Beschreibung description
ERFASSEN EINER BETÄTIGUNG EINES ZU ÜBERWACHENDEN ELEMENTS EINER TECHNISCHEN DETECTING AN OPERATION OF A TECHNICAL TO BE MONITORED
ANLAGEINVESTMENT
5 Die Erfindung betrifft eine Detektionsvorrichtung zum Erfassen einer Betätigung eines zu überwachenden Elements und die Verwendung einer derartigen Detektionsvorrichtung zum Betrieb einer technischen Anlage.The invention relates to a detection device for detecting an actuation of an element to be monitored and the use of such a detection device for operating a technical system.
10 Bei dem Betrieb technