unit for feeding energy harvested from the environment into the energy storage, and further comprising a communication module coupled to the energy store for energy-autonomous wireless transmission of the vibration measurement data based on at least one communication protocol from the group of LP-WAN protocols; wherein the vibration measuring device is set up for self-sufficient detection and transmission of the vibration measurement data in the form of body vibration measurement data recorded on a solid surface of the device to be measured, wherein the vibration measurement device is adapted for self-sufficient reactive detection of
- Vibration measurement data with respect to vibration propagation passive vibration measuring device ie without active / active generation / generation of vibrations, wherein the vibration measuring device has a computing unit and is further configured for energy self-sufficient evaluation of the detected
- Body vibration measurement data with regard to a level of liquid or solids in an area bounded by the device interior volume, in particular exclusively based on the
- Body vibration sensor in particular an accelerometer and is adapted to detect the body vibration measurement data from vibrations of the container with respect to at least two spatial axes x, y, z, preferably from vibrations with respect to all three spatial axes, in a non-optical manner, wherein the vibration measuring device, in particular the arithmetic unit is preferably also set up, the manner of the transmission, in particular times for the transmission and / or a transmission interval, in Define dependence on the energy content of the energy storage and / or the energy flow in the energy storage. This provides many of the aforementioned benefits.
- a device in particular a container, with at least one energy-self-sufficient, previously described vibration measuring device attached to it, wherein the vibration measuring device is arranged on the outside of a wall of the container
- the Device is attached, in particular without visual contact in a wall bounded by the inner volume.
- the facilities may independently request a service, e.g. an emptying or a diagnosis or repair. This not least reduces the
- a most advantageous position on the outside of the device can be selected individually depending on the application.
- At least one of the aforementioned objects is also achieved by a method for energy self-sufficient operation of a vibration measuring device for energy self-sufficient provision of
- System state information in particular level information, with respect to at least one of several system states of a device to be measured, in particular a container, by energy self-sufficient detection of body vibration measurement data at the device, in particular by means of a previously described self-powered vibration measuring device, wherein a self-sufficient power supply is provided for the purpose of providing the system state information by using at least one
- the body vibration measurement data are transmitted energy self-sufficient wireless.
- the detection can take place in a non-optical manner via a mechanical interface comprising a body vibration coupling, via which the vibrations can be forwarded as undamped as possible without dissipation.
- the evaluation takes place in particular taking into account a temporal
- the system of device and vibration measuring device can be regarded or defined as a vibration system, in which vibration system, the mechanical Intersection between the device and the vibration measuring device can be regarded as a constant, that is, as in terms of the propagation of vibrations or (body) sound not further noteworthy interface.
- the vibration measuring device can resonate with the device or detect (body) sound waves independently, so that the evaluation on the evaluation of temporal
- Absolute measurement data can be neglected or, compared to relative measurement data, at least subordinate to the evaluation.
- the detection is reactive with respect to vibration propagation passive vibration measuring device without active generation of vibrations. This provides a particularly high degree of self-sufficiency.
- the body vibration measurement data are detected in a non-optical manner, in particular exclusively in a non-optical manner, in particular by means of at least one
- the body vibration measurement data are detected by means of the body vibration coupling in a body contacting arrangement on the outside of the device, outside of an interior volume bounded by the device, in particular without view into the interior volume.
- the body vibration coupling in a body contacting arrangement on the outside of the device, outside of an interior volume bounded by the device, in particular without view into the interior volume.
- Body vibration measurement data mitels detected by at least one vibrationally conductive connection to the device coupled body vibration sensor. This provides each of the aforementioned advantages.
- the self-sufficient detection is performed in a time interval of at least ls. This also allows the detection of a time course.
- the self-sufficient detection is performed in a time interval of a maximum of 10 seconds.
- the self-sufficient energy acquisition is carried out at individual time intervals of a few seconds in each case, in particular 1 to 10 s, over a period of at least 1 to 6 days, weeks or months. This enables a resource-saving mode of operation.
- a difference can also be facilitated by the fact that the individual time intervals are only a few seconds apart. For example, if a container is filled with empties (e.g., bottles) for a period of 30 seconds, the detection may be e.g. in three individual time intervals of 3s each in a comparatively small time interval of e.g. only 5s.
- the energy-autonomous detection is initiated in a situation-initiated manner by at least one body vibration sensor of the vibration measurement device, in response to
- the evaluation comprises a difference formation between the second
- Body vibration measurement data This provides good resilience of the readings even under adverse conditions.
- a decay behavior of the body vibrations is evaluated, in particular in a time interval of at least 2.5 s (seconds). This can extend the scope of the analysis.
- a reaction time of the body vibration sensor in the range of 2 ms can be expected, ie a time which is required for switching from simple monitoring (in particular standby mode) with respect to incident vibrations into an operating mode for acquiring / recording the vibration data.
- the energy-autonomous transmission takes place in each case after a time interval which is defined as a function of the current energy content of the energy store
- the detection takes place by means of at least one body vibration sensor, in particular an accelerometer, arranged for detecting the body vibration measurement data with respect to at least two spatial axes, preferably with respect to all three spatial axes.
- the detection also takes place by means of a sound conversion unit, in particular by means of a MEMS microphone.
- the energy is fed into the energy store by means of a solar module and / or a piezoelectric module of the energy absorption unit.
- Embodiment the manner of the transmission, in particular times for the transmission, depending on the energy content of the energy storage and / or the energy flow in the energy storage specified, in particular by means of a / the computing unit or control unit of
- Vibration measurement device This provides each of the aforementioned advantages.
- the evaluation and the transmission take place as a function of a
- Energy content of the energy storage by based on a charge measurement, in particular by means of Coulomb counter set up for data collection and data provision for or in the arithmetic unit, an input / output calculation in the manner of an energy balance on the energy storage.
- a transmission interval based on the by means of
- Energy input unit provided energy and / or based on a state of charge of the
- the amount of energy provided by the energy receiving unit is quantified by means of a light sensor of the vibration measuring device.
- the transmission interval is adapted as soon as the voltage applied to the energy store changes, in particular by setting a change rate over the distance to a predefined / predefinable target voltage. In one embodiment, the
- Vibration measuring device in an energy demand reduced deep sleep mode or suspends the transmission and / or detection at least temporarily when no energy is provided by means of the energy absorption unit.
- an input / output calculation in the manner of an energy balance is performed on the energy store.
- Vibration measuring device are made.
- the transmission takes place in an energy-demand-optimized state of the vibration-measuring device that is defined as "non-connectable”.
- the vibration measuring device is switched to configure in a "connectable" state, in particular as a function of a current energy content of the energy store, in particular out of a deep sleep mode.
- the radiation measuring apparatus shifts into a "connectable" state (or is switched) during irradiation greater than a predefined / predefinable threshold value, in particular for a predefined period of time, in particular as a function of a current energy content of the energy store.
- the vibration measurement device in response to at least one external influence, switches from a deep sleep mode to a connectable state, wherein the external influence is defined in particular at least from the following group:
- the vibration measuring device may switch from a deep sleep mode to a mode for detecting the vibrations in response to occurring vibrations. Permanent monitoring for incident vibrations allows activation in response to newly occurring vibrations
- the monitoring is independent of the step of detection.
- At least one of the aforementioned objects is also achieved by using at least one body vibration sensor, in particular an accelerometer in an energy self-sufficient one
- Vibration measuring device in particular an energy self-sufficient as described above
- Vibration measuring device which is fastened by means of fastening means comprising at least one screw connection and / or at least one rivet, in particular blind rivet, and / or at least one irreversible or reversible adhesive connection in an arrangement on the outside of a device, in particular a container for detecting body vibration measurement data for evaluating a system state the device to be measured, wherein the vibration measuring device is used for energy self-sufficient reactive detection of the vibration measurement data with respect to vibration propagation passive vibration measuring device.
- fastening means comprising at least one screw connection and / or at least one rivet, in particular blind rivet, and / or at least one irreversible or reversible adhesive connection in an arrangement on the outside of a device, in particular a container for detecting body vibration measurement data for evaluating a system state the device to be measured, wherein the vibration measuring device is used for energy self-sufficient reactive detection of the vibration measurement data with respect to vibration propagation passive vibration measuring device.
- System state information in the form of level information relating to a container, by energy self-sufficient detection of body vibration measurement data on the device, in particular by means of a previously described self-powered vibration measuring device, wherein a self-sufficient power supply for the purpose of providing the system state information is provided by means of a
- Energy intake unit of the vibration measuring device harvested energy from the environment and is fed into an energy store of the vibration measuring device, wherein by means of a
- Communication module of the vibration measuring device is a self-sufficient wireless transmission of the body vibration measurement data based on at least one communication protocol from the group of LP-WAN protocols takes place; wherein an energy self-sufficient detection of the body vibration measurement data on a solid surface of the device to be measured, wherein the detection is reactive with respect to vibration propagation passive vibration measuring device without active generation of vibrations, and further wherein an energy self-sufficient evaluation of the detected body vibration measurement data with respect to the level of liquid or solids takes place in an area bounded by the container interior volume, the body vibration measurement data are energy-autonomously transmitted wirelessly, the
- Body vibration measurement data in a non-optical manner in particular exclusively in a non-optical manner, by means of at least one body vibration sensor of the vibration measurement device adapted to detect the body vibration measurement data with respect to at least two spatial axes, preferably with respect to all three spatial axes, outside of the container are detected, wherein the self-powered Detecting in individual time intervals over a period of at least 1 to 6 days, weeks or months is carried out, wherein the evaluation of a difference between the second body vibration measurement data and
- At least one of the aforementioned objects is also achieved by a method for energy-autonomous provision of system state information, in particular level information, with respect to at least one of a plurality of system states of a device to be measured, in particular of a container, detected by energy self-sufficient evaluation of self-sufficient energy at the device
- Body vibration measurement data in particular by means of a previously described energy self-sufficient
- Vibration measuring device wherein an energy self-sufficient evaluation of the detected
- Body vibration measurement data regarding at least one system state in an interior volume bounded by the device based solely on the body vibration measurement data, in particular with respect to a level of liquid or solids in the interior volume, wherein the evaluating a difference between the second body vibration measurement data and previous, previously recorded earlier body vibration measurement data wherein the body vibration measurement data are / were detected in particular by means of a previously described method.
- a self-sufficient energy supply for the purpose of providing the system state information can be provided by harvested by at least one energy absorption unit energy from the environment and fed into at least one energy storage, said at least one of the
- Energy storage coupled communication module an energy self-sufficient wireless transmission of
- Body vibration measurement data (based on at least one communication protocol) takes place; wherein an energy self-sufficient detection of the body vibration measurement data in a non-optical manner via a mechanical interface with a body vibration coupling takes place, which contacts a solid surface of the device to be measured.
- reference values can also be detected by means of established measuring methods, in particular for the purpose of depositing detected raw data together with the reference values. It can be a self-learning
- the calculation performed by means of the arithmetic unit can be partly carried out on the sensor level, partly on a cloud level, ie be split in terms of data volume and / or
- This division on at least two levels is advantageous in order to also send comparatively large amounts of data in an efficient manner by means of narrowband communication methods.
- the energy self-sufficient evaluation based on a difference formation to previous body vibration measurement data takes place in each case as a function or in dependence or at the time of a newly detected (or optionally actively initiated) vibration or vibration, in particular based on at least one self-learning algorithm, in particular with reference on at least one predefined, stored in a vibration database vibration pattern.
- a decay behavior of the body vibrations is evaluated.
- a distribution of the structure-borne sound measurement data and / or an exercise of the evaluation takes place on at least two levels, in particular comprising a cloud level and a sensor level.
- At least one comparison measurement takes place, in particular by means of ultrasound or based on ultrasound measurement values, in particular for the detection of reference values, in particular permanently or simultaneously, wherein a comparison with the evaluated body vibration measurement data takes place, in particular simultaneously.
- the body vibrations can also be evaluated based on trained pattern recognition, in particular by means of self-learning algorithms.
- Comparative measurements in particular ultrasound measurements or evaluations are preferably carried out at most at the very beginning during a short time interval, ie not permanently, in particular in order
- a neural network are trained, in particular in the form of a one-time training of algorithms (used / usable by the computing unit), in the beginning in a data logger phase, ie neither the final product (vibration measuring device) nor in its standard operating mode.
- At least one of the aforementioned objects is also achieved by a computer program product configured to control a previously described method for self-powered operation of a
- Vibration measuring device and / or set up for driving a previously described self-powered vibration measuring device wherein the computer program product is set up to control the detection, the evaluation and / or the transmission of the body vibration measurement data depending on an energy content and / or energy flow.
- this also allows a very effective optimization of the energy balance.
- At least one of the aforementioned objects is also achieved by a computer program product configured to evaluate body vibration measurement data acquired by a previously described method for providing system state information and / or by means of a previously described energy self-sufficient vibration measurement device, wherein the computer program product is set up, evaluating the acquired body vibration measurement data with respect to to perform at least one system state of the device to be measured by a time course of the
- System state is closed, in particular to the system state in an area bounded by the device interior volume, in particular with regard to a level of liquid or solids in the internal volume.
- Predicting an expected time when the internal volume will be completely filled This can e.g. be advantageous when refueling tanks.
- the computer program product may comprise both of the characteristics described above, that is to say be set up both for controlling the method described above and for controlling the device described above.
- the data and / or the evaluation are preferably split over at least two levels, in particular comprising a cloud level and a sensor level.
- At least one of the aforementioned objects is also solved by a data carrier having such a computer program product stored thereon, or by a computer or a computer system or a virtual machine or at least one hardware element with it.
- At least one of the aforementioned objects is also achieved by a computer program for providing the data described here or the method steps described here.
- an energy self-sufficient vibration measuring device in particular an energy self-sufficient vibration measuring device, for energy self-sufficient detection of body vibration measurement data on a device to be measured in the form of a container
- the vibration measuring device comprises at least one energy absorption unit Energy stored by energy harvested from the environment self-sufficient energy and at least one communication module energy self-wireless transmits the vibration measurement data based on at least one communication protocol, in particular from the group of LP-WAN protocols, in particular based on SigFox and / or NBIoT, and the vibration measuring device detects the body vibration measurement data in a non-optical manner at a mounting position outside a solid surface of the container, wherein the sensing is reactive with respect to vibration propagation of the passive vibration measurement apparatus without actively generating vibrations, and wherein the vibration measurement apparatus evaluates and transmits the acquired body
- At least one of the aforementioned objects is also achieved by using a computer program product and / or a computing unit for evaluating body vibration measurement data recorded on a device in the form of a container by means of an energy self-sufficient
- Vibration measuring device in particular an energy self-sufficient as described above
- Vibration measuring device by inferring from a time course of the body vibration measurement data between at least a first and a second measurement on the level in the container, wherein the detection of the body vibration measurement data is reactive in respect of vibration propagation passive
- Vibration measuring device without active generation of vibrations takes place, in particular in a previously described method, in particular for evaluating a time course of the
- Body vibration measurement data between at least one first and one second measurement (difference formation) and / or for evaluating a decay behavior results in the aforementioned advantages.
- Vibration measuring device or its use on a container with lid or on an open container or on a container without flap, each according to an embodiment
- FIG. 4 is a schematic representation of a process diagram relating to individual steps of a
- FIG. 5 is a schematic representation of a time beam for illustrating an operation of a
- Vibration measuring device or a method performed therewith each according to a
- FIG. 1A shows a device 1 to be measured, for example a container, on which an energy self-sufficient vibration measuring device 10 is mounted.
- a wall 2 bounds the device and provides by means of a solid surface 2.1 a bearing or a mounting surface for the
- Vibration measuring device 10 The wall 2 forms at least partially a lid 3. On the lid 3, a flap 4 is provided, which releases an opening 5 to the internal volume 6 of the device.
- the device 1 is filled with a filling 7 or with filling material (fluid and / or solids) at a filling level z7 (level).
- the device 1 rests on the ground and extends in three dimensions in the longitudinal direction x, width direction y and height direction z.
- the movement of the flap can optionally be detected, for example optically or by means of a swivel joint sensor or the like.
- acoustic sensors may be provided.
- Fig. 1B shows the vibration measuring device 10 in detail.
- a body vibration coupling 11 has a body vibration guide surface or contact surface 11.1 which can be brought into contact with the wall 2, 2.1 by attaching means 12 comprising mechanical fastening means 12a (for example screws) and / or adhesive fastening means 12b to the device 1 or wall 2 are coupled.
- the vibration measuring device 10 further comprises at least one vibration sensor, in particular
- Energy absorption unit 15, in particular comprising a solar module, can provide energy and charge the energy storage 17.
- Measurement data can be stored in a data memory 19 (main memory and / or permanent memory) or at least stored temporarily.
- a communication module 14 By means of a communication module 14, a transmission of detected vibration measurement data can take place.
- a computer program product 20 in particular, a specification with regard to the manner of the measurements to be carried out and / or the data transmission can take place.
- the vibration measuring device 10 may further include a
- Charge measuring unit 15.1, in particular with Coulomb counter, and / or a light sensor 16 have.
- the individual modules or components of the vibration measuring device 10 are in connection with a computing unit and / or control unit 18.
- FIG. 2A shows a variant in which the vibration measuring device 10 is arranged on a lateral wall 2 of an open device 1, for example on a recycling container, well container, Settling or roll-off container.
- Fig. 2B shows a contact surface 11.1, which is provided in combination with fastening means 12a, 12b.
- FIGS. 3A, 3B without flap.
- a recording of vibration measurement data takes place.
- the step S 1 may also include activating the vibration measuring device 10, in particular from a deep sleep mode, in particular in response to newly occurring vibrations.
- the manner of detection can be regulated in a first control point RI, in particular with regard to a time or a time duration of the detection, in particular as a function of the energy content or energy flow.
- an evaluation of the vibration measurement data takes place.
- the manner of the evaluation can be regulated, in particular with regard to a difference or a time course or a decay behavior.
- a transmission of the vibration measurement data takes place, in particular as a function of the energy content of an energy store of the vibration measurement device.
- the manner of the transmission can be regulated, in particular with regard to a point in time or a duration, in particular as a function of the energy content or energy flow.
- a setting of the type of transmission can take place, in particular with time specifications.
- Step S5 Energy supply (charging) by means of at least one energy absorption unit (solar module).
- Step S5 may be independent of the further steps, or alternatively depending on e.g. in time dependence.
- a fifth control point R5 with regard to the mode of energy absorption and / or energy supply can be coupled to the further control points RI to R4.
- FIG. 5 indicates a time profile (t) of one of the methods described here.
- a vibration or their detection / registration for example, justified by a thrown into a container bottle, or by an open or slammed flap.
- an activation of the vibration measuring device 10 takes place.
- detection takes place in particular.
- an evaluation takes place.
- archiving and / or selection of subsets of the recorded data takes place in particular.
- a transmission takes place, for example, only of a subset of the data to be transmitted.
- a further transmission takes place, for example also only of a subset of the data to be transmitted, in particular as a function of an energy content of the energy store.
- the respective control RI to R5 can be carried out independently of the times 1, 2, 3 .... It can be a
- Transmission interval (AI Advertisement Interval) are defined and maintained for a respective transmission time, which is independent of the individual times 1, 2, ..., for example over a time interval of a few minutes.
- FIG. 5 shows by way of example two transmission intervals of different lengths.
- the energy supply S5 is independent of the individual times 1, 2, 3 ...
- vibration sensor in particular body vibration sensor, in particular accelerometer
- AI transmission interval (Advertisement Interval)
- R5 fifth control point in particular with regard to energy intake and / or feed
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Abstract
Description
Vorrichtung und Verfahren zur energieautarken Erfassung und Transmission von Schwingungsmessdaten und Systemzustandsinformationen sowie Verwendung Device and method for self-sufficient detection and transmission of vibration measurement data and system state information and use
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur energieautarken Erfassung von Schwingungsmessdaten an einer zu vermessenden Einrichtung, beispielsweise an einem Container, wobei mittels eines Kommunikationsmoduls eine energieautarke drahtlose Transmission der Schwingungsmessdaten bzw. von Systemzustandsinformationen basierend auf einer Auswertung der Schwingungsmessdaten erfolgen kann, insbesondere jeweils über vergleichsweise lange Zeiträume von mehreren Monaten oder sogar Jahren. Auf diese Weise können Systemzustandsinformationen energieautark und drahtlos bereitgestellt werden, im Sinne einer Ferndiagnose. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch eine entsprechende Verwendung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs. The present invention relates to a device and a method for self-sufficient detection of vibration measurement data on a device to be measured, for example, on a container, wherein by means of a communication module an energy self-sufficient wireless transmission of the vibration measurement data or system state information based on an evaluation of the vibration measurement data can be carried out, in particular in each case over comparatively long periods of several months or even years. In this way, system state information can be provided energy self-sufficient and wireless, in the sense of a remote diagnosis. Last but not least, the present invention also relates to a corresponding use. In particular, the invention relates to an apparatus and a method according to the preamble of the respective independent claim.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
Das möglichst autarke, vollautomatische Überwachen bzw. Diagnostizieren von beliebigen Einrichtungen, insbesondere Aufnahmebehältern oder Maschinen oder Maschinenelementen, wird im Zusammenhang mit der Digitalisierung immer wichhger, nicht nur bezüglich industrieller Anwendungen, sondern auch bei häuslichen Anwendungen (Heimgebrauch) oder im öffentlichen Raum. Als interessante Anwendungsfelder für entsprechende Sensorik können insbesondere genannt werden: Füllstandsmessungen in Behältnissen, z.B. The most self-sufficient, fully automatic monitoring or diagnosis of any devices, in particular receptacles or machines or machine elements, is becoming increasingly important in the context of digitization, not only in industrial applications, but also in domestic applications (home use) or in public space. Particularly interesting fields of application for corresponding sensor systems include: fill level measurements in containers, e.g.
Containern; Diagnose von Betriebszuständen von Anlagen oder rotierenden Maschinen, insbesondere Pumpen; Fehlerdiagnose basierend auf Schallanalyse. containers; Diagnosis of operating states of installations or rotating machines, in particular pumps; Fault diagnosis based on sound analysis.
Es ist heutzutage keine Besonderheit mehr, dass die Sensorik speziell dafür ausgelegt wird, um die It is no longer unusual today for the sensors to be specially designed for the
Überwachung autark über mehrere Monate vorzunehmen, wobei auch ein Übermitteln von Messwerte an ein Datenbanksystem selbst dann erfolgen kann, wenn große Entfernungen zu überbrücken sind. Gegebenenfalls ist dann eine lokale Funk-Kommunikaüons-Infrastruktur gar nicht mehr erforderlich. Einer der praxisnahen Vorteile bei einer Anwendung für Container (Leergut oder dergleichen) besteht z.B. darin, dass die Container nur dann geleert werden müssen, wenn ein kritischer Füllstand erreicht ist, bzw. möglichst kurz davor. Der logistische Aufwand kann minimiert werden. Dies ist insbesondere für große Logistik-Dienstleister von Interesse, die nicht sehen einen Container-Bestand im Bereich von mehreren Millionen Stück zu betreuen haben. Monitoring autonomously over several months, whereby a transmission of measured values to a database system can take place even if large distances have to be bridged. If necessary, then a local radio Kommunikaüons infrastructure is no longer necessary. One of the practical advantages in an application for containers (empties or the like) consists e.g. The fact that the containers only need to be emptied when a critical level is reached, or as soon as possible. The logistical effort can be minimized. This is particularly interesting for large logistics service providers, who do not see a container inventory in the range of several million pieces to look after.
Als ein praxisnahes Beispiel für etablierte Sensorik kann die üblicherweise an Überseecontainem in der Schifffahrt vorgesehene Überwachungs-Box genannt werden. Neben Positionsdaten können damit As a practical example of established sensor technology, the monitoring box usually provided for overseas containers in shipping can be cited. In addition position data can use it
beispielsweise Systemzustände wie„Container geöffnet“ oder der Zeitpunkt von Systemänderungen erfasst und archiviert werden. Die Anordnung am Container erfolgt insbesondere im Bereich der Tür, um auf mechanische Weise eine Betätigung der Tür erfassen zu können. Um die Dauer der autarken Betriebsweise zu verlängern, beispielsweise auch bei vollständiger Dunkelheit, sind bereits Maßnahmen vorgenommen worden, um den Energiebedarf der Sensorik zu senken, oder um autark ein Nachspeisen von Energie aus der Umgebung zu ermöglichen, beispielsweise mittels Solarmodulen. Derartige Maßnahmen können beispielsweise unter dem Schlagwort„Micro Energy Harvesting“ zusammengefasst werden. Eine mehr oder weniger autarke Betriebsweise ist heutzutage in manchen Fällen schon dann realisierbar, wenn über eine Dauer von z.B. zehn Stunden und einer Lichteinstrahlung von 20.000Lux (entsprechend der Lichteinstrahlung bei einem bedeckten Sommertag) ein Nachladen erfolgen kann. For example, system states such as "container open" or the time of system changes are recorded and archived. The arrangement on the container takes place in particular in the region of the door in order to be able to detect an actuation of the door in a mechanical manner. To extend the duration of autonomous operation, for example, even in complete darkness, measures have already been taken to reduce the energy requirements of the sensor, or to allow self-sufficient desserts of energy from the environment, for example by means of solar modules. Such measures can be summarized, for example, under the keyword "Micro Energy Harvesting". A more or less autonomous mode of operation is nowadays already feasible in some cases, if a recharge can take place over a period of, for example, ten hours and a light irradiation of 20,000 lux (corresponding to the light irradiation on a covered summer day).
Jedoch ist nicht nur eine Auslegung des Solarmoduls und/oder des jeweiligen Energiespeichers mit einem Sicherheitsfaktor zielführend, sondern auch Maßnahmen hinsichtlich einer energieoptimierten Steuerung des Betriebsverhaltens. Insbesondere können als Maßnahmen genannt werden: Steuerung des Energiehaushaltes und Betriebsmodus des Sensors basierend auf einem aktuellen Zustand des Energiespeichers; und/oder variables Einstellen des Sendeintervalls des Sensors, insbesondere als Funktion der verfügbare Energie; und/oder Betriebsmodus als Funktion von der aktuell jeweils möglichen Energieeinspeisung: für den Fall, dass keine Energie produziert wird (z.B. bei Dunkelheit), wird ein Betriebsmodus mit minimalem Energiebedarf gewählt. However, not only a design of the solar module and / or the respective energy storage device with a safety factor is expedient, but also measures with regard to energy-optimized control of the operating behavior. In particular, measures may be mentioned: controlling the energy balance and operating mode of the sensor based on a current state of the energy storage; and / or variably adjusting the transmission interval of the sensor, in particular as a function of the available energy; and / or operating mode as a function of the currently possible energy supply: in the event that no energy is produced (for example in the dark), an operating mode with a minimum energy requirement is selected.
Die zuvor genannten Vorteile sollen freilich bei möglichst vielen Anwendungen realisierbar sein, unabhängig von der Art der Sensorik. In vielen Fällen wird für eine jeweilige Anwendung ein spezifisch ausgelegter oder angepasster Sensor gefordert, insbesondere da die Art und Weise der Erfassung von Messdaten auf spezifische Weise an den Anwendungsfall optimiert bzw. angepasst werden muss, oder da ein enger Kostenrahmen eingehalten werden muss. Beispiel: Optische Erfassung des Füllstandes in Containern, oder Auswertung von Ultraschall-Messwerten zum Bestimmen des Volumens des verbleibenden Hohlraums eines mit Flüssigkeit gefüllten Containers. In der Tat ist die Erfassung und Auswertung von Füllstands-Informationen in Containern ein weites Feld; zahlreiche unterschiedliche Messmethoden haben sich bereits etabliert, darunter auch gravimetrische und optische Methoden, jedoch sind nicht alle davon besonders gut geeignet für eine Umsetzung im Zusammenhang mit Sensorik mit möglichst hohem Autarkie-Grad. Der jeweilige Energieverbrauch kann sogar ein Ausschluss-Kriterium für eine dieser Messtechniken werden. Of course, the advantages mentioned above should be achievable in as many applications as possible, regardless of the type of sensor technology. In many cases, a specific designed or adapted sensor is required for a given application, especially since the way of acquiring measurement data has to be optimized or adapted in a specific way to the application, or because a narrow cost framework must be adhered to. Example: Optical detection of the fill level in containers, or evaluation of ultrasonic readings to determine the volume of the remaining cavity of a container filled with liquid. In fact, the collection and evaluation of level information in containers is a wide field; Numerous different measuring methods have already been established, including gravimetric and optical methods, but not all of them are particularly well suited for implementation in connection with sensors with as high a degree of autarchy as possible. The respective energy consumption can even become an exclusion criterion for one of these measurement techniques.
Die WO 2005/066592 Al beschreibt eine Vorrichtung zum Auswerten von Ultraschallwellen, die künstlich in einer Behälterwandung erzeugt werden müssen. Zur Detektion von Flüssigkeits-Levels werden die WO 2005/066592 A1 describes a device for evaluating ultrasonic waves that must be generated artificially in a container wall. For the detection of fluid levels, the
entsprechenden Vibrationen, beispielsweise erzeugt im Frequenzband 30 bis 150 kHz, innerhalb der corresponding vibrations, for example generated in the frequency band 30 to 150 kHz, within the
Behälterwandung weitergeleitet und nach einer gewissen Wegstrecke detektiert. Je nach Füllstand ergibt sich eine spezifische Art und Weise der Weiterleitung der Vibrationen in der Containerwand. Die Wegstrecke soll möglichst zumindest annähernd vollumfänglich sein, und die Ausbreitungsrichtung soll in vertikaler Richtung sein. Die Art und Weise der Detektion ist durch die verwendeten Messfühler vorgegeben (so genannte “vibration-to-signal transducer“ bzw.“air transducer“; beispielhaft werden auch gepulste Laser und Container wall forwarded and detected after a certain distance. Depending on the level results in a specific way of forwarding the vibrations in the container wall. The distance should be as far as possible at least approximately full, and the propagation direction should be in the vertical direction. The type of detection is determined by the sensors used (so-called "vibration-to-signal transducer" or "air transducer", for example, pulsed laser and
Magnetspulen als verwendbare Messfühler genannt). Die Detektion erfolgt insbesondere basierend auf den Amplituden der Vibrationen, wobei zwei Messfühler an einem Deckel des Containers befestigt sind. Die WO 2012/158371 A2 beschreibt ein Verfahren zum Analysieren von akustischer Schall-Antworten aus einem Behälter, zum Bestimmen des Füllstandes im Behälter. Dabei wird ein bestimmtes Schallmuster mittels einer Mehrzahl von Sensoren in relativer Anordnung zueinander erzeugt. Die Auswertung kann insbesondere auf optische Weise durchgeführt werden. Magnetic coils called usable sensors). The detection is carried out in particular based on the amplitudes of the vibrations, wherein two sensors are attached to a lid of the container. WO 2012/158371 A2 describes a method for analyzing acoustic sound responses from a container, for determining the fill level in the container. In this case, a specific sound pattern is generated by means of a plurality of sensors in relative arrangement to one another. The evaluation can be carried out in particular in an optical manner.
Die WO 2017/137832 Al beschreibt Kamera-Sensorik zum Erfassen des Füllstands in Containern, welche dank visuellem Kontakt zum Behälterinneren auf optische Weise in vergleichsweise hoher Güte ein 3D-Modell davon erstellen kann. WO 2017/137832 A1 describes camera sensors for detecting the fill level in containers, which, thanks to visual contact with the container interior, can visually create a 3D model thereof in comparatively high quality.
Die JP 2016-020883 A beschreibt ein System von energieautarken Sensoren zur Überwachung und Diagnose des Zustands eines Bauwerks oder anderen großen Gebildes und insbesondere die Sicherstellung einer ausreichenden Energieversorgung aller Sensoren. Die Energieversorgung erfolgt über eine Solarzelle. JP 2016-020883 A describes a system of self-powered sensors for monitoring and diagnosing the condition of a building or other large structure and in particular ensuring a sufficient power supply of all sensors. The energy supply is via a solar cell.
Die WO 2014/108206 Al beschreibt ein autarkes Sensorsystem mit Sensor, Transmitter-Einheit, autarker Energiequelle und Kontroll-Einheit. Letztere regelt die Durchführung von Messungen und die WO 2014/108206 A1 describes a self-sufficient sensor system with sensor, transmitter unit, self-sufficient energy source and control unit. The latter regulates the performance of measurements and the
Datenübertragung, insbesondere in Abhängigkeit von der bereitgestellten Energiemenge. Dabei wird die momentane, durch die Energiequelle erzeugte Energie als Grundlage für die Regelung genommen. In einem ersten Schritt erfolgt das Stoppen von Messungen. Wahlweise kann auch eine Entkopplung vom Netzwerk erfolgen. Data transmission, in particular depending on the amount of energy provided. The current energy generated by the energy source is taken as the basis for the regulation. In a first step, measurements are stopped. Optionally, a decoupling can be done by the network.
Soll der Grad der Unabhängigkeit (Autarkie) der Sensorik weiter gesteigert werden, sind in vielen Fällen besondere Maßnahmen bezüglich des Energiehaushaltes erforderlich. Insbesondere bei der Verwendung von Solarmodulen besteht eine Schwierigkeit darin, sehr niedrige Energieinhalte nutzen zu können (z.B. stark verhangener Himmel, wenig Sonneneinstrahlung, unvorteilhafte Ausrichtung des Solarmoduls), um einen Energiespeicher laden zu können. In vielen Situationen reicht die vom Solarmodul abgegebene Energiemenge nicht aus, um einen Ladevorgang zu initiieren. Eine diesbezügliche Maßnahme besteht darin, mittels des Solarmoduls zunächst einen Kondensator zu laden, um damit einen Mindest-Ladeimpuls zum Laden des Akkus bereitstellen zu können. Diese Maßnahme wird auch gern zur Vermeidung von Selbstentladung realisiert (so genanntes„trickle charging“). If the degree of independence (self-sufficiency) of the sensors is to be increased further, in many cases special measures regarding the energy balance are required. Especially with the use of solar modules, one difficulty is to be able to use very low energy contents (e.g., heavily overcast sky, low solar radiation, unfavorable orientation of the solar module) to charge an energy storage device. In many situations, the amount of energy delivered by the solar module is insufficient to initiate a charge. A related measure is to first charge a capacitor by means of the solar module in order to provide a minimum charge pulse for charging the battery can. This measure is also realized to avoid self-discharge (so-called "trickle charging").
Die bisher verfügbare Technologie kann jedoch insbesondere den Anforderungen an Autarkie (insbesondere hinsichtlich der gewünschten Dauer) sowie an die Flexibilität hinsichtlich der Anwendungsmöglichkeiten noch nicht auf zufriedenstellende Weise gerecht werden. Es besteht daher Bedarf an universell möglichst hinsichtlich diverser Anwendungen verwendbarer Sensorik, die zum einen eine belastbare, zuverlässige Diagnose sicherstellen kann, zum anderen auch in einem hohen Grade autark ist, und wenig oder gar keiner Wartung bedarf, möglichst über viele Jahre. Dies würde nicht zuletzt auch eine Anwendung auch an örtlich/geometrisch oder geografisch schwer zugänglichen Positionen erlauben. Nicht zuletzt besteht ein gewisser Kostendmck, wenn die Sensorik z.B. zum Ausrüsten eines beliebigen Containers oder sogar einer beliebigen Mülltonne verwendbar werden soll. However, the hitherto available technology can not yet meet satisfactorily the requirements for self-sufficiency (in particular with regard to the desired duration) as well as the flexibility with regard to the possible applications. There is therefore a need for universal as possible in various applications usable sensors, which can ensure a reliable, reliable diagnosis on the one hand, on the other hand is highly autonomous, and requires little or no maintenance, possibly over many years. Last but not least, this would also allow an application in locations that are geographically / geometrically or geographically difficult to access. Last but not least, there is a certain cost if the sensor is to be used for example to equip any container or even any garbage bin.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Aufgabe ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, womit sich autarke Messungen und Diagnosen an Vorrichtungen, Maschinen, Anlagen oder Einrichtungen jeglicher Art erleichtern lassen, basierend auf einer Erfassung und Auswertung von Schwingungsdaten. Auch eine Aufgabe ist, Vorrichtung und Verfahren derart auszugestalten, dass wenig Wartungsaufwand an der Vorrichtung bzw. an der zu überwachenden Einrichtung erforderlich ist, und dass ein hoher Grad an Autarkie der Messtechnik sichergestellt werden kann. Nicht zuletzt ist es eine Aufgabe, Vorrichtung und Verfahren für ein breites Anwendungsspektrum bereitzustellen, insbesondere auch hinsichtlich einer Füllstandsmessung mit hohem Autarkie-Grad, insbesondere an Containern. The object is to provide a device and a method with which self-sufficient measurements and diagnoses on devices, machines, installations or devices of any kind can be facilitated, based on a recording and evaluation of vibration data. It is also an object to configure the device and the method such that little maintenance is required on the device or on the device to be monitored, and that a high degree of self-sufficiency of the measuring technology can be ensured. Last but not least, it is an object to provide apparatus and methods for a wide range of applications, in particular also with regard to level measurement with a high degree of self-sufficiency, in particular on containers.
Zumindest eine dieser Aufgaben wird durch eine energieautarke Schwingungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem jeweiligen nebengeordneten Verfahrensanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist. At least one of these objects is achieved by an energy self-sufficient vibration measuring device according to claim 1 and by a method according to the respective independent method claim. Advantageous developments of the invention are explained in the respective subclaims. The features of the exemplary embodiments described below can be combined with one another, unless this is explicitly denied.
Bereitgestellt wird eine energieautarke Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet zur energieautarken Erfassung von Schwingungsmessdaten an einer zu vermessenden Einrichtung, insbesondere an einem Container, mit wenigstens einem Energie Speicher zur autarken Energieversorgung der Schwingungsmessvorrichtung, insbesondere über einen energieautarken Zeitraum von wenigstens sechs Monaten oder optional auch wenigstens fünf Jahren, und mit wenigstens einer Energieaufnahmeeinheit eingerichtet zum Einspeisen von aus der Umgebung geernteter Energie in den Energiespeicher, und ferner mit wenigstens einem an den Energiespeicher gekoppelten Kommunikationsmodul eingerichtet zur energieautarken drahtlosen Transmission der An energy self-sufficient vibration measuring device is provided for energy self-sufficient acquisition of vibration measurement data on a device to be measured, in particular on a container, with at least one energy storage for self-sufficient energy supply of the vibration measuring device, in particular over a self-sufficient energy period of at least six months or optionally at least five years, and equipped with at least one energy absorption unit for feeding energy harvested from the environment into the energy store, and further equipped with at least one communication module coupled to the energy store for energy-autonomous wireless transmission of the
Schwingungsmessdaten basierend auf wenigstens einem Kommunikationsprotokoll, insbesondere aus der Gruppe der LP -WAN (Low Power Wide Area Networkj-Protokolle, insbesondere basierend auf SigFox und/oder NBIoT. Vibration measurement data based on at least one communication protocol, in particular from the group of LP WAN (Low Power Wide Area Networkj protocols, in particular based on SigFox and / or NBIoT.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet ist zur According to the invention it is proposed that the vibration measuring device is set up for
energieautarken Erfassung und Transmission der Schwingungsmessdaten in Form von Energy self-sufficient acquisition and transmission of the vibration measurement data in the form of
Körperschwingungsmessdaten (Daten bezüglich Schwingungen bzw. Vibrationen von Körpern, insbesondere auch Körperschall) erfasst an einer Festkörperoberfläche der zu vermessenden Einrichtung, wobei die Body vibration measurement data (data regarding vibrations or vibrations of bodies, in particular structure-borne noise) is recorded on a solid surface of the device to be measured, wherein the
Schwingungsmessvorrichtung eine Recheneinheit aufweist und ferner eingerichtet ist zur energieautarken Auswertung der erfassten Körperschwingungsmessdaten in Hinblick auf wenigstens einen Systemzustand der zu vermessenden Einrichtung, insbesondere in Hinblick auf einen Systemzustand in einem von der Einrichtung umgrenzten Innenvolumen, insbesondere in Hinblick auf einen Füllstand von Flüssigkeit oder Feststoffen im Innenvolumen, insbesondere eingerichtet zur Auswertung ausschließlich basierend auf den Vibration measuring device has a computing unit and is further adapted for energy self-sufficient evaluation of the detected body vibration measurement data with regard to at least one system state of the device to be measured, in particular with regard to a system state in an area bounded by the device interior volume, in particular with regard to a level of liquid or solids in Interior volume, especially designed for evaluation exclusively based on the
Körperschwingungsmessdaten. Dies liefert einen hohen Grad an Autarkie bei der Überwachung der entsprechenden Einrichtung. Die Erfassung von Körperschwingungen kann dabei insbesondere als reaktives Erfassen in Reaktion auf externe Effekte/Ursachen für die Körperschwingungen durchgeführt werden. Body vibration measurement data. This provides a high degree of self-sufficiency in monitoring the corresponding facility. The detection of body vibrations can be carried out in particular as reactive detection in response to external effects / causes of the body vibrations.
Mittels der Schwingungsmessvorrichtung kann eine Erfassung von Erschütterungen erfolgen, beispielsweise beim Befüllen (Aufschlagimpulse) und/oder beim Öffnen eines Containers (insbesondere auch Vibrationen hervorgerufen durch Öffnen/Schließen einer Klappe des Containers). Diese Schwingungs- bzw. Vibrations- Messwert können zum Bestimmen des Füllstandes (Flüssigkeit und/oder Feststoffe) ausgewertet werden, insbesondere auch mittels selbstlernender Algorithmen. By means of the vibration measuring device, a detection of vibrations can take place, for example during filling (impact impulses) and / or when opening a container (in particular also vibrations caused by opening / closing a flap of the container). This vibration or vibration measured value can be evaluated for determining the fill level (liquid and / or solids), in particular also by means of self-learning algorithms.
Dabei kann die Diagnose optional bereits basierend auf einer Auswertung ausschließlich der The diagnosis can optionally already based on an evaluation exclusively the
Vibrationen/Schwingungsemissionen erfolgen, welche bei manueller Betätigung des Containers und/oder beim Befüllen mit Fluiden oder Feststoffen auftreten. Eine aktive Erzeugung bestimmter Schwingungsmuster oder Vibrationen ist nicht erforderlich. Anders ausgedrückt: Die Schwingungsmessvorrichtung kann passiv hinsichtlich der Schwingungsausbreitung bleiben. Dies reduziert die Komplexität der Mess-Anordnung und ermöglicht auch einen hohen Grad an Autarkie. Da die Messung auf einer von außen erzeugten Schwingung bzw. Vibration beruht, z.B. hervorgerufen durch Einwurf von festen Stoffen (z.B. Flaschen, Glas, Papier, Mischabfälle), kann das Verfahren ohne eigene aktive Anregung/Schwingungserzeugung durchgeführt werden. Die Schwingungsmessvorrichtung wird dabei lediglich zum Erfassen von Schwingungen bzw. Vibrationen und zur Transmission von Daten aktiv. Vibrations / vibration emissions occur, which occur during manual operation of the container and / or when filling with fluids or solids. Active generation of certain vibration patterns or vibrations is not required. In other words, the vibration measuring device may remain passive in terms of vibration propagation. This reduces the complexity of the measuring arrangement and also allows a high degree of self-sufficiency. Since the measurement is based on externally generated vibration, e.g. caused by throwing in solids (e.g., bottles, glass, paper, mixed waste), the process can be carried out without its own active stimulation / vibration generation. The vibration measuring device is only active for detecting oscillations or vibrations and for transmitting data.
Insbesondere kann eine Messung von Stärke, Frequenz und/oder Dauer der Körperschwingungen bzw. der Vibrationen erfolgen. Ferner kann die Vorrichtung eingerichtet sein zum Erfassen der Bewegungen der Stoffe beim Befüllen des Behälters mit den Stoffen, insbesondere bei einer Montageposition der Vorrichtung auf einem Deckel des Containers. Wahlweise kann auch eine optische und/oder akustische Erfassungseinheit, insbesondere eine Kameraeinrichtung vorgesehen sein, insbesondere zum initialen, einmaligen Training von wenigstens einem selbstlernenden Algorithmus. Eine optische und/oder akustische Erfassung kann anwendungsspezifisch zusätzlich zur Erfassung der Schwingungsmessdaten vorgesehen sein. In particular, a measurement of strength, frequency and / or duration of the body vibrations or the vibrations can take place. Furthermore, the device may be configured to detect the movements of the substances when filling the container with the substances, in particular in a mounting position of the device on a lid of the container. Optionally, an optical and / or acoustic detection unit, in particular a camera device may be provided, in particular for the initial, one-time training of at least one self-learning algorithm. An optical and / or acoustic detection can be provided in an application-specific manner in addition to the detection of the vibration measurement data.
Die ausgewerteten Daten können dann basierend auf einer möglichst energiearmen Kommunikationstechnik transmittiert werden, insbesondere zeitgesteuert und/oder ereignisgesteuert. Das genutzte The evaluated data can then be transmitted based on a low-energy communication technology, in particular time-controlled and / or event-controlled. The used
Kommunikationsprotokoll kann insbesondere auf einem LoRaWAN (Long Range WAN)-Protokoll basieren. Communication protocol may in particular be based on a LoRaWAN (Long Range WAN) protocol.
Erfindungsgemäß kann auf energieintensive Arten der Messdatenerfassung verzichtet werden, und auch die Transmission kann auf energieoptimierte Weise erfolgen. Insbesondere die zwar akkurate, aber energieintensive Ultraschall-Technologie muss nicht verwendet werden. Unabhängig davon kann eine der bereits erprobten, akkuraten Messtechnologien zusätzlich oder z.B. zu Kalibrierzwecken oder beim Installieren und According to the invention, energy-intensive types of measurement data acquisition can be dispensed with, and also the transmission can take place in an energy-optimized manner. In particular, the accurate, but energy-intensive ultrasound technology does not have to be used. Independently of this, one of the already proven, accurate measurement technologies may be additional or e.g. for calibration purposes or when installing and
Inbetriebnahme der Schwingungsmessvorrichtung genutzt werden. Als Schwingungsmessvorrichtung ist bevorzugt eine separat von irgendwelchen Hilfsmitteln funktionierende Vorrichtung zu verstehen, die eingerichtet ist, die Messdaten sowohl zu erfassen als auch auszuwerten und zu transmittieren. Als energieautark ist dabei eine Funktionsweise ohne Zufuhr von Energie von Dritten oder von weiteren Vorrichtungen zu verstehen. Dabei kann ein Ernten von Energie aus der Umgebung durch die Vorrichtung selbst erfolgen, insbesondere mittels Solarmodulen. Commissioning of the vibration measuring device can be used. The vibration measuring device is preferably understood to mean a device which functions separately from any auxiliary means and which is set up both to record the measured data and to evaluate and transmit it. As self-sufficient energy is understood to mean a functioning without supply of energy from third parties or other devices. In this case, harvesting of energy from the environment can be carried out by the device itself, in particular by means of solar modules.
Als Körperschwingung ist dabei eine Schwingung, Vibration oder sonstige Bewegung eines Festkörpers zu verstehen (Aggregatzustand = fest). Eine Körperschwingung umfasst also keine durch akustischen Schall verursachte Schwingung von Fluiden. Eine Körperschwingung kann jedoch eine durch akustischen Schall verursachte Schwingung oder Vibration eines Festkörpers umfassen (Körperschall). As a body vibration is a vibration, vibration or other movement of a solid to understand (state of matter = solid). Thus, body vibration does not involve vibration of fluids caused by acoustic sound. However, a body vibration may include a vibration caused by acoustic sound or vibration of a solid (structure-borne sound).
Als Körperschwingungsmessdaten sind die Körperschwingungen kennzeichnende Daten zu verstehen. Somit sind unter Körperschwingungsmessdaten auch jene Daten zu verstehen, welche aus den allgemein in der jeweiligen Anwendung auftretenden Vibrationen von Körpern und wahlweise auch der damit verbundenen Geräuschentwicklungen (Schallemission), welche auch eine entsprechende Körperschwingung verursachen kann, als Messdaten gewonnen und ausgewertet werden. The body vibration measurement data are the data characterizing the body vibrations. Therefore, body vibration measurement data are also those data which are obtained and evaluated as measurement data from the vibrations of bodies which generally occur in the respective application and optionally also from the associated noise developments (sound emission), which can also cause a corresponding body vibration.
Als zu vermessende Einrichtung ist bevorzugt eine beliebige Einrichtung (insbesondere offener oder geschlossener Container) zur Aufnahme von Stoffen oder zur Anordnung von z.B. Maschinenelementen zu verstehen, die ein Innenvolumen umgrenzt, welches Innenvolumen auch ein gewisses Resonanzvolumen bilden kann. As the device to be measured is preferably any means (in particular open or closed container) for receiving substances or for the arrangement of e.g. Understand machine elements that defines an internal volume, which internal volume can also form a certain resonance volume.
Mittels des Kommunikationsmoduls kann eine Transmission der Körperschwingungsdaten über den autarken Zeitraum erfolgen, insbesondere zu vordefinierten Zeitpunkten, und/oder als Funktion von einem Energieinhalt des Akkumulators. Das Kommunikationsmodul kann eingerichtet sein zur Kommunikation basierend auf mehreren Protokollen, insbesondere zumindest umfassend SigFox und NBIoT. Das Kommunikationsmodul kann eingerichtet sein zur Nutzung wenigstens eines schmalbandigen drahtlosen Kommunikationsstandards, insbesondere mehrerer LP -WAN (Low Power Wide Area Network)-Standards. LP -WAN- Standards zeichnen sich durch eine geringe Bandbreite und einen geringen Stromverbrauch/-bedarf aus. Sigfox basiert auf LoRaWAN (Long Range WAN)-Technologie. NBIoT nutzt vorhandene Mobilfunk- Technologie, insbesondere LTE- Technologie. Die Sigfox-Technologie dient insbesondere der Übertragung von vergleichsweise geringen Datenmengen und wird bereits seit einiger Zeit für z.B. Module genutzt, welche den Standort von By means of the communication module, a transmission of the body vibration data over the self-sufficient period, in particular at predefined times, and / or as a function of an energy content of the accumulator. The communication module may be configured to communicate based on a plurality of protocols, in particular including at least SigFox and NBIoT. The communication module can be set up to use at least one narrow-band wireless communication standard, in particular several LP WAN (Low Power Wide Area Network) standards. LP-WAN standards are characterized by low bandwidth and low power consumption. Sigfox is based on LoRaWAN (Long Range WAN) technology. NBIoT uses existing mobile technology, in particular LTE technology. The Sigfox technology is used in particular for the transmission of comparatively small amounts of data and has already been used for some time for e.g. Modules used the location of
Versandcontainem angeben können. Es hat sich nun gezeigt, dass die Sigfox-Technologie auch im Can specify shipping containers. It has now been shown that the Sigfox technology also in the
Zusammenhang mit der Erfassung und Verarbeitung bzw. Transmission von vergleichsweise komplexen Daten/Datenmengen genutzt werden kann, insbesondere indem mittels der Schwingungsmessvorrichtung eine Vorverarbeitung der Schwingungsrohdaten hinsichtlich einer Vorauswahl und wahlweise auch Connection with the detection and processing or transmission of relatively complex data / data sets can be used, in particular by means of the vibration measuring device, a preprocessing of Schwingungsrohdaten with respect to a preselection and optionally also
Datenkompression erfolgt. Die Körperschwingungsmessdaten können in einem Innenvolumen der zu vermessenden Einrichtung hervorgerufen worden sein, insbesondere beim/durch Einwurf oder Einfüllen von Füllgut. Die dabei auftretenden Vibrationen breiten sich im Innenvolumen aus und werden auf die Wandung übertragen. Durch Erfassen von (Körper-)Schwingungen in der Wandung kann auf den Zustand im Innenvolumen rückgeschlossen werden. Eine entsprechende Korrelation kann insbesondere auch unter Zuhilfenahme selbstlernender Algorithmen optimiert werden. Data compression takes place. The body vibration measurement data may have been produced in an internal volume of the device to be measured, in particular during / through the insertion or filling of contents. The resulting vibrations propagate in the inner volume and are transmitted to the wall. By detecting (body) vibrations in the wall can be deduced the state in the internal volume. A corresponding correlation can be optimized in particular also with the aid of self-learning algorithms.
Die Schwingungsmessvorrichtung weist wenigstens eine Energieaufnahmeeinheit (Harvestingmodul) eingerichtet zum Einspeisen von aus der Umgebung geernteter Energie in den Energie Speicher (Akkumulator) auf. Das Harvestingmodul weist bevorzugt wenigstens ein Modul aus der folgenden Gruppe auf: Solarmodul (umfassend wenigstens eine Solarzelle) eingerichtet zum Einspeisen von aus natürlicher und/oder künstlicher Lichtstrahlung geernteter Energie; piezoelektrisches Modul. The vibration measuring device has at least one energy absorption unit (harvesting module) configured for feeding energy harvested from the environment into the energy storage device (accumulator). The harvesting module preferably has at least one module from the following group: Solar module (comprising at least one solar cell) arranged to feed energy harvested from natural and / or artificial light radiation; piezoelectric module.
Als Systemzustand ist dabei bevorzugt ein Zustand aus der folgenden Gruppe zu verstehen: Betriebszustand (z.B. Volllastbetrieb, Teillastbetrieb, aus; offen, teilgeöffnet, geschlossen), Geräuschverhalten (normales erwartungsgemäßes Standard-Geräusch; erhöhte Geräuschemission), Füllstand (insbesondere leer, teilgefüllt, gefüllt bis zu einem vordefinierbaren Schwellwert, mehr als 3/4 gefüllt, voll), Energieversorgung. Der The system state is preferably a state from the following group: operating state (eg full load operation, partial load operation, off, open, partially open, closed), noise behavior (normal expected standard noise, increased noise emission), level (in particular empty, partially filled, filled up to a predefinable threshold, more than 3/4 filled, full), power supply. The
Systemzustand kann dabei auch durch mehrere Arten von diesen Zuständen charakterisiert sein: z.B. System state can also be characterized by several types of these states: e.g.
Betriebszustand (z.B. Container mit geöffneter Klappe), Füllstand, und/oder Geräuschverhalten. Beispielsweise kann am Container auch ein Sensor zur Erfassung der Stellung der Klappe vorgesehen sein, welcher Sensor in Kommunikation mit der Schwingungsmessvorrichtung steht oder darin integriert ist. Operating condition (e.g., open flap container), level, and / or noise behavior. For example, a sensor for detecting the position of the flap may be provided on the container, which sensor is in communication with the vibration measuring device or integrated therein.
Der Füllstand kann sich auf einen Füllstand in einem von der zu vermessenden Einrichtung umgrenzten Innenvolumen beziehen, insbesondere auf einen Füllstand in einer vollständig hohlen Kavität. Die Einrichtung kann eine beliebige Geometrie aufweisen. Die Einrichtung kann aus beliebigem Material bestehen, beispielsweise mit metallischer Wandung oder mit Kunststoffwandung. Das Füllgut kann eine beliebige Zusammensetzung aufweisen und fest und/oder flüssig sein. In Einrichtungen, in welchen ausschließlich Fluide aufgenommen werden, kann eine Schwingung insbesondere dann erfasst werden, wenn eine externe Anregung erfolgt, z.B. durch das Öffnen oder Schließen eines Deckels bzw. Einfüllstutzens, oder auch kontrolliert durch einen ansteuerbaren Aktor (Schwingungsgeber). The fill level can refer to a fill level in an inner volume bounded by the device to be measured, in particular to a fill level in a completely hollow cavity. The device may have any geometry. The device may consist of any material, for example with metallic wall or plastic wall. The contents may have any composition and be solid and / or liquid. In devices in which only fluids are taken up, a vibration can be detected, in particular, when an external excitation occurs, e.g. by opening or closing a lid or filler neck, or controlled by a controllable actuator (vibration generator).
Als SigFox-Kommunikationsprotokoll ist dabei ein Kommunikationsprotokoll auf Basis von Ultra-Schmalband- Technologie zu verstehen, auch LPWAN (Niedrigenergieweitverkehmetzwerk) genannt, welches Funk- Konnektivität für das Internet der Dinge (IoT) ermöglicht, insbesondere unabhängig von bereits bestehenden Netzwerken. The SigFox communication protocol is a communication protocol based on ultra-narrowband technology, also known as LPWAN (low-traffic network), which enables radio connectivity for the Internet of Things (IoT), in particular independently of existing networks.
Es hat sich nun gezeigt, dass eine Anwendung für diverse Arten von Einrichtungen möglich ist, insbesondere für Recycling-Container, Mulden-Behälter, Absetz- und Abrollcontainer, Überseecontainer, sei es jeweils mit oder ohne Deckel, mit oder ohne fest eingebauten Öffnungen. Ferner hat sich gezeigt, dass eine derartige Vorrichtung vergleichsweise kostengünstig realisiert werden kann. It has now been found that an application for various types of facilities is possible, in particular for recycling containers, trough containers, settling and roll-off containers, overseas containers, either with or without cover, with or without fixed openings. Furthermore, it has been found that such a device can be realized comparatively inexpensively.
Die Recheneinheit kann dabei separat vorgesehen sein (in der Art eines nachgeschalteten Rechnersystems, insbesondere entkoppelt vom Erfassen der Messdaten), oder in eine Sensorik zum Erfassen der Messdaten integriert sein. The arithmetic unit can be provided separately (in the manner of a downstream computer system, in particular decoupled from the acquisition of the measurement data), or be integrated into a sensor system for acquiring the measurement data.
Der Begriff„reaktives Erfassen“ wurde hier bewusst in Abgrenzung zur Erfassung von aktiv künstlich The term "reactive grasping" became consciously here in contrast to the capture of actively artificial
(insbesondere gemäß vordefinierter Muster) generierter Körperschwingungen gewählt. Die energieautarke Vorrichtung ist erfindungsgemäß eingerichtet, die Erfassung und Auswertung unabhängig von irgendwelchen künstlich aktiv erregten, induzierten Vibrationen oder Schwingungen auszuführen. Eine Energiezufuhr zum aktiven, künstlichen Generieren von Schwingungen bzw. Schall ist erfindungsgemäß daher nicht erforderlich. (in particular according to predefined patterns) generated body vibrations selected. The self-powered device is arranged according to the invention to carry out the detection and evaluation independently of any artificially actively excited, induced vibrations or oscillations. An energy supply to the active, artificial generation of vibrations or sound is therefore not required according to the invention.
Die erfmdungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfmdungsgemäße Verfahren kann auch wenigstens einen akustischen Schwingungssensor aufweisen, bzw. kann eine Erfassung und Auswertung akustischer The device according to the invention or the method according to the invention can also have at least one acoustic vibration sensor, or it can be a detection and evaluation of acoustic
Schwingungen (Schall) umfassen. Diese zusätzliche Datengrundlage kann das Auswerten der Schwingungen noch exakter gestalten, oder kann auch den Umfang der Analyse erweitern. Include vibrations (sound). This additional data base may make the vibration evaluation even more accurate, or may extend the scope of the analysis.
Insbesondere im Zusammenhang mit einer Kalibrierung oder zur Plausibilitätsprüfung können dabei auch Vergleichsmessungen vorgenommen werden, insbesondere Ultraschallmessungen bzw. -auswertungen. Hierfür wird bevorzugt ein kurzes Zeitintervall ganz am Anfang der Inbetriebnahme genutzt. Insbesondere kann dank solcher Vergleichsmessungen ein neuronales Netzwerk trainiert werden, insbesondere in der Art eines einmaligen Trainierens von Algorithmen, am Anfang in einer Datalogger-Phase. In particular in connection with a calibration or for the plausibility check, comparative measurements can also be carried out, in particular ultrasound measurements or evaluations. For this purpose, preferably a short time interval is used at the very beginning of the commissioning. In particular, thanks to such comparison measurements, a neural network can be trained, in particular in the form of a one-time training of algorithms, initially in a data logger phase.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet zur energieautarken reaktiven Erfassung der Schwingungsmessdaten bei hinsichtlich Schwingungsausbreitung passiver According to one exemplary embodiment, the vibration measuring device is set up for energy-autonomous reactive detection of the vibration measurement data with respect to vibration propagation passive
Schwingungsmessvorrichtung. Das energieautarke reaktive Erfassen kann ohne aktive/aktives Vibration measurement device. The energy self-reactive detection can without active / active
Erzeugung/Erzeugen von Schwingungen erfolgen. Dies liefert einen besonders hohen Grad an Autarkie. Generation / generating vibrations take place. This provides a particularly high degree of self-sufficiency.
Gemäß einer spezifischen Ausgestaltung wird zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben gelöst durch eine energieautarke Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet zur energieautarken Erfassung von According to a specific embodiment, at least one of the aforementioned objects is achieved by an energy self-sufficient vibration measuring device configured for self-sufficient detection of energy
Schwingungsmessdaten an einer Einrichtung in Form eines Containers, mit einem Energiespeicher zur autarken Energieversorgung der Schwingungsmessvorrichtung über einen energieautarken Zeitraum von wenigstens sechs Monaten, und mit einer Energieaufnahmeeinheit eingerichtet zum Einspeisen von aus der Umgebung geernteter Energie in den Energiespeicher, und ferner mit einem an den Energiespeicher gekoppelten Vibration measurement data to a device in the form of a container, with an energy storage for self-sufficient energy supply of the vibration measuring device over a self-sufficient energy period of at least six months, and equipped with an energy absorption unit for feeding energy harvested from the environment into the energy storage, and further with a to the energy storage coupled
Kommunikationsmodul eingerichtet zur energieautarken drahtlosen Transmission der Schwingungsmessdaten basierend auf wenigstens einem Kommunikationsprotokoll aus der Gruppe der LP-WAN-Protokolle, insbesondere basierend auf SigFox und/oder NBIoT; wobei die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet ist zur energieautarken Erfassung und Transmission der Schwingungsmessdaten in Form von Körperschwingungsmessdaten erfasst an einer Festkörperoberfläche der zu vermessenden Einrichtung, wobei die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet ist zur energieautarken reaktiven Erfassung der Communication module configured for energy self-sufficient wireless transmission of the vibration measurement data based on at least one communication protocol from the group of LP-WAN protocols, in particular based on SigFox and / or NBIoT; wherein the vibration measuring device is set up for self-sufficient detection and transmission of the vibration measurement data in the form of Body vibration measurement data recorded on a solid surface of the device to be measured, wherein the vibration measuring device is set up for energy self-reactive detection of the
Schwingungsmessdaten bei hinsichtlich Schwingungsausbreitung passiver Schwingungsmessvorrichtung, wobei die Schwingungsmessvorrichtung eine Recheneinheit aufweist und ferner eingerichtet ist zur energieautarken Auswertung der erfassten Körperschwingungsmessdaten in Hinblick auf einen Füllstand von Flüssigkeit oder Feststoffen in einem von der Einrichtung umgrenzten Innenvolumen, insbesondere eingerichtet zur Auswertung ausschließlich basierend auf den Körperschwingungsmessdaten. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für die Füllstandsmessung besonders vorteilhaft. Vibration measurement data with respect to vibration propagation passive vibration measuring device, wherein the vibration measuring device has a computing unit and is further adapted for energy self-sufficient evaluation of the detected body vibration measurement data with respect to a level of liquid or solids in an area bounded by the device interior, in particular designed for evaluation exclusively based on the body vibration measurement data. This embodiment is especially advantageous for level measurement.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schwingungsmessvorrichtung eine als Körperschwingungs- Kupplung ausgebildete mechanische Schnittstelle (ausgebildet zur ortsfesten Montage bzw. zum ortsfesten Kuppeln an die Einrichtung bzw. an eine dafür vorgesehene Befestigungsstelle der Einrichtung) auf und ist eingerichtet zur Erfassung der Körperschwingungsmessdaten auf nicht-optische Weise (durch Festkörperkontakt bzw. durch die aufgrund von Festkörperkontakt übertragenen Schwingungen, Vibrationen), insbesondere ausschließlich auf nicht-optische Weise über die Körperschwingungs-Kupplung bzw. entsprechende, in Verbindung mit der Körperschwingungs-Kupplung stehende Sensorik, insbesondere in einer Montageposition außen an der Festkörperoberfläche, beispielsweise an einer Behälter- oder Container- oder According to one exemplary embodiment, the vibration measuring device has a mechanical interface designed as a body vibration coupling (designed for stationary mounting or for stationary coupling to the device or to a fastening point of the device provided for this purpose) and is configured to detect the body vibration measurement data in a non-optical manner (By solid state contact or by the transmitted due to solid contact vibrations), in particular exclusively in a non-optical manner via the body vibration coupling or corresponding, in connection with the body vibration coupling sensor, especially in a mounting position outside of the solid surface For example, on a container or container or
Maschinengehäusewandung. Dies liefert auch Vorteile hinsichtlich des Anwendungsspektrums und der Montagemöglichkeiten. Maschinengehäusewandung. This also provides advantages in terms of application spectrum and mounting options.
Als Körperschwingungs-Kupplung ist bevorzugt eine Kupplung eingerichtet zum Weiterleiten von As a body vibration coupling, a clutch is preferably arranged for forwarding
Körperschwingungen zu verstehen, also eine Kupplung, die eine Befestigung weitgehend ohne Dämpfung oder Fedemng ermöglicht. Die Körperschwingungs-Kupplung ist eingerichtet, in Festkörperkontakt mit der zu vermessenden Einrichtung zu stehen. Dabei kann die Schwingungsmessvorrichtung wenigstens einen mit der Körperschwingungs-Kupplung verbundenen Körperschwingungssensor aufweisen, insbesondere in starrer Anordnung, wahlweise integriert in die Körperschwingungs-Kupplung. Dies ermöglicht eine Erfassung bei minimaler Dissipation bzw. bei minimierten Verlusten, bei minimierter Dämpfung. Dies kann die Exaktheit steigern oder auch das Anwendungsgebiet erweitern, insbesondere auch hinsichtlich schwacher Vibrationen bzw. hinsichtlich Einrichtungen/Containem, die z.B. nur mit Materialien mit vergleichsweise kleiner Masse befüllt werden (z.B. Papier, Karton). Understand body vibrations, so a coupling that allows attachment largely without damping or Fedemng. The body vibration coupling is adapted to be in solid state contact with the device to be measured. In this case, the vibration measuring device may have at least one connected to the body vibration coupling body vibration sensor, in particular in a rigid arrangement, optionally integrated into the body vibration coupling. This allows detection with minimal dissipation or minimized losses, with minimized attenuation. This can increase the accuracy or even expand the field of application, in particular also with regard to weak vibrations or with respect to devices / containers which are e.g. only be filled with materials of comparatively small mass (e.g., paper, cardboard).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet zur Erfassung von Körperschwingungsmessdaten mittels der Körperschwingungs-Kupplung in einer festkörperkontaktierenden Anordnung außen an der Einrichtung, außerhalb von einem von der Einrichtung umgrenzten Innenvolumen, insbesondere ohne Sicht ins Innenvolumen, insbesondere an einer Wandung der Einrichtung. Dies liefert nicht zuletzt eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Anordnung oder auch hinsichtlich der zu überwachenden According to one exemplary embodiment, the vibration measuring device is designed to detect body vibration measurement data by means of the body vibration coupling in a solid-body contacting arrangement on the outside of the device, outside of an interior volume defined by the device, in particular without a view of the interior volume, in particular on a wall of the device. This not least provides a high degree of flexibility with regard to the arrangement or with regard to the monitored
Einrichtungen, z.B. auch von Maschinengehäusen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Körperschwingungs-Kupplung eine Körperschwingungsleitfläche eingerichtet zur stoffschlüssigen, insbesondere adhäsiven Fixiemng an der Einrichtung auf. Dies kann die Schnittstelle optimieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Körperschwingungs-Kupplung Facilities, eg also of machine housings. According to one embodiment, the body vibration coupling has a body vibration guide surface adapted for the material-fit, in particular adhesive Fixiemng on the device. This can optimize the interface. According to one embodiment, the body vibration coupling
Befestigungsmittel eingerichtet zur reversiblen form- und/oder kraftschlüssigen Montage an der Einrichtung auf. Auch dies kann die Schnittstelle zur Einrichtung optimieren. Fastening means adapted for reversible positive and / or non-positive mounting on the device. This too can optimize the interface to the device.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Körperschwingungs-Kupplung Befestigungsmittel umfassend wenigstens eine Schraubverbindung. Dies liefert eine robuste Verbindung und große Freiheitsgrade hinsichtlich der Fixierung an der Einrichtung. According to one embodiment, the body vibration coupling comprises fastening means comprising at least one screw connection. This provides a robust connection and great freedom of fixation on the device.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Körperschwingungs-Kupplung Befestigungsmittel umfassend wenigstens einen Niet, insbesondere Blindniet (s.g. Popniete). Es hat sich gezeigt, dass ein Niet auf einfache Weise eine sehr beständige, flächig kontaktierende Befestigung sicherstellen kann. Diese Art der Befestigung hat zudem den Vorteil, dass Körperschwingungen kaum bzw. nicht spürbar dissipiert werden. According to one embodiment, the body vibration coupling comprises fastening means comprising at least one rivet, in particular blind rivet (see Pop rivet). It has been found that a rivet can easily ensure a very stable, surface contacting attachment. This type of attachment also has the advantage that body vibrations are hardly or not noticeably dissipated.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Körperschwingungs-Kupplung Befestigungsmittel umfassend wenigstens eine irreversible oder reversible Klebeverbindung. Es hat sich gezeigt, dass eine Verklebung sehr einfach durchzuführen ist. Eine Verklebung liefert insbesondere auch den Vorteil, dass die Befestigungsstelle weitgehend frei gewählt werden kann, und dass keine Bohrungen oder dergleichen an der Einrichtung erforderlich sind. According to one embodiment, the body vibration coupling comprises fastening means comprising at least one irreversible or reversible adhesive bond. It has been shown that a bond is very easy to perform. A bond provides in particular also the advantage that the attachment point can be largely freely selected, and that no holes or the like are required on the device.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Körperschwingungs-Kupplung eine zumindest abschnittsweise plane, ebene Körperschwingungsleitfläche eingerichtet zur flächigen Aufnahme und Weiterleitung von Körperschwingungen der Einrichtung auf, insbesondere geometrisch korrespondierend zur Einrichtung. According to one exemplary embodiment, the body vibration coupling has an at least sectionally planar, planar body vibration guidance surface arranged for the areal absorption and transmission of body vibrations of the device, in particular geometrically corresponding to the device.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Körperschwingungs-Kupplung eine Körperschwingungsleitfläche eingerichtet zur flächigen Kontaktierung der Einrichtung auf. Dies ermöglicht jeweils eine zweckdienliche Kupplung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Körperschwingungsleitfläche starr mit wenigstens einem Befestigungsmittel der Körperschwingungs-Kupplung verbunden. Dies kann die Aufnahme und Weiterleitung der Schwingungen optimieren. According to one exemplary embodiment, the body vibration coupling has a body vibration guidance surface configured for surface contacting of the device. This allows each a suitable coupling. According to one embodiment, the body vibration guide surface is rigidly connected to at least one attachment means of the body vibration coupling. This can optimize the recording and transmission of the vibrations.
Bezüglich der Art der Befestigung ist erwähnenswert, dass es je nach Art der zu vermessenden Einrichtung bevorzugte Varianten gibt. Es hat sich gezeigt, dass eine messtechnische Messung und Auswertung weitgehend unabhängig von der Art der Befestigung erfolgen kann, insbesondere da die Auswertung auf Differenzmesswerte bzw. relative Veränderungen fokussiert werden kann. Irgendwelche Einflüsse der Befestigungsweise, z.B. dämpfende Effekte bei einer Verklebung, können dann mehr oder weniger ignoriert werden; rechnerisch brauchen derartige Effekte nicht notwendigerweise beachtet werden, wenn die Auswertung auf eine zeitliche Veränderung der Messwerte fokussiert werden kann. With regard to the type of attachment is worth mentioning that there are preferred variants depending on the type of device to be measured. It has been shown that a metrological measurement and evaluation can be largely independent of the type of attachment, in particular because the evaluation can be focused on differential readings or relative changes. Any influences of the manner of attachment, e.g. dampening effects on a bond can then be more or less ignored; arithmetically, such effects do not necessarily have to be taken into account if the evaluation can be focused on a temporal change of the measured values.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet zur energieautarken Erfassung und Auswertung von Körperschwingungsmessdaten aus Schwingungen bzw. Vibrationen der Einrichtung, insbesondere aus Vibrationen in Bezug auf wenigstens zwei Raumachsen, bevorzugt aus According to one exemplary embodiment, the vibration measuring device is set up for self-sufficient detection and evaluation of body vibration measurement data from vibrations or vibrations of the body Device, in particular of vibrations with respect to at least two spatial axes, preferably from
Vibrationen in Bezug auf alle drei Raumachsen. Dies kann auch den Umfang der Messung optimieren. Vibrations with respect to all three spatial axes. This can also optimize the scope of the measurement.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Körperschwingungs-Kupplung eingerichtet zur Erfassung der Körperschwingungsmessdaten aus Vibrationen in Bezug auf wenigstens zwei Raumachsen, bevorzugt aus Vibrationen in Bezug auf alle drei Raumachsen, auf nicht-optische Weise über die Körperschwingungs- Kupplung und wenigstens einen mit der Körperschwingungs-Kupplung starr verbundenen According to one embodiment, the body vibration clutch is configured to detect the body vibration measurement data from vibrations with respect to at least two spatial axes, preferably vibrations with respect to all three spatial axes, non-optically via the body vibration clutch and at least one with the body vibration clutch rigidly connected
Körperschwingungssensor, insbesondere einen Körperschwingungssensor mit Sensitivität in allen drei Raumachsen, insbesondere mikroelektromechanischen (MEMS-basierten) Körperschwingungssensor. Dies liefert nicht zuletzt messtechnische Vorteile. Die Sensitivität in Bezug auf alle drei Raumachsen hat auch den Vorteil, dass messtechnische Redundanz nicht notwendigerweise erforderlich ist. Dies ermöglicht auch Robustheit und Kosteneffizienz. Der Körperschwingungssensor kann dabei z.B. mittels starrer, nicht dämpfender Verbindungsmittel oder Konnektoren mit der Körperschwingungs-Kupplung verbunden oder darin integriert bzw. eingebettet sein. Body vibration sensor, in particular a body vibration sensor with sensitivity in all three spatial axes, in particular microelectromechanical (MEMS-based) body vibration sensor. This not least provides metrological advantages. The sensitivity with respect to all three spatial axes also has the advantage that metrological redundancy is not necessarily required. This also allows robustness and cost efficiency. The body vibration sensor may be e.g. be connected by means of rigid, non-damping connecting means or connectors with the body vibration coupling or integrated or embedded therein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schwingungsmessvorrichtung wenigstens einen According to one embodiment, the vibration measuring device has at least one
Körperschwingungssensor, insbesondere ein Accelerometer auf, insbesondere in relativer Anordnung zur Körperschwingungs-Kupplung bzw. in starrer relativer Anordnung zur Körperschwingungsleitfläche, insbesondere gekoppelt mittels eines starren Verbindungselements (insbesondere mit minimierter Dämpfung, z.B. ein metallisches Verbindungselement). Body vibration sensor, in particular an accelerometer, in particular in a relative arrangement for body vibration coupling or in a rigid relative arrangement to Körperschwingungsleitfläche, in particular coupled by means of a rigid connecting element (in particular with minimized damping, for example, a metallic connecting element).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schwingungsmessvorrichtung wenigstens einen According to one embodiment, the vibration measuring device has at least one
Körperschwingungssensor, insbesondere ein Accelerometer eingerichtet zur Erfassung der Body vibration sensor, in particular an accelerometer set up to detect the
Körperschwingungsmessdaten in Bezug auf wenigstens zwei Raumachsen, bevorzugt in Bezug auf alle drei Raumachsen auf. Das Accelerometer muss dabei nicht notwendigerweise in einer bestimmten Relativposition im Sensor oder relativ zur Montageposition bzw. Kupplungsstelle bzw. Befestigungsstelle angeordnet sein; Body vibration measurement data with respect to at least two spatial axes, preferably with respect to all three spatial axes. The accelerometer need not necessarily be arranged in a specific relative position in the sensor or relative to the mounting position or coupling point or attachment point;
wahlweise kann eine entsprechende Optimierung erfolgen, je nach Anwendungsfall. Ebenso muss das Optionally, a corresponding optimization can take place, depending on the application. Likewise, that needs
Accelerometer nicht auf vordefinierte Weise in den Sensor eingebettet sein. Auch müssen nicht Accelerometer should not be embedded in a predefined way in the sensor. Also do not have to
notwendigerweise Vorkehrungen zur Vermeidung von Abdämpfung getroffen werden. Diese Vorteile ergeben sich insbesondere dadurch, dass die Auswertung auf eine zeitliche Veränderung der Messwerte fokussiert werden kann, also auf eine Analyse von zeitlichen Änderungen und Differenzmesswerten. Das Zeitintervall ist dabei nicht fest vorgegeben, es kann sich auf einen einzelnen Befüllvorgang beziehen, oder aber auch auf einen Zeitraum von mehreren Stunden, Tagen, Wochen oder Monaten. necessary precautions are taken to avoid dampening. These advantages result in particular from the fact that the evaluation can be focused on a temporal change of the measured values, ie on an analysis of temporal changes and difference measured values. The time interval is not fixed, it can refer to a single filling process, or even to a period of several hours, days, weeks or months.
Als Accelerometer bzw. Beschleunigungssensor können insbesondere vorgesehen sein: As an accelerometer or acceleration sensor can be provided in particular:
mikroelektromechanische (MEMS -basierte) Sensoren; piezoelektrische Sensoren; oder eine Kombination daraus. Es hat sich gezeigt, dass MEMS-basierte Sensoren besondere Vorteile liefern, insbesondere hinsichtlich Energiebedarf und breitem Spektrum erfassbarer Schwingungen, nicht zuletzt auch hinsichtlich Kosten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schwingungsmessvorrichtung wenigstens einen Körperschwingungssensor umfassend eine Schallwandlungseinheit, insbesondere MEMS-Mikrofon auf. Anders ausgedrückt: Es kann ferner auch eine Schallwandlungseinheit bezüglich akustischer Schwingungen vorgesehen sein. Dies kann den Umfang der Analyse optional erweitern. Insbesondere können dadurch microelectromechanical (MEMS based) sensors; piezoelectric sensors; or a combination of them. It has been shown that MEMS-based sensors provide particular advantages, in particular with regard to energy requirements and a broad spectrum of detectable oscillations, not least also with regard to costs. According to one exemplary embodiment, the vibration measuring device has at least one body vibration sensor comprising a sound conversion unit, in particular a MEMS microphone. In other words, it is also possible to provide a sound conversion unit with regard to acoustic vibrations. This can optionally extend the scope of the analysis. In particular, it can
Plausibilitätsprüfungen erleichtert oder Störgeräusche herausgerechnet werden. Plausibility checks are facilitated or noise is eliminated.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Energieaufnahmeeinheit wenigstens ein Solarmodul und/oder wenigstens ein piezoelektrisches Modul. Hierdurch kann das Einspeisen von Energie auch durch Licht aus der Umgebung oder z.B. bei Relativbewegungen erfolgen. According to one embodiment, the energy absorption unit comprises at least one solar module and / or at least one piezoelectric module. As a result, the supply of energy may also be caused by ambient light or e.g. take place during relative movements.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsmessvorrichtung, insbesondere die Recheneinheit eingerichtet, die Art und Weise der Transmission, insbesondere Zeitpunkte für die Transmission, in According to one embodiment, the vibration measuring device, in particular the computing unit is set up, the manner of the transmission, in particular times for the transmission, in
Abhängigkeit vom Energieinhalt des Energiespeichers und/oder vom Energiefluss in den Energiespeicher vorzugeben. Dies kann den Autarkie-Grad weiter erhöhen. Insbesondere kann die Energieversorgung über einen längeren Zeitraum sichergestellt werden. Dabei kann auch eine Eingangs-/Ausgangsrechnung erfolgen, insbesondere in der Art einer Energiebilanz. Specify dependence on the energy content of the energy storage and / or the energy flow in the energy storage. This can further increase the autarky degree. In particular, the energy supply can be ensured over a longer period of time. In this case, an input / output calculation can take place, in particular in the form of an energy balance.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Recheneinheit eingerichtet, ein Transmissionsintervall basierend auf der mittels der Energieaufnahmeeinheit bereitgestellten Energie und/oder basierend auf einem Ladezustand des Energiespeichers zu definieren. Dies ermöglicht einen ressourcenschonenden Umgang mit der verfügbaren Energie. Als Ladezustand ist dabei ein energetischer Zustand des Energiespeichers zu verstehen, wobei der Ladezustand beispielsweise basierend auf einer Unterteilung gemäß der folgenden Gruppe definiert wird: leer, Ladezustand mindestens ausreichend für Transmission, Ladezustand mindestens ausreichend für Erfassung und/oder Auswertung, Ladezustand mindestens ausreichend für Wartung (connectable), voll. According to one exemplary embodiment, the arithmetic unit is set up to define a transmission interval based on the energy provided by the energy absorption unit and / or based on a state of charge of the energy store. This enables a resource-saving handling of the available energy. The state of charge is an energetic state of the energy store, wherein the state of charge is defined based on a subdivision according to the following group: empty, state of charge at least sufficient for transmission, state of charge at least sufficient for detection and / or evaluation, state of charge at least sufficient for maintenance (connectable), full.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Schwingungsmessvorrichtung einen Lichtsensor auf und ist eingerichtet, die mittels der Energieaufnahmeeinheit bereitgestellte Energiemenge bzw. den Energiefluss in den Energiespeicher zu quantifizieren. Dies erleichtert das Einstellen und Optimieren des Betriebszustandes der Schwingungsmessvorrichtung, auch in Abhängigkeit aktueller Umwelteinflüsse. According to one exemplary embodiment, the vibration measuring device has a light sensor and is set up to quantify the amount of energy provided by the energy absorption unit or the energy flow into the energy store. This facilitates setting and optimizing the operating state of the vibration measuring device, also as a function of current environmental influences.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Recheneinheit eingerichtet, ein/das Transmissionsintervall anzupassen, sobald sich die am Energiespeicher anliegende Spannung ändert, insbesondere indem über den Abstand zu einer vordefinierten/vordefinierbaren Zielspannung eine Ändemngsrate für das According to one exemplary embodiment, the arithmetic unit is set up to adapt a transmission interval as soon as the voltage applied to the energy store changes, in particular by setting a change rate for the voltage over the distance to a predefined / predefinable target voltage
Transmissionsintervall vorgegeben wird. Dies optimiert die Nutzung der verfügbaren Energie und die Betriebsweise als Funktion der verfügbaren Energie. Transmission interval is given. This optimizes the use of available energy and operation as a function of available energy.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet, in einen According to one embodiment, the vibration measuring device is set up in a
energiebedarfsreduzierten (bzw. energiebedarfsminimierten) Tiefschlafmodus zu schalten oder die Transmission und/oder Erfassung zumindest auszusetzen, wenn mittels der Energieaufnahmeeinheit keine Energie bereitgestellt wird. Dies ermöglicht energetische Optimiemngen. Als Tiefschlafmodus kann dabei z.B. auch ein stand by-Zustand verstanden werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Recheneinheit eingerichtet, basierend auf einer Ladungsmessung, insbesondere mittels Coulomb-Counter, eine Eingangs-/Ausgangsrechnung in der Art einer Energiebilanz am Energiespeicher durchzuführen. Auch dies ermöglicht energetische Optimierungen, und erhöht dadurch den Grad der Autarkie. to switch energy demand reduced (or energy minimized) deep sleep mode or at least suspend the transmission and / or detection when no energy is provided by means of the energy absorption unit. This allows energetic Optimiemngen. As deep sleep mode, for example, a standby state can be understood. According to one exemplary embodiment, the arithmetic unit is set up, based on a charge measurement, in particular by means of a Coulomb counter, to carry out an input / output calculation in the manner of an energy balance on the energy store. This also allows for energetic optimizations, thereby increasing the level of autarky.
Das Transmissionsintervall (Advertisement Interval, AI) muss nicht fest definiert sein, sondern kann iterativ an die mittels der Energieaufnahmeeinheit bzw. des Energiespeichers bereitgestellte Energie (Energieinhalt) angepasst werden. Diesbezüglich kann auch ein Lichtsensor genutzt werden, insbesondere um die Energie zu messen, die in der Energieaufnahmeeinheit produziert wird. Mittels eines ADC-Wandler kann die am The transmission interval (Advertisement Interval, AI) does not have to be firmly defined, but can iteratively be adapted to the energy (energy content) provided by means of the energy absorption unit or the energy store. In this regard, a light sensor can also be used, in particular to measure the energy that is produced in the energy absorption unit. By means of an ADC converter, the am
Energiespeicher anliegende Spannung gemessen werden, woraus der Ladezustand/Energieinhalt ermittelt werden kann. Das AI kann angepasst (verkürzt bzw. verlängert) werden, wenn sich die Spannung ändert. Über den Abstand zur Zielspannung kann eine Änderungsrate vorgegeben werden, mit welcher das AI angepasst wird. Für den Fall, dass keine Energie produziert wird (z.B. Dunkelheit), kann die Schwingungsmessvorrichtung in einen Tiefschlafmodus versetzt werden, oder zumindest kann die Transmission ausgesetzt werden, insbesondere bis zu einem Zeitpunkt, zu welchem wieder Energie in den Energiespeicher eingespeist wird. Energy storage voltage to be measured, from which the state of charge / energy content can be determined. The AI can be adjusted (shortened or extended) when the voltage changes. The distance to the target voltage can be used to specify a rate of change with which the AI is adjusted. In the event that no energy is produced (e.g., darkness), the vibration measurement device may be placed in a deep sleep mode, or at least the transmission may be suspended, in particular until a time when energy is re-injected into the energy storage.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet, die Transmission in einem energiebedarfsoptimierten, als„non-connectable“ definierten Zustand (aktiver Zustand ohne According to one embodiment, the vibration measuring device is set up, the transmission in an energy demand optimized, as "non-connectable" defined state (active state without
Wartungsmöglichkeit) vorzunehmen (bzw. ein entsprechendes Signal zu transmittieren). Maintenance option) (or transmit a corresponding signal).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet, zum Konfigurieren in einen„connectable“-Zustand zu schalten (Zustand mit Wartungsmöglichkeit), insbesondere in Abhängigkeit eines aktuellen Energieinhaltes der Energieaufnahmeeinheit, insbesondere aus einem Tiefschlafmodus heraus. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schwingungsmessvorrichtung einen Lichtsensor und ist eingerichtet, bei Bestrahlung größer einem vordefinierten/vordefinierbaren Schwellwert in einen„connectable“- Zustand zu schalten, insbesondere für einen vordefinierten Zeitraum, insbesondere in Abhängigkeit eines aktuellen Energieflusses aus der Energieaufnahmeeinheit. According to one exemplary embodiment, the vibration measuring device is set up to switch into a "connectable" state for configuration (condition with possibility of maintenance), in particular as a function of a current energy content of the energy absorption unit, in particular out of a deep sleep mode. According to one exemplary embodiment, the vibration measuring device comprises a light sensor and is set to switch to a predefined / predefinable threshold value during irradiation in a "connectable" state, in particular for a predefined period of time, in particular as a function of a current energy flow from the energy absorption unit.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet, in Reaktion auf wenigstens einen äußeren Einfluss aus einem Tiefschlafmodus in einen„connectable“-Zustand (Zustand mit Wartungsmöglichkeit) zu schalten, wobei der äußere Einfluss insbesondere zumindest aus der folgenden Gmppe definiert/definierbar ist: berührungslose Aktivierung durch ein magnetisches Feld, NFC According to one embodiment, the vibration measurement device is arranged to switch from a deep sleep mode to a connectable state in response to at least one external influence, wherein the external influence is defined / definable at least from the following group: non-contact activation through a magnetic field, NFC
(Nahfeldkommunikations)-Verbindung. Dies ermöglicht jeweils auch einen optimierten Energiehaushalt. (Nahfeldkommunikations) compound. This also enables an optimized energy budget.
Die Schwingungsmessvorrichtung sendet/transmittiert das entsprechende Signal (Advertisement) insbesondere in einem als„non-connectable“ definierten Zustand. Falls die Schwingungsmessvorrichtung konfiguriert werden soll, also in den„connectable“-Zustand versetzt werden soll, in welchem Zustand ein höherer Energiebedarf vorliegt, kann der Lichtsensor mittels einer künstlichen Energiequelle bestrahlt werden, z.B. mittels der Taschenlampe eines Smartphone. Erst wenn eine definierte Beleuchtungsgrenze überschritten wird, wird die Schwingungsmessvorrichtung in den„connectable“-Zustand versetzt und verbleibt in diesem Zustand, z.B. für eine Minute oder so lange, wie ein Gerät damit verbunden ist. Als Zustand der Schwingungsmessvorrichtung ist dabei ein Zustand zu verstehen, welcher einstellbar ist und ausschlaggebend für das einstellbare Betriebsverhalten der Schwingungsmessvorrichtung sein kann The vibration measuring device transmits / transmits the corresponding signal (advertisement), in particular in a state defined as "non-connectable". If the vibration measuring device is to be configured, that is to say placed in the "connectable" state, in which state a higher energy requirement exists, the light sensor can be irradiated by means of an artificial energy source, eg by means of the flashlight of a smartphone. Only when a defined lighting limit is exceeded, the vibration measuring device is set in the "connectable" state and remains in this state, for example for a minute or as long as a device is connected to it. The state of the vibration measuring device is to be understood as a state which is adjustable and can be decisive for the adjustable operating behavior of the vibration measuring device
(insbesondere in Abhängigkeit des Ladezustandes), wobei der Zustand der Schwingungsmessvorrichtung beispielsweise basierend auf einer Unterteilung gemäß der folgenden Gruppe definiert wird: aus, (in particular depending on the state of charge), wherein the state of the vibration measuring device is defined, for example based on a subdivision according to the following group:
Tiefschlafmodus,„non-connectable“,„connectable“. Im„non-connectable- oder„connectable“ -Modus kann die Schwingungsmessvorrichtung jeweils eingerichtet sein bzw. einstellbar sein für wenigstens einen der folgenden Schritte: Erfassen, Auswerten, Transmission. Je nach gewähltem Zustand kann ein Energiebedarfszustand eingestellt werden, welcher Energiebedarfszustand eine Vorgabe für die Art und Weise der Einspeisung von Energie und/oder der Art und Weise der Schritte Erfassen, Auswerten und/oder Transmission sein kann, jeweils einstellbar mittels der Recheneinheit bzw. mittels eines entsprechenden Computerprogrammproduktes oder einer entsprechenden Steuerungseinheit. Beispielsweise werden für die Füllstandsmessung wenigstens drei Deep sleep mode, "non-connectable", "connectable". In "non-connectable" or "connectable" mode, the vibration measuring device can each be set up or be adjustable for at least one of the following steps: detection, evaluation, transmission. Depending on the selected state, an energy requirement state can be set, which energy requirement state can be a specification for the way of feeding energy and / or the manner of detecting, evaluating and / or transmitting steps, in each case adjustable by means of the arithmetic unit or by means of a corresponding computer program product or a corresponding control unit. For example, at least three for the level measurement
Energiebedarfszustände definiert, und der (Betriebs-)Zustand der Schwingungsmessvorrichtung ist dabei einstellbar in Abhängigkeit des jeweiligen Ladezustandes. So kann vermieden werden, dass der Energiespeicher unvorteilhaft entladen wird für Messungen/Transmissionen, die eventuell gar nicht erforderlich sind. Dies steigert wiederum die Autarkie. Energy demand states defined, and the (operating) state of the vibration measuring device is adjustable depending on the respective state of charge. This can avoid that the energy storage is unfavorably discharged for measurements / transmissions, which may not even be necessary. This in turn increases autarky.
ITEM1 Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird auch gelöst durch eine energieautarke ITEM1 At least one of the aforementioned tasks is also solved by an energy self-sufficient
Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet zur energieautarken Erfassung von Schwingungsmessdaten an einem Container, mit einem Energiespeicher zur autarken Energieversorgung der Schwingungsmessvorrichtung über einen energieautarken Zeitraum von wenigstens sechs Monaten oder sogar mehreren Jahren, und mit einer Energieaufnahmeeinheit eingerichtet zum Einspeisen von aus der Umgebung geernteter Energie in den Energiespeicher, und ferner mit einem an den Energiespeicher gekoppelten Kommunikationsmodul eingerichtet zur energieautarken drahtlosen Transmission der Schwingungsmessdaten basierend auf wenigstens einem Kommunikationsprotokoll aus der Gruppe der LP-WAN-Protokolle; wobei die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet ist zur energieautarken Erfassung und Transmission der Schwingungsmessdaten in Form von Körperschwingungsmessdaten erfasst an einer Festkörperoberfläche der zu vermessenden Einrichtung, wobei die Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet ist zur energieautarken reaktiven Erfassung der Vibration measuring device set up for energy self-sufficient recording of vibration measurement data on a container, with an energy storage for self-sufficient energy supply of the vibration measuring device over a self-sufficient energy period of at least six months or even several years, and equipped with an energy absorption unit for feeding energy harvested from the environment into the energy storage, and further comprising a communication module coupled to the energy store for energy-autonomous wireless transmission of the vibration measurement data based on at least one communication protocol from the group of LP-WAN protocols; wherein the vibration measuring device is set up for self-sufficient detection and transmission of the vibration measurement data in the form of body vibration measurement data recorded on a solid surface of the device to be measured, wherein the vibration measurement device is adapted for self-sufficient reactive detection of
Schwingungsmessdaten bei hinsichtlich Schwingungsausbreitung passiver Schwingungsmessvorrichtung, also ohne aktive/aktives Erzeugung/Erzeugen von Schwingungen, wobei die Schwingungsmessvorrichtung eine Recheneinheit aufweist und ferner eingerichtet ist zur energieautarken Auswertung der erfassten Vibration measurement data with respect to vibration propagation passive vibration measuring device, ie without active / active generation / generation of vibrations, wherein the vibration measuring device has a computing unit and is further configured for energy self-sufficient evaluation of the detected
Körperschwingungsmessdaten in Hinblick auf einen Füllstand von Flüssigkeit oder Feststoffen in einem von der Einrichtung umgrenzten Innenvolumen, insbesondere ausschließlich basierend auf den Body vibration measurement data with regard to a level of liquid or solids in an area bounded by the device interior volume, in particular exclusively based on the
Körperschwingungsmessdaten, wobei die Schwingungsmessvorrichtung wenigstens einen Body vibration measurement data, wherein the vibration measuring device at least one
Körperschwingungssensor, insbesondere ein Accelerometer aufweist und eingerichtet ist zur Erfassung der Körperschwingungsmessdaten aus Schwingungen des Containers in Bezug auf wenigstens zwei Raumachsen x, y, z, bevorzugt aus Schwingungen in Bezug auf alle drei Raumachsen, auf nicht-optische Weise, wobei die Schwingungsmessvorrichtung, insbesondere die Recheneinheit bevorzugt ferner eingerichtet ist, die Art und Weise der Transmission, insbesondere Zeitpunkte für die Transmission und/oder ein Transmissionsintervall, in Abhängigkeit vom Energieinhalt des Energiespeichers und/oder vom Energiefluss in den Energiespeicher zu definieren. Dies liefert zahlreiche zuvor genannte Vorteile. Body vibration sensor, in particular an accelerometer and is adapted to detect the body vibration measurement data from vibrations of the container with respect to at least two spatial axes x, y, z, preferably from vibrations with respect to all three spatial axes, in a non-optical manner, wherein the vibration measuring device, in particular the arithmetic unit is preferably also set up, the manner of the transmission, in particular times for the transmission and / or a transmission interval, in Define dependence on the energy content of the energy storage and / or the energy flow in the energy storage. This provides many of the aforementioned benefits.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch gelöst durch eine Einrichtung, insbesondere einen Container, mit wenigstens einer daran befestigten energieautarken, zuvor beschriebenen Schwingungsmessvorrichtung, wobei die Schwingungsmessvorrichtung außen an einer Wandung der As mentioned above, at least one of the aforementioned objects is also achieved by a device, in particular a container, with at least one energy-self-sufficient, previously described vibration measuring device attached to it, wherein the vibration measuring device is arranged on the outside of a wall of the
Einrichtung befestigt ist, insbesondere ohne Sichtkontakt in ein von der Wandung umgrenztes Innenvolumen. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Insbesondere können die Einrichtungen selbstständig eine Dienstleistung anfordem, z.B. ein Entleeren oder eine Diagnose oder Reparatur. Dies reduziert nicht zuletzt den Device is attached, in particular without visual contact in a wall bounded by the inner volume. This provides the aforementioned advantages. In particular, the facilities may independently request a service, e.g. an emptying or a diagnosis or repair. This not least reduces the
Wartungsaufwand. Eine jeweils vorteilhafteste Position an der Außenseite der Einrichtung kann dabei individuell je nach Anwendungsfall gewählt werden. Maintenance. A most advantageous position on the outside of the device can be selected individually depending on the application.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch gelöst durch ein Verfahren zum energieautarken Betreiben einer Schwingungsmessvorrichtung zum energieautarken Bereitstellen von As mentioned above, at least one of the aforementioned objects is also achieved by a method for energy self-sufficient operation of a vibration measuring device for energy self-sufficient provision of
Systemzustandsinformationen, insbesondere Füllstandsinformationen, bezüglich wenigstens eines von mehreren Systemzuständen einer zu vermessenden Einrichtung, insbesondere eines Containers, durch energieautarkes Erfassen von Körperschwingungsmessdaten an der Einrichtung, insbesondere mittels einer zuvor beschriebenen energieautarken Schwingungsmessvorrichtung, wobei eine autarke Energieversorgung für den Zweck des Bereitstellens der Systemzustandsinformationen vorgesehen wird, indem mittels wenigstens einer System state information, in particular level information, with respect to at least one of several system states of a device to be measured, in particular a container, by energy self-sufficient detection of body vibration measurement data at the device, in particular by means of a previously described self-powered vibration measuring device, wherein a self-sufficient power supply is provided for the purpose of providing the system state information by using at least one
Energieaufnahmeeinheit der Schwingungsmessvorrichtung Energie aus der Umgebung geerntet und in wenigstens einen Energiespeicher der Schwingungsmessvorrichtung eingespeist wird, wobei mittels wenigstens eines an den Energiespeicher gekoppelten Kommunikationsmoduls der Schwingungsmessvorrichtung eine energieautarke drahtlose Transmission der Körperschwingungsmessdaten basierend auf wenigstens einem Kommunikationsprotokoll erfolgt, insbesondere aus der Gruppe der LP-WAN-Protokolle, insbesondere basierend auf SigFox und/oder NBIoT; wobei ein energieautarkes Erfassen der Körperschwingungsmessdaten an einer Festkörperoberfläche der zu vermessenden Einrichtung erfolgt, und wobei ferner ein energieautarkes Auswerten der erfassten Körperschwingungsmessdaten in Hinblick auf den wenigstens einen Systemzustand erfolgt, insbesondere in Hinblick auf einen Systemzustand in einem von der Einrichtung umgrenzten Energy intake unit of the vibration measuring device energy harvested from the environment and is fed into at least one coupled to the energy storage communication module of the vibration measurement device energy self-sufficient wireless transmission of body vibration measurement data based on at least one communication protocol, in particular from the group of LP-WAN Protocols, in particular based on SigFox and / or NBIoT; wherein an energy self-sufficient detection of the body vibration measurement data on a solid surface of the device to be measured is carried out, and further wherein an energy self-sufficient evaluation of the detected body vibration measurement data with respect to the at least one system state, in particular with regard to a system state in a bounded by the device
Innenvolumen, insbesondere in Hinblick auf einen Füllstand von Flüssigkeit oder Feststoffen im Innenvolumen, wobei die Körperschwingungsmessdaten energieautark drahtlos transmittiert werden. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Die Erfassung kann dabei auf nicht-optische Weise über eine mechanische Schnittstelle umfassend eine Körperschwingungs-Kupplung erfolgen, über welche die Schwingungen möglichst ungedämpft ohne Dissipation weitergeleitet werden können. Das Auswerten erfolgt insbesondere unter Beachtung einer zeitlichen Internal volume, in particular with regard to a level of liquid or solids in the inner volume, the body vibration measurement data are transmitted energy self-sufficient wireless. This provides the aforementioned advantages. The detection can take place in a non-optical manner via a mechanical interface comprising a body vibration coupling, via which the vibrations can be forwarded as undamped as possible without dissipation. The evaluation takes place in particular taking into account a temporal
Entwicklung (Differenzbildung), insbesondere auch mittels wenigstens eines selbstlernenden Algorithmus. Das Transmittieren erfolgt insbesondere basierend auf SigFox und/oder NBIoT. Development (difference formation), in particular also by means of at least one self-learning algorithm. The transmission takes place in particular based on SigFox and / or NBIoT.
Es hat sich gezeigt, dass die Auswertung basierend auf relativen Messwerten und Messwertänderungen bzw. Differenzbildung erfolgen kann. Dabei kann das System aus Einrichtung und Schwingungsmessvorrichtung als ein Schwingungssystem angesehen bzw. definiert werden, bei welchem Schwingungssystem die mechanische Schnitstelle zwischen der Einrichtung und der Schwingungsmessvorrichtung als eine Konstante betrachtet werden kann, also als eine hinsichtlich der Ausbreitung von Schwingungen bzw. (Körper-) Schall nicht weiter beachtliche Schnitstelle. Die Schwingungsmessvorrichtung kann mit der Einrichtung mitschwingen bzw. (Körper-)Schallwellen selbständig erfassen, so dass die Auswertung auf das Auswerten von zeitlichen It has been shown that the evaluation can be based on relative measured values and measured value changes or difference formation. The system of device and vibration measuring device can be regarded or defined as a vibration system, in which vibration system, the mechanical Intersection between the device and the vibration measuring device can be regarded as a constant, that is, as in terms of the propagation of vibrations or (body) sound not further noteworthy interface. The vibration measuring device can resonate with the device or detect (body) sound waves independently, so that the evaluation on the evaluation of temporal
Veränderungen, Relativwerten und Differenzbildung fokussiert werden kann. Absolute Messdaten können vernachlässigt werden oder im Vergleich zu relativen Messdaten zumindest nachrangig in die Auswertung einfließen. Changes, relative values and difference formation can be focused. Absolute measurement data can be neglected or, compared to relative measurement data, at least subordinate to the evaluation.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Erfassen reaktiv bei hinsichtlich Schwingungsausbreitung passiver Schwingungsmessvorrichtung ohne aktive Erzeugung von Schwingungen. Dies liefert einen besonders hohen Grad an Autarkie. According to one embodiment, the detection is reactive with respect to vibration propagation passive vibration measuring device without active generation of vibrations. This provides a particularly high degree of self-sufficiency.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Körperschwingungsmessdaten auf nicht-optische Weise, insbesondere ausschließlich auf nicht-optische Weise erfasst, insbesondere mitels wenigstens eines According to one embodiment, the body vibration measurement data are detected in a non-optical manner, in particular exclusively in a non-optical manner, in particular by means of at least one
Körperschwingungssensors der Schwingungsmessvorrichtung. Gemäß einer Ausführungsform werden die Körperschwingungsmessdaten mitels der Körperschwingungs-Kupplung in einer festkörperkontaktierenden Anordnung außen an der Einrichtung, außerhalb von einem von der Einrichtung umgrenzten Innenvolumen, insbesondere ohne Sicht ins Innenvolumen erfasst. Gemäß einer Ausführungsform werden die Body vibration sensor of the vibration measuring device. According to one embodiment, the body vibration measurement data are detected by means of the body vibration coupling in a body contacting arrangement on the outside of the device, outside of an interior volume bounded by the device, in particular without view into the interior volume. According to one embodiment, the
Körperschwingungsmessdaten mitels wenigstens eines in schwingungsleitender Verbindung an die Einrichtung gekoppelten Körperschwingungssensors erfasst. Dies liefert jeweils zuvor genannte Vorteile. Body vibration measurement data mitels detected by at least one vibrationally conductive connection to the device coupled body vibration sensor. This provides each of the aforementioned advantages.
Gemäß einer Ausführungsform wird das energieautarke Erfassen in einem Zeitintervall von mindestens ls durchgeführt. Dies ermöglicht auch die Erfassung eines zeitlichen Verlaufs. According to one embodiment, the self-sufficient detection is performed in a time interval of at least ls. This also allows the detection of a time course.
Gemäß einer Ausführungsform wird das energieautarke Erfassen in einem Zeitintervall von maximal 10s durchgeführt. Gemäß einer Ausführungsform wird das energieautarke Erfassen in einzelnen Zeitintervallen von jeweils einigen Sekunden, insbesondere 1 bis 10s, über einen Zeitraum von mindestens 1 bis 6 Tagen, Wochen oder Monaten durchgeführt. Dies ermöglicht jeweils eine ressourcenschonende Betriebsweise. Dabei kann eine Differenzbildung auch dadurch erleichtert werden, dass die einzelnen Zeitintervalle nur wenige Sekunden auseinander liegen. Wird beispielsweise ein Container über eine Dauer von 30s mit Leergut (z.B. Flaschen) befüllt, kann die Erfassung z.B. in drei einzelnen Zeitintervallen von jeweils 3s in einem vergleichsweise kleinen zeitlichen Abstand von z.B. nur 5s erfolgen. According to one embodiment, the self-sufficient detection is performed in a time interval of a maximum of 10 seconds. According to one embodiment, the self-sufficient energy acquisition is carried out at individual time intervals of a few seconds in each case, in particular 1 to 10 s, over a period of at least 1 to 6 days, weeks or months. This enables a resource-saving mode of operation. In this case, a difference can also be facilitated by the fact that the individual time intervals are only a few seconds apart. For example, if a container is filled with empties (e.g., bottles) for a period of 30 seconds, the detection may be e.g. in three individual time intervals of 3s each in a comparatively small time interval of e.g. only 5s.
Gemäß einer Ausführungsform wird das energieautarke Erfassen situationsbedingt initiiert durch wenigstens einen Köperschwingungssensor der Schwingungsmessvorrichtung durchgeführt, in Reaktion auf According to one embodiment, the energy-autonomous detection is initiated in a situation-initiated manner by at least one body vibration sensor of the vibration measurement device, in response to
situationsbedingt auftretende Körperschwingungen, insbesondere in Abhängigkeit eines überschritenen Mindestschwellwertes für eine Schwingungsintensität. Dies stellt eine ressourcenschonende Betriebsweise sicher und verhindert auch die Erfassung von nur wenig aussagekräftigen Schwingungen. Depending on the situation occurring body vibrations, especially as a function of an exceeded minimum threshold for a vibration intensity. This ensures a resource-saving mode of operation and also prevents the detection of only little meaningful vibrations.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Auswerten eine Differenzbildung zwischen zweiten According to one embodiment, the evaluation comprises a difference formation between the second
Körperschwingungsmessdaten und vorhergehenden, zeitlich früher erfassten ersten Body vibration measurement data and previous, earlier detected earlier
Körperschwingungsmessdaten. Dies liefert gute Belastbarkeit der Messwerte auch unter widrigen Bedingungen. Gemäß einer Ausführungsform wird ein Abklingverhalten der Körperschwingungen ausgewertet, insbesondere in einem Zeitintervall von mindestens 2.5s (Sekunden). Dies kann den Umfang der Analyse erweitern. Dabei kann mit einer Reaktionszeit des Körperschwingungssensors im Bereich von 2ms gerechnet werden, also einer Zeit, die für ein Schalten vom schlichten Überwachen (insbesondere standby-Modus) hinsichtlich einfallender Schwingungen in einen Betriebs-Modus zum Erfassen/ Aufzeichnen der Schwingungsdaten erforderlich ist. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die energieautarke Transmission jeweils nach einem Zeitintervall, welches in Abhängigkeit des aktuellen Energieinhaltes des Energiespeichers definiert wird Body vibration measurement data. This provides good resilience of the readings even under adverse conditions. According to one embodiment, a decay behavior of the body vibrations is evaluated, in particular in a time interval of at least 2.5 s (seconds). This can extend the scope of the analysis. In this case, a reaction time of the body vibration sensor in the range of 2 ms can be expected, ie a time which is required for switching from simple monitoring (in particular standby mode) with respect to incident vibrations into an operating mode for acquiring / recording the vibration data. According to one embodiment, the energy-autonomous transmission takes place in each case after a time interval which is defined as a function of the current energy content of the energy store
und/oder wobei die energieautarke Transmission erst dann erfolgt, wenn der Energieinhalt des Energiespeichers einen vordefinierbaren Mindestschwellwert übersteigt. Dies optimiert jeweils den Energiehaushalt. and / or wherein the energy-autonomous transmission takes place only when the energy content of the energy store exceeds a predefinable minimum threshold value. This optimizes the energy budget.
Unabhängig vom für das Erfassen eingestellten Zeitraum/Zeitintervall kann eine permanente Überwachung hinsichtlich des Vorhandenseins von Schwingungen erfolgen, insbesondere durch eine Abtastung oder durch Abruf eines Körperschwingungssensors mehrere Male pro Sekunde. Wird eine Schwingung registriert, insbesondere oberhalb eines Schwellenwertes, wird die Erfassung/Aufzeichnung der Schwingung gestartet, insbesondere für die Dauer von 2.5s. Das energieautarke Erfassen kann über mehrere Jahre kontinuierlich erfolgen. Regardless of the period / time interval set for detection, permanent monitoring of the presence of vibration may be made, particularly by sampling or polling a body vibration sensor several times per second. If an oscillation is registered, in particular above a threshold value, the acquisition / recording of the oscillation is started, in particular for the duration of 2.5 s. The self-sufficient detection can take place continuously over several years.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Erfassen mittels wenigstens eines Körperschwingungssensors, insbesondere eines Accelerometers eingerichtet zur Erfassung der Körperschwingungsmessdaten in Bezug auf wenigstens zwei Raumachsen, bevorzugt in Bezug auf alle drei Raumachsen. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Erfassen ferner auch mittels einer Schallwandlungseinheit, insbesondere mittels MEMS-Mikrofon. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. According to one embodiment, the detection takes place by means of at least one body vibration sensor, in particular an accelerometer, arranged for detecting the body vibration measurement data with respect to at least two spatial axes, preferably with respect to all three spatial axes. According to one embodiment, the detection also takes place by means of a sound conversion unit, in particular by means of a MEMS microphone. This provides the aforementioned advantages.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Einspeisen der Energie in den Energiespeicher mittels eines Solarmoduls und/oder eines piezoelektrischen Moduls der Energieaufnahmeeinheit. Gemäß einer According to one embodiment, the energy is fed into the energy store by means of a solar module and / or a piezoelectric module of the energy absorption unit. According to one
Ausführungsform werden die Art und Weise der Transmission, insbesondere Zeitpunkte für die Transmission, in Abhängigkeit vom Energieinhalt des Energiespeichers und/oder vom Energiefluss in den Energiespeicher vorgegeben, insbesondere mittels einer/der Recheneinheit oder Steuerungseinheit der Embodiment, the manner of the transmission, in particular times for the transmission, depending on the energy content of the energy storage and / or the energy flow in the energy storage specified, in particular by means of a / the computing unit or control unit of
Schwingungsmessvorrichtung. Dies liefert jeweils zuvor genannte Vorteile. Vibration measurement device. This provides each of the aforementioned advantages.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgen das Auswerten und die Transmission in Abhängigkeit eines According to one embodiment, the evaluation and the transmission take place as a function of a
Energieinhaltes des Energiespeichers, indem basierend auf einer Ladungsmessung, insbesondere mittels Coulomb-Counter eingerichtet zur Datenerhebung und Datenbereitstellung für die oder in der Recheneinheit, eine Eingangs-/ Ausgangsrechnung in der Art einer Energiebilanz am Energie Speicher erfolgt. Energy content of the energy storage by based on a charge measurement, in particular by means of Coulomb counter set up for data collection and data provision for or in the arithmetic unit, an input / output calculation in the manner of an energy balance on the energy storage.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Transmissionsintervall basierend auf der mittels der According to one embodiment, a transmission interval based on the by means of
Energieaufnahmeeinheit bereitgestellten Energie und/oder basierend auf einem Ladezustand des Energy input unit provided energy and / or based on a state of charge of the
Energiespeichers definiert. Gemäß einer Ausführungsform wird die mittels der Energieaufnahmeeinheit bereitgestellte Energiemenge mittels eines Lichtsensors der Schwingungsmessvorrichtung quantifiziert. Gemäß einer Ausführungsform wird das Transmissionsintervall angepasst, sobald sich die am Energiespeicher anliegende Spannung ändert, insbesondere indem über den Abstand zu einer vordefinierten/vordefinierbaren Zielspannung eine Ändemngsrate vorgegeben wird. Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Energy storage defined. According to one embodiment, the amount of energy provided by the energy receiving unit is quantified by means of a light sensor of the vibration measuring device. According to one embodiment, the transmission interval is adapted as soon as the voltage applied to the energy store changes, in particular by setting a change rate over the distance to a predefined / predefinable target voltage. In one embodiment, the
Schwingungsmessvorrichtung in einen energiebedarfsreduzierten Tiefschlafmodus oder setzt die Transmission und/oder Erfassung zumindest zeitweise aus, wenn mittels der Energieaufnahmeeinheit keine Energie bereitgestellt wird. Gemäß einer Ausführungsform wird basierend auf einer Ladungsmessung, insbesondere mittels Coulomb -Counter, eine Eingangs-/Ausgangsrechnung in der Art einer Energiebilanz am Energiespeicher durchgeführt. Dies liefert jeweils zuvor genannte Vorteile. Vibration measuring device in an energy demand reduced deep sleep mode or suspends the transmission and / or detection at least temporarily when no energy is provided by means of the energy absorption unit. According to one embodiment, based on a charge measurement, in particular by means of a Coulomb counter, an input / output calculation in the manner of an energy balance is performed on the energy store. This provides each of the aforementioned advantages.
Diese Schritte können jeweils insbesondere mittels einer Recheneinheit oder Steuerungseinheit der These steps can each in particular by means of a computing unit or control unit of the
Schwingungsmessvorrichtung vorgenommen werden. Vibration measuring device are made.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Transmission in einem energiebedarfsoptimierten, als„non- connectable“ definierten Zustand der Schwingungsmessvorrichtung. Gemäß einer Ausführungsform wird die Schwingungsmessvorrichtung zum Konfigurieren in einen„connectable“ -Zustand geschaltet, insbesondere in Abhängigkeit eines aktuellen Energieinhaltes des Energiespeichers, insbesondere aus einem Tiefschlafmodus heraus. Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Schwingungsmessvorrichtung bei Bestrahlung größer einem vordefinierten/vordefinierbaren Schwellwert in einen„connectable“ -Zustand (bzw. wird geschaltet), insbesondere für einen vordefinierten Zeitraum, insbesondere in Abhängigkeit eines aktuellen Energieinhaltes des Energiespeichers. Gemäß einer Ausführungsform schaltet die Schwingungsmessvorrichtung in Reaktion auf wenigstens einen äußeren Einfluss aus einem Tiefschlafmodus in einen„connectable“-Zustand (bzw. wird geschaltet), wobei der äußere Einfluss insbesondere zumindest aus der folgenden Gmppe definiert wird: According to one embodiment, the transmission takes place in an energy-demand-optimized state of the vibration-measuring device that is defined as "non-connectable". According to one embodiment, the vibration measuring device is switched to configure in a "connectable" state, in particular as a function of a current energy content of the energy store, in particular out of a deep sleep mode. In accordance with one embodiment, the radiation measuring apparatus shifts into a "connectable" state (or is switched) during irradiation greater than a predefined / predefinable threshold value, in particular for a predefined period of time, in particular as a function of a current energy content of the energy store. According to one embodiment, in response to at least one external influence, the vibration measurement device switches from a deep sleep mode to a connectable state, wherein the external influence is defined in particular at least from the following group:
berührungslose Aktivierung durch ein magnetisches Feld, NFC- Verbindung. Dies liefert jeweils zuvor genannte Vorteile. Dabei kann die Schwingungsmessvorrichtung in Reaktion auf auftretende Schwingungen aus einem Tiefschlafmodus in einen Modus zum Erfassen der Schwingungen schalten eine permanente Überwachung hinsichtlich einfallender Schwingungen ermöglicht das Aktivieren in Reaktion auf neu auftretende Non-contact activation through a magnetic field, NFC connection. This provides each of the aforementioned advantages. In this case, the vibration measuring device may switch from a deep sleep mode to a mode for detecting the vibrations in response to occurring vibrations. Permanent monitoring for incident vibrations allows activation in response to newly occurring vibrations
Schwingungen. Die Überwachung ist dabei unabhängig vom Schritt des Erfassens. Vibrations. The monitoring is independent of the step of detection.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch gelöst durch Verwendung wenigstens eines Körperschwingungssensors, insbesondere Accelerometers in einer energieautarken As mentioned, at least one of the aforementioned objects is also achieved by using at least one body vibration sensor, in particular an accelerometer in an energy self-sufficient one
Schwingungsmessvorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen energieautarken Vibration measuring device, in particular an energy self-sufficient as described above
Schwingungsmessvorrichtung, die mittels Befestigungsmitteln umfassend wenigstens eine Schraubverbindung und/oder wenigstens einen Niet, insbesondere Blindniet, und/oder wenigstens eine irreversible oder reversible Klebeverbindung in einer Anordnung außen an einer Einrichtung, insbesondere einem Container befestigt ist, zum Erfassen von Körperschwingungsmessdaten zum Auswerten eines Systemzustands der zu vermessenden Einrichtung wobei die Schwingungsmessvorrichtung verwendet wird zum energieautarken reaktiven Erfassen der Schwingungsmessdaten bei hinsichtlich Schwingungsausbreitung passiver Schwingungsmessvorrichtung. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. ITEM2 Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird auch gelöst durch ein Verfahren zum energieautarken Betreiben einer Schwingungsmessvorrichtung zum energieautarken Bereitstellen von Vibration measuring device which is fastened by means of fastening means comprising at least one screw connection and / or at least one rivet, in particular blind rivet, and / or at least one irreversible or reversible adhesive connection in an arrangement on the outside of a device, in particular a container for detecting body vibration measurement data for evaluating a system state the device to be measured, wherein the vibration measuring device is used for energy self-sufficient reactive detection of the vibration measurement data with respect to vibration propagation passive vibration measuring device. This provides the aforementioned advantages. ITEM2 At least one of the aforementioned objects is also achieved by a method for energy self-sufficient operation of a vibration measuring device for energy self-sufficient provision of
Systemzustandsinformationen in Form von Füllstandsinformationen bezüglich eines Containers, durch energieautarkes Erfassen von Körperschwingungsmessdaten an der Einrichtung, insbesondere mittels einer zuvor beschriebenen energieautarken Schwingungsmessvorrichtung, wobei eine autarke Energieversorgung für den Zweck des Bereitstellens der Systemzustandsinformationen vorgesehen wird, indem mittels einer System state information in the form of level information relating to a container, by energy self-sufficient detection of body vibration measurement data on the device, in particular by means of a previously described self-powered vibration measuring device, wherein a self-sufficient power supply for the purpose of providing the system state information is provided by means of a
Energieaufnahmeeinheit der Schwingungsmessvorrichtung Energie aus der Umgebung geerntet und in einen Energiespeicher der Schwingungsmessvorrichtung eingespeist wird, wobei mittels eines Energy intake unit of the vibration measuring device harvested energy from the environment and is fed into an energy store of the vibration measuring device, wherein by means of a
Kommunikationsmoduls der Schwingungsmessvorrichtung eine energieautarke drahtlose Transmission der Körperschwingungsmessdaten basierend auf wenigstens einem Kommunikationsprotokoll aus der Gruppe der LP-WAN-Protokolle erfolgt; wobei ferner ein energieautarkes Erfassen der Körperschwingungsmessdaten an einer Festkörperoberfläche der zu vermessenden Einrichtung erfolgt, wobei das Erfassen reaktiv bei hinsichtlich Schwingungsausbreitung passiver Schwingungsmessvorrichtung ohne aktive Erzeugung von Schwingungen erfolgt, und wobei ferner ein energieautarkes Auswerten der erfassten Körperschwingungsmessdaten in Hinblick auf den Füllstand von Flüssigkeit oder Feststoffen in einem vom Container umgrenzten Innenvolumen erfolgt, wobei die Körperschwingungsmessdaten energieautark drahtlos transmittiert werden, wobei die Communication module of the vibration measuring device is a self-sufficient wireless transmission of the body vibration measurement data based on at least one communication protocol from the group of LP-WAN protocols takes place; wherein an energy self-sufficient detection of the body vibration measurement data on a solid surface of the device to be measured, wherein the detection is reactive with respect to vibration propagation passive vibration measuring device without active generation of vibrations, and further wherein an energy self-sufficient evaluation of the detected body vibration measurement data with respect to the level of liquid or solids takes place in an area bounded by the container interior volume, the body vibration measurement data are energy-autonomously transmitted wirelessly, the
Körperschwingungsmessdaten auf nicht-optische Weise, insbesondere ausschließlich auf nicht-optische Weise, mittels wenigstens eines Körperschwingungssensors der Schwingungsmessvorrichtung eingerichtet zur Erfassung der Körperschwingungsmessdaten in Bezug auf wenigstens zwei Raumachsen, bevorzugt in Bezug auf alle drei Raumachsen, außen am Container erfasst werden, wobei das energieautarke Erfassen in einzelnen Zeitintervallen über einen Zeitraum von mindestens 1 bis 6 Tagen, Wochen oder Monaten durchgeführt wird, wobei das Auswerten eine Differenzbildung zwischen zweiten Körperschwingungsmessdaten und Body vibration measurement data in a non-optical manner, in particular exclusively in a non-optical manner, by means of at least one body vibration sensor of the vibration measurement device adapted to detect the body vibration measurement data with respect to at least two spatial axes, preferably with respect to all three spatial axes, outside of the container are detected, wherein the self-powered Detecting in individual time intervals over a period of at least 1 to 6 days, weeks or months is carried out, wherein the evaluation of a difference between the second body vibration measurement data and
vorhergehenden, zeitlich früher erfassten ersten Körperschwingungsmessdaten umfasst. Dies liefert zahlreiche zuvor genannte Vorteile. previous, previously recorded earlier body vibration measurement data includes. This provides many of the aforementioned benefits.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch gelöst durch ein Verfahren zum energieautarken Bereitstellen von Systemzustandsinformationen, insbesondere Füllstandsinformationen, bezüglich wenigstens eines von mehreren Systemzuständen einer zu vermessenden Einrichtung, insbesondere eines Containers, durch energieautarkes Auswerten von energieautark an der Einrichtung erfassten As mentioned above, at least one of the aforementioned objects is also achieved by a method for energy-autonomous provision of system state information, in particular level information, with respect to at least one of a plurality of system states of a device to be measured, in particular of a container, detected by energy self-sufficient evaluation of self-sufficient energy at the device
Körperschwingungsmessdaten, insbesondere mittels einer zuvor beschriebenen energieautarken Body vibration measurement data, in particular by means of a previously described energy self-sufficient
Schwingungsmessvorrichtung, wobei ein energieautarkes Auswerten der erfassten Vibration measuring device, wherein an energy self-sufficient evaluation of the detected
Körperschwingungsmessdaten in Hinblick auf wenigstens einen Systemzustand in einem von der Einrichtung umgrenzten Innenvolumen ausschließlich basierend auf den Körperschwingungsmessdaten erfolgt, insbesondere in Hinblick auf einen Füllstand von Flüssigkeit oder Feststoffen im Innenvolumen, wobei das Auswerten eine Differenzbildung zwischen zweiten Körperschwingungsmessdaten und vorhergehenden, zeitlich früher erfassten ersten Körperschwingungsmessdaten umfasst, wobei die Körperschwingungsmessdaten insbesondere mittels eines zuvor beschriebenen Verfahrens erfasst sind/wurden. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Dabei kann eine autarke Energieversorgung für den Zweck des Bereitstellens der Systemzustandsinformationen vorgesehen werden, indem mittels wenigstens einer Energieaufnahmeeinheit Energie aus der Umgebung geerntet und in wenigstens einen Energiespeicher eingespeist wird, wobei mittels wenigstens eines an den Body vibration measurement data regarding at least one system state in an interior volume bounded by the device based solely on the body vibration measurement data, in particular with respect to a level of liquid or solids in the interior volume, wherein the evaluating a difference between the second body vibration measurement data and previous, previously recorded earlier body vibration measurement data wherein the body vibration measurement data are / were detected in particular by means of a previously described method. This provides the aforementioned advantages. In this case, a self-sufficient energy supply for the purpose of providing the system state information can be provided by harvested by at least one energy absorption unit energy from the environment and fed into at least one energy storage, said at least one of the
Energiespeicher gekoppelten Kommunikationsmoduls eine energieautarke drahtlose Transmission der Energy storage coupled communication module an energy self-sufficient wireless transmission of
Körperschwingungsmessdaten (basierend auf wenigstens einem Kommunikationsprotokoll) erfolgt; wobei ein energieautarkes Erfassen der Körperschwingungsmessdaten auf nicht-optische Weise über eine mechanische Schnittstelle mit einer Körperschwingungs-Kupplung erfolgt, welche eine Festkörperoberfläche der zu vermessenden Einrichtung kontaktiert. Body vibration measurement data (based on at least one communication protocol) takes place; wherein an energy self-sufficient detection of the body vibration measurement data in a non-optical manner via a mechanical interface with a body vibration coupling takes place, which contacts a solid surface of the device to be measured.
Dabei können Referenzwerte auch mittels etablierter Messmethoden erfasst werden, insbesondere zwecks Hinterlegung erfasster Rohdaten zusammen mit den Referenzwerten. Dabei kann ein selbstlernender In this case, reference values can also be detected by means of established measuring methods, in particular for the purpose of depositing detected raw data together with the reference values. It can be a self-learning
Algorithmus angewandt oder etabliert werden (Machine-Leaming). Algorithm applied or established (machine-leaming).
Die mittels der Recheneinheit durchgeführte Berechnung kann teilweise auf der Sensor-Ebene, teilweise auf einer Cloud-Ebene durchgeführt werden, also gesplittet werden hinsichtlich Datenvolumen und/oder The calculation performed by means of the arithmetic unit can be partly carried out on the sensor level, partly on a cloud level, ie be split in terms of data volume and / or
Rechenaufgaben. Diese Teilung auf wenigstens zwei Ebenen ist vorteilhaft, um auch vergleichsweise große Datenmengen auf effiziente Weise mittels schmalbandiger Kommunikationsmethoden zu versenden. Computing tasks. This division on at least two levels is advantageous in order to also send comparatively large amounts of data in an efficient manner by means of narrowband communication methods.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das energieautarke Auswerten basierend auf einer Differenzbildung zu vorhergehenden Körperschwingungsmessdaten jeweils als Funktion oder in Abhängigkeit oder zum Zeitpunkt einer neu erfassten (bzw. wahlweise auch aktiv initiierten) Schwingung bzw. Vibration, insbesondere basierend auf wenigstens einem selbstlernenden Algorithmus, insbesondere unter Bezugnahme auf wenigstens ein vordefiniertes, in einer Schwingungsdatenbank hinterlegtes Schwingungsmuster. Gemäß einer Ausführungsform wird ein Abklingverhalten der Körperschwingungen ausgewertet. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine Aufteilung der Körperschallmessdaten und/oder eine Ausübung der Auswertung auf wenigstens zwei Ebenen, insbesondere umfassend eine Cloud-Ebene und eine Sensor-Ebene. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt wenigstens eine Vergleichsmessung, insbesondere mittels Ultraschall bzw. basierend auf Ultraschallmesswerten, insbesondere zur Erfassung von Referenzwerten, insbesondere permanent bzw. simultan, wobei ein Vergleich mit den ausgewerteten Körperschwingungsmessdaten erfolgt, insbesondere simultan. Dies liefert jeweils zuvor genannte Vorteile. According to one embodiment, the energy self-sufficient evaluation based on a difference formation to previous body vibration measurement data takes place in each case as a function or in dependence or at the time of a newly detected (or optionally actively initiated) vibration or vibration, in particular based on at least one self-learning algorithm, in particular with reference on at least one predefined, stored in a vibration database vibration pattern. According to one embodiment, a decay behavior of the body vibrations is evaluated. According to one embodiment, a distribution of the structure-borne sound measurement data and / or an exercise of the evaluation takes place on at least two levels, in particular comprising a cloud level and a sensor level. According to one embodiment, at least one comparison measurement takes place, in particular by means of ultrasound or based on ultrasound measurement values, in particular for the detection of reference values, in particular permanently or simultaneously, wherein a comparison with the evaluated body vibration measurement data takes place, in particular simultaneously. This provides each of the aforementioned advantages.
Dabei kann nicht nur eine Differenzbildung erfolgen, sondern es kann auch eine Bezugnahme auf vordefinierte, abgespeicherte oder bereits zuvor gemessene (Schwingungs- bzw. Schall-)Muster erfolgen. Anders ausgedrückt: Die Körperschwingungen können auch basierend auf antrainierter Mustererkennung ausgewertet werden, insbesondere mittels selbstlernender Algorithmen. Not only can a difference be formed, but also a reference to predefined, stored or previously measured (vibration or sound) patterns can be made. In other words, the body vibrations can also be evaluated based on trained pattern recognition, in particular by means of self-learning algorithms.
Vergleichsmessungen, insbesondere Ultraschallmessungen bzw. -auswertungen erfolgen dabei bevorzugt allenfalls während eines kurzen Zeitintervalls ganz am Anfang, also nicht dauerhaft, insbesondere um Comparative measurements, in particular ultrasound measurements or evaluations are preferably carried out at most at the very beginning during a short time interval, ie not permanently, in particular in order
Referenzwerte zu erzeugen, insbesondere zwecks Kalibrierung. Insbesondere kann dank der Vergleichsmessung ein neuronales Netzwerk trainiert werden, insbesondere in der Art eines einmaligen Trainierens von Algorithmen (genutzt/nutzbar durch die Recheneinheit), am Anfang in einer Datalogger-Phase, also weder beim finalen Produkt (Schwingungsmessvorrichtung) noch in dessen Standard-Betriebsmodus. To generate reference values, in particular for calibration. In particular, thanks to the comparison measurement a neural network are trained, in particular in the form of a one-time training of algorithms (used / usable by the computing unit), in the beginning in a data logger phase, ie neither the final product (vibration measuring device) nor in its standard operating mode.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Steuern eines zuvor beschriebenen Verfahrens zum energieautarken Betreiben einer At least one of the aforementioned objects is also achieved by a computer program product configured to control a previously described method for self-powered operation of a
Schwingungsmessvorrichtung und/oder eingerichtet zum Ansteuem einer zuvor beschriebenen energieautarken Schwingungsmessvorrichtung, wobei das Computerprogrammprodukt eingerichtet ist, das Erfassen, die Auswertung und/oder die Transmission der Körperschwingungsmessdaten in Abhängigkeit eines Energieinhalts und/oder Energieflusses zu steuern. Dies ermöglicht neben zuvor genannten Vorteilen auch eine sehr effektive Optimierung des Energiehaushaltes. Vibration measuring device and / or set up for driving a previously described self-powered vibration measuring device, wherein the computer program product is set up to control the detection, the evaluation and / or the transmission of the body vibration measurement data depending on an energy content and / or energy flow. In addition to the aforementioned advantages, this also allows a very effective optimization of the energy balance.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt eingerichtet zum Auswerten von Körperschwingungsmessdaten erfasst mittels eines zuvor beschriebenen Verfahrens zum Bereitstellen von Systemzustandsinformationen und/oder mittels einer zuvor beschriebenen energieautarken Schwingungsmessvorrichtung, wobei das Computerprogrammprodukt eingerichtet ist, das Auswerten der erfassten Körperschwingungsmessdaten in Hinblick auf wenigstens einen Systemzustand der zu vermessenden Einrichtung durchzuführen, indem aus einem zeitlichen Verlauf der At least one of the aforementioned objects is also achieved by a computer program product configured to evaluate body vibration measurement data acquired by a previously described method for providing system state information and / or by means of a previously described energy self-sufficient vibration measurement device, wherein the computer program product is set up, evaluating the acquired body vibration measurement data with respect to to perform at least one system state of the device to be measured by a time course of the
Körperschwingungsmessdaten zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Messung auf den Body vibration measurement data between at least a first and a second measurement on the
Systemzustand geschlossen wird, insbesondere auf den Systemzustand in einem von der Einrichtung umgrenzten Innenvolumen, insbesondere in Hinblick auf einen Füllstand von Flüssigkeit oder Feststoffen im Innenvolumen. Dies ermöglicht neben zuvor genannten Vorteilen auch das Aufzeichnen einer Historie, und damit die System state is closed, in particular to the system state in an area bounded by the device interior volume, in particular with regard to a level of liquid or solids in the internal volume. This allows not only the aforementioned advantages but also the recording of a history, and thus the
Vorhersage eines erwartungsgemäßen Zeitpunktes, wann das Innenvolumen komplett gefüllt sein wird. Dies kann z.B. beim Betanken von Tanks vorteilhaft sein. Predicting an expected time when the internal volume will be completely filled. This can e.g. be advantageous when refueling tanks.
Das Computerprogrammprodukt kann beide zuvor beschriebenen Charakteristika umfassen, also eingerichtet sein sowohl zum Steuern des zuvor beschriebenen Verfahrens als auch zum Steuern der zuvor beschriebenen Vorrichtung. Dabei erfolgt bevorzugt eine Aufteilung der Daten und/oder der Auswertung auf wenigstens zwei Ebenen, insbesondere umfassend eine Cloud-Ebene und eine Sensor-Ebene. Hierdurch können vergleichsweise große Datenmengen auf effiziente Weise transmittiert werden, insbesondere auch mittels schmalbandiger Kommunikationsprotokolle . The computer program product may comprise both of the characteristics described above, that is to say be set up both for controlling the method described above and for controlling the device described above. In this case, the data and / or the evaluation are preferably split over at least two levels, in particular comprising a cloud level and a sensor level. As a result, relatively large amounts of data can be transmitted in an efficient manner, in particular also by means of narrowband communication protocols.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird demnach auch gelöst durch einen Datenträger mit einem solchen darauf hinterlegten Computerprogrammprodukt, oder durch einen Computer oder ein Computersystem oder eine virtuelle Maschine oder wenigstens ein Hardwareelement damit. Accordingly, at least one of the aforementioned objects is also solved by a data carrier having such a computer program product stored thereon, or by a computer or a computer system or a virtual machine or at least one hardware element with it.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird demnach auch gelöst durch ein Computerprogramm eingerichtet zum Bereitstellen der hier beschriebenen Daten bzw. der hier beschriebenen Verfahrensschritte. Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch gelöst durch Verwendung einer energieautarken Schwingungsmessvorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen energieautarken Schwingungsmessvorrichtung, zur energieautarken Erfassung von Körperschwingungsmessdaten an einer zu vermessenden Einrichtung in Form eines Containers, wobei sich die Schwingungsmessvorrichtung aus wenigstens einem durch eine Energieaufnahmeeinheit mit von aus der Umgebung geernteter Energie gespeisten Energiespeicher autark mit Energie versorgt und mittels wenigstens eines Kommunikationsmoduls energieautark drahtlos die Schwingungsmessdaten basierend auf wenigstens einem Kommunikationsprotokoll transmittiert, insbesondere aus der Gruppe der LP-WAN-Protokolle, insbesondere basierend auf SigFox und/oder NBIoT, und wobei die Schwingungsmessvorrichtung in einer Montageposition außen an einer Festkörperoberfläche des Containers die Körperschwingungsmessdaten auf nicht-optische Weise erfasst, wobei das Erfassen reaktiv bei hinsichtlich Schwingungsausbreitung passiver Schwingungsmessvorrichtung ohne aktive Erzeugung von Schwingungen erfolgt, und wobei die Schwingungsmessvorrichtung die erfassten Körperschwingungsmessdaten in Hinblick auf wenigstens einen Systemzustand der zu vermessenden Einrichtung auswertet und transmittiert, insbesondere in Hinblick auf einen Systemzustand in einem von der Einrichtung umgrenzten Innenvolumen, insbesondere in Hinblick auf einen Füllstand von Flüssigkeit oder Feststoffen im Innenvolumen. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Dabei werden z.B. Körperschwingungsmessdaten erfasst, die durch den Einwurf von Füllgut in den Container hervorgerufen wurden, also reaktive Körperschwingungsmessdaten (keine aktiv generierten Körperschwingungsmessdaten). Die Schwingungsmessvorrichtung ermöglicht daher ein reaktives Erfassen von Körperschwingungsmessdaten zum Zeitpunkt, zu welchem die Körperschwingungen hervorgerufen werden (reaktives Erfassen von Körperschwingungen, die durch externe Effekte hervorgerufen wurden). Accordingly, at least one of the aforementioned objects is also achieved by a computer program for providing the data described here or the method steps described here. As mentioned above, at least one of the aforementioned objects is also achieved by using an energy self-sufficient vibration measuring device, in particular an energy self-sufficient vibration measuring device, for energy self-sufficient detection of body vibration measurement data on a device to be measured in the form of a container, wherein the vibration measuring device comprises at least one energy absorption unit Energy stored by energy harvested from the environment self-sufficient energy and at least one communication module energy self-wireless transmits the vibration measurement data based on at least one communication protocol, in particular from the group of LP-WAN protocols, in particular based on SigFox and / or NBIoT, and the vibration measuring device detects the body vibration measurement data in a non-optical manner at a mounting position outside a solid surface of the container, wherein the sensing is reactive with respect to vibration propagation of the passive vibration measurement apparatus without actively generating vibrations, and wherein the vibration measurement apparatus evaluates and transmits the acquired body vibration measurement data with respect to at least one system state of the device to be measured, particularly with respect to a system state in an interior volume bounded by the device , in particular with regard to a level of liquid or solids in the internal volume. This results in the aforementioned advantages. In this case, for example, body vibration measurement data are recorded, which were caused by the throwing of contents into the container, ie reactive body vibration measurement data (no actively generated body vibration measurement data). Therefore, the vibration measuring apparatus enables reactive body vibration data to be reactively detected at the time when the body vibration is caused (reactive detection of body vibration caused by external effects).
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird wie erwähnt auch gelöst durch Verwendung eines Computerprogrammproduktes und/oder einer Recheneinheit zum Auswerten von Körperschwingungsmessdaten erfasst an einer Einrichtung in Form eines Containers, mittels einer energieautarken As mentioned, at least one of the aforementioned objects is also achieved by using a computer program product and / or a computing unit for evaluating body vibration measurement data recorded on a device in the form of a container by means of an energy self-sufficient
Schwingungsmessvorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen energieautarken Vibration measuring device, in particular an energy self-sufficient as described above
Schwingungsmessvorrichtung, indem aus einem zeitlichen Verlauf der Körperschwingungsmessdaten zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Messung auf den Füllstand im Container geschlossen wird, wobei das Erfassen der Körperschwingungsmessdaten reaktiv bei hinsichtlich Schwingungsausbreitung passiver Vibration measuring device, by inferring from a time course of the body vibration measurement data between at least a first and a second measurement on the level in the container, wherein the detection of the body vibration measurement data is reactive in respect of vibration propagation passive
Schwingungsmessvorrichtung ohne aktive Erzeugung von Schwingungen erfolgt, insbesondere bei einem zuvor beschriebenen Verfahren, insbesondere zum Auswerten eines zeitlichen Verlaufs der Vibration measuring device without active generation of vibrations takes place, in particular in a previously described method, in particular for evaluating a time course of the
Körperschwingungsmessdaten zwischen wenigstens einer ersten und einer zweiten Messung (Differenzbildung) und/oder zum Auswerten eines Abklingverhaltens. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile. Body vibration measurement data between at least one first and one second measurement (difference formation) and / or for evaluating a decay behavior. This results in the aforementioned advantages.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung noch näher beschrieben, wobei für Bezugszeichen, die nicht explizit in einer jeweiligen Zeichnungsfigur beschrieben werden, auf die anderen Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Es zeigen: Fig. 1A, 1B; 2A, 2B; 3A, 3B jeweils in schematischer Darstellung in einer Seitenansicht eine In the following drawing figures, the invention will be described in more detail, reference being made to reference characters, which are not explicitly described in a respective drawing figure, to the other drawing figures. Show it: Fig. 1A, 1B; 2A, 2B; 3A, 3B respectively in a schematic representation in a side view a
Schwingungsmessvorrichtung bzw. deren Verwendung, an einem Container mit Deckel bzw. an einem offenen Container bzw. an einem Container ohne Klappe, jeweils gemäß einem Ausführungsbeispiel; Vibration measuring device or its use, on a container with lid or on an open container or on a container without flap, each according to an embodiment;
Fig. 4 in schematischer Darstellung ein Verfahrensschaubild betreffend einzelne Schritte eines 4 is a schematic representation of a process diagram relating to individual steps of a
Verfahrens gemäß einer Ausführungsform; und Method according to one embodiment; and
Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Zeitstrahl zur Veranschaulichung einer Betriebsweise einer 5 is a schematic representation of a time beam for illustrating an operation of a
Schwingungsmessvorrichtung bzw. eines damit durchgeführten Verfahrens, jeweils gemäß einem Vibration measuring device or a method performed therewith, each according to a
Ausführungsbeispiel. Embodiment.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN DETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES
In der Fig. 1 A ist eine zu vermessende Einrichtung 1, beispielsweise ein Container gezeigt, an welcher eine energieautarke Schwingungsmessvorrichtung 10 montiert ist. Eine Wandung 2 umgrenzt die Einrichtung und liefert mittels einer Festkörperoberfläche 2.1 ein Lager bzw. eine Befestigungsfläche für die FIG. 1A shows a device 1 to be measured, for example a container, on which an energy self-sufficient vibration measuring device 10 is mounted. A wall 2 bounds the device and provides by means of a solid surface 2.1 a bearing or a mounting surface for the
Schwingungsmessvorrichtung 10. Die Wandung 2 bildet zumindest teilweise auch einen Deckel 3. Am Deckel 3 ist eine Klappe 4 vorgesehen, welche eine Öffnung 5 zum Innenvolumen 6 der Einrichtung freigibt. Die Einrichtung 1 ist gefüllt mit einer Füllung 7 bzw. mit Füllmaterial (Fluid und/oder Feststoffe) bei einer Füllhöhe z7 (Füllstand). Die Einrichtung 1 ruht auf dem Boden und erstreckt sich dreidimensional in Längsrichtung x, Breitenrichtung y und Höhenrichtung z. Die Bewegung der Klappe kann optional erfasst werden, beispielsweise optisch oder mittels Drehgelenksensor oder dergleichen. Wahlweise können auch akustische Sensoren vorgesehen sein. Vibration measuring device 10. The wall 2 forms at least partially a lid 3. On the lid 3, a flap 4 is provided, which releases an opening 5 to the internal volume 6 of the device. The device 1 is filled with a filling 7 or with filling material (fluid and / or solids) at a filling level z7 (level). The device 1 rests on the ground and extends in three dimensions in the longitudinal direction x, width direction y and height direction z. The movement of the flap can optionally be detected, for example optically or by means of a swivel joint sensor or the like. Optionally, acoustic sensors may be provided.
Fig. 1B zeigt die Schwingungsmessvorrichtung 10 im Detail. Eine Körperschwingungs-Kupplung 11 weist eine Körperschwingungsleitfläche bzw. Kontaktfläche 11.1 auf, welche an der Wandung 2, 2.1 zur Anlage gebracht werden kann, indem Befestigungsmittel 12, umfassend mechanische Befestigungsmittel 12a (beispielsweise Schrauben) und/oder adhäsive Befestigungsmittel 12b, an die Einrichtung 1 bzw. Wandung 2 gekuppelt werden. Die Schwingungsmessvorrichtung 10 weist ferner wenigstens einen Schwingungssensor, insbesondere Fig. 1B shows the vibration measuring device 10 in detail. A body vibration coupling 11 has a body vibration guide surface or contact surface 11.1 which can be brought into contact with the wall 2, 2.1 by attaching means 12 comprising mechanical fastening means 12a (for example screws) and / or adhesive fastening means 12b to the device 1 or wall 2 are coupled. The vibration measuring device 10 further comprises at least one vibration sensor, in particular
Accelerometer 13 und wenigstens einen Energiespeicher bzw. Akkumulator 17 auf. Eine Accelerometer 13 and at least one energy storage or accumulator 17. A
Energieaufnahmeeinheit 15, insbesondere umfassend ein Solarmodul, kann Energie bereitstellen und den Energiespeicher 17 laden. Messdaten können in einem Datenspeicher 19 (Arbeitsspeicher und/oder Festspeicher) abgelegt oder zumindest zwischengelagert werden. Mittels eines Kommunikationsmoduls 14 kann eine Transmission von erfassten Schwingungsmessdaten erfolgen. Mittels eines Computerprogrammproduktes 20 kann dabei insbesondere auch eine Vorgabe bezüglich der Art und Weise der durchzuführenden Messungen und/oder der Datenübertragung erfolgen. Die Schwingungsmessvorrichtung 10 kann ferner eine Energy absorption unit 15, in particular comprising a solar module, can provide energy and charge the energy storage 17. Measurement data can be stored in a data memory 19 (main memory and / or permanent memory) or at least stored temporarily. By means of a communication module 14, a transmission of detected vibration measurement data can take place. By means of a computer program product 20, in particular, a specification with regard to the manner of the measurements to be carried out and / or the data transmission can take place. The vibration measuring device 10 may further include a
Ladungsmesseinheit 15.1, insbesondere mit Coulomb-Counter, und/oder einen Lichtsensor 16 aufweisen. Die einzelnen Module oder Komponenten der Schwingungsmessvorrichtung 10 stehen dabei in Verbindung mit einer Recheneinheit und/oder Steuerungseinheit 18. Charge measuring unit 15.1, in particular with Coulomb counter, and / or a light sensor 16 have. The individual modules or components of the vibration measuring device 10 are in connection with a computing unit and / or control unit 18.
In der Fig. 2A ist eine Variante gezeigt, bei welcher die Schwingungsmessvorrichtung 10 an einer lateralen Wandung 2 einer offenen Einrichtung 1 angeordnet ist, z.B. an einem Recycling-Container, Mulden-Behälter, Absetz- oder Abrollcontainer. Fig. 2B zeigt eine Kontaktfläche 11.1, welche in Kombination mit Befestigungsmitteln 12a, 12b bereitgestellt wird. In der Fig. 3A, 3B ist eine Variante mit geschlossener Einrichtung 1 mit einer oder mehreren (Einwurf-)Öffnung 5 gezeigt (ohne Klappe). FIG. 2A shows a variant in which the vibration measuring device 10 is arranged on a lateral wall 2 of an open device 1, for example on a recycling container, well container, Settling or roll-off container. Fig. 2B shows a contact surface 11.1, which is provided in combination with fastening means 12a, 12b. A variant with closed device 1 with one or more (insertion) opening 5 is shown in FIGS. 3A, 3B (without flap).
In Fig. 4 werden einzelne Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. In einem ersten Schritt S 1 erfolgt ein Erfassen von Schwingungsmessdaten. Der Schritt S 1 kann dabei auch ein Aktivieren der Schwingungsmessvorrichtung 10 umfassen, insbesondere aus einem Tiefschlafmodus, insbesondere in Reaktion auf neu einfallende Schwingungen. In einem ersten Regelungspunkt RI kann insbesondere die Art und Weise der Erfassung geregelt werden, insbesondere hinsichtlich eines Zeitpunktes oder einer Zeitdauer der Erfassung, insbesondere in Abhängigkeit vom Energieinhalt oder Energiefluss. In einem Schritt S2 erfolgt ein Auswerten der Schwingungsmessdaten. In einem zweiten Regelungspunkt R2 kann insbesondere die Art und Weise der Auswertung geregelt werden, insbesondere hinsichtlich einer Differenz oder eines zeitlichen Verlaufs oder eines Abklingverhaltens. In einem dritten Schritt S3 erfolgt optional ein Archivieren der Schwingungsmessdaten. In einem dritten Regelungspunkt R3 kann insbesondere die Art und Weise der Abspeicherung geregelt werden, insbesondere hinsichtlich einer Auswahl der Daten, die abzuspeichem sind, beispielsweise um das zu transmittierende Datenvolumen möglichst gering zu halten. In einem vierten Schritt S4 erfolgt eine Transmission der Schwingungsmessdaten, insbesondere als Funktion des Energieinhaltes eines Energiespeichers der Schwingungsmessvorrichtung. In einem vierten Regelungspunkt R4 kann insbesondere die Art und Weise der Transmission geregelt werden, insbesondere hinsichtlich eines Zeitpunktes oder einer Dauer, insbesondere in Abhängigkeit vom Energieinhalt oder Energiefluss. Dabei kann in einem Schritt S4.1 ein Einstellen der Art und Weise der Transmission erfolgen, insbesondere mit Zeitvorgaben. In einem Schritt S5 erfolgt eine In Fig. 4, individual steps of a method according to the invention are explained in detail. In a first step S 1, a recording of vibration measurement data takes place. The step S 1 may also include activating the vibration measuring device 10, in particular from a deep sleep mode, in particular in response to newly occurring vibrations. In particular, the manner of detection can be regulated in a first control point RI, in particular with regard to a time or a time duration of the detection, in particular as a function of the energy content or energy flow. In a step S2, an evaluation of the vibration measurement data takes place. In a second control point R2, in particular the manner of the evaluation can be regulated, in particular with regard to a difference or a time course or a decay behavior. In a third step S3, archiving of the vibration measurement data takes place optionally. In a third control point R3, in particular the manner of storage can be regulated, in particular with regard to a selection of the data to be stored, for example in order to keep the data volume to be transmitted as low as possible. In a fourth step S4, a transmission of the vibration measurement data takes place, in particular as a function of the energy content of an energy store of the vibration measurement device. In a fourth control point R4, in particular the manner of the transmission can be regulated, in particular with regard to a point in time or a duration, in particular as a function of the energy content or energy flow. In this case, in a step S4.1, a setting of the type of transmission can take place, in particular with time specifications. In a step S5, a
Energieeinspeisung (Laden) mittels wenigstens einer Energieaufnahmeeinheit (Solarmodul). Der Schritt S5 kann unabhängig von den weiteren Schritten erfolgen, oder wahlweise in Abhängigkeit davon, z.B. in zeitlicher Abhängigkeit. Ein fünfter Regelungspunkt R5 bezüglich der Art und Weise der Energieaufnahme und/oder Energieeinspeisung kann an die weiteren Regelungspunkte RI bis R4 gekoppelt sein. Energy supply (charging) by means of at least one energy absorption unit (solar module). Step S5 may be independent of the further steps, or alternatively depending on e.g. in time dependence. A fifth control point R5 with regard to the mode of energy absorption and / or energy supply can be coupled to the further control points RI to R4.
In Fig. 5 ist ein zeitlicher Verlauf (t) eines der hier beschriebenen Verfahren angedeutet. Zum Zeitpunkt 0 erfolgt insbesondere eine Schwingung bzw. deren Erfassung/Registrierung, beispielsweise begründet durch eine in einen Container eingeworfene Flasche, oder durch eine geöffnete oder zugeschlagene Klappe. Zum Zeitpunkt 1 erfolgt insbesondere ein Aktivieren der Schwingungsmessvorrichtung 10. Zum Zeitpunkt 2 erfolgt insbesondere ein Erfassen. Zum Zeitpunkt 3 erfolgt insbesondere ein Auswerten. Zum Zeitpunkt 4 erfolgt insbesondere ein Archivieren und/oder Auswählen von Teilmengen der erfassten Daten. Zum Zeitpunkt 5 erfolgt insbesondere eine Transmission, beispielsweise auch nur von einer Teilmenge der zu übertragenden Daten. Zum Zeitpunkt 6 erfolgt insbesondere eine weitere Transmission, beispielsweise auch nur von einer Teilmenge der zu übertragenden Daten, insbesondere in Abhängigkeit eines Energieinhaltes des Energiespeichers. Die jeweilige Regelung RI bis R5 kann dabei unabhängig von den Zeitpunkten 1, 2, 3...erfolgen. Dabei kann ein FIG. 5 indicates a time profile (t) of one of the methods described here. At the time 0 in particular, a vibration or their detection / registration, for example, justified by a thrown into a container bottle, or by an open or slammed flap. At time 1, in particular, an activation of the vibration measuring device 10 takes place. At time 2, detection takes place in particular. At time 3, in particular, an evaluation takes place. At time 4, archiving and / or selection of subsets of the recorded data takes place in particular. At time 5, in particular, a transmission takes place, for example, only of a subset of the data to be transmitted. At time 6, in particular, a further transmission takes place, for example also only of a subset of the data to be transmitted, in particular as a function of an energy content of the energy store. The respective control RI to R5 can be carried out independently of the times 1, 2, 3 .... It can be a
Transmissionsintervall (AI Advertisement Interval) für einen jeweiligen Transmissionszeitpunkt definiert und eingehalten werden, welches sich unabhängig von den einzelnen Zeitpunkten 1, 2, ... z.B. über ein Zeitintervall von einigen Minuten erstreckt. In Fig. 5 sind beispielhaft zwei Transmissionsintervalle unterschiedlicher Länge dargestellt. Die Energieeinspeisung S5 erfolgt unabhängig von den einzelnen Zeitpunkten 1, 2, 3... Transmission interval (AI Advertisement Interval) are defined and maintained for a respective transmission time, which is independent of the individual times 1, 2, ..., for example over a time interval of a few minutes. FIG. 5 shows by way of example two transmission intervals of different lengths. The energy supply S5 is independent of the individual times 1, 2, 3 ...
Bezu gszeichenliste Tag list
1 Einrichtung, insbesondere Container 1 device, in particular container
2 Wandung 2 wall
2.1 Festkörperoberfläche 2.1 Solid surface
3 Deckel 3 lids
4 Klappe 4 flap
5 Öffnung 5 opening
6 Innenvolumen 6 internal volume
7 Füllung bzw. Füllmaterial (Fluid und/oder Feststoffe) 7 filling or filling material (fluid and / or solids)
10 energieautarke Schwingungsmessvorrichtung 10 self-powered vibration measuring device
11 Körperschwingungs-Kupplung mit mechanischer Schnittstelle 11 Body vibration coupling with mechanical interface
11.1 Körperschwingungsleitfläche bzw. Kontaktfläche 11.1 Body vibration control surface or contact surface
12 Befestigungsmittel 12 fasteners
12a mechanische Befestigungsmittel 12a mechanical fasteners
12b adhäsive Befestigungsmittel 12b adhesive fasteners
13 Schwingungssensor, insbesondere Körperschwingungssensor, insbesondere Accelerometer 13 vibration sensor, in particular body vibration sensor, in particular accelerometer
13.1 akustischer Sensor bzw. Schallwandlungseinheit (Schallwandler), insbesondere MEMS-Mikrofon13.1 acoustic sensor or sound conversion unit (sound transducer), in particular MEMS microphone
14 Kommunikationsmodul 14 communication module
15 Energieaufnahmeeinheit, insbesondere Solarmodul und/oder piezoelektrisches Modul 15 energy absorption unit, in particular solar module and / or piezoelectric module
15.1 Ladungsmesseinheit, insbesondere Coulomb-Counter 15.1 Charge measuring unit, in particular Coulomb counter
16 Lichtsensor 16 light sensor
17 Energiespeicher bzw. Akkumulator 17 energy storage or accumulator
18 Recheneinheit und/oder Steuerungseinheit 18 arithmetic unit and / or control unit
19 Datenspeicher, insbesondere mit Schwingungsdatenbank 19 data memory, in particular with vibration database
20 Computerprogrammprodukt 20 computer program product
AI Transmissionsintervall (Advertisement Interval) AI transmission interval (Advertisement Interval)
RI erster Regelungspunkt, insbesondere bezüglich der Art und Weise der Erfassung RI first regulation point, in particular with regard to the manner of detection
R2 zweiter Regelungspunkt, insbesondere bezüglich der Art und Weise der Auswertung R2 second control point, in particular with regard to the manner of the evaluation
R3 dritter Regelungspunkt, insbesondere bezüglich der Art und Weise der Abspeichemng R3 third control point, in particular with regard to the way of Abspeememng
R4 vierter Regelungspunkt, insbesondere bezüglich der Art und Weise der Transmission R4 fourth control point, in particular with regard to the mode of transmission
R5 fünfter Regelungspunkt, insbesondere bezüglich Energieaufnahme und/oder -einspeisung R5 fifth control point, in particular with regard to energy intake and / or feed
51 erster Schritt, insbesondere Erfassen von Schwingungsmessdaten 51 first step, in particular detection of vibration measurement data
52 zweiter Schritt, insbesondere Auswertung der Schwingungsmessdaten 52 second step, in particular evaluation of the vibration measurement data
53 dritter Schritt, insbesondere Ablegen oder Archivieren der Schwingungsmessdaten 53 third step, in particular storing or archiving the vibration measurement data
54 vierter Schritt, insbesondere Transmission der Schwingungsmessdaten 54 fourth step, in particular transmission of the vibration measurement data
54.1 Einstellen der Art und Weise der Transmission 54.1 Setting the mode of transmission
55 Energieeinspeisung (Laden) mittels Energieaufnahmeeinheit 55 Energy supply (charging) by means of energy absorption unit
x, y, z Längsrichtung, Breitenrichtung und Höhenrichtung x, y, z longitudinal direction, width direction and height direction
z7 Füllstand bzw. Füllhöhe z7 level or filling level
Claims
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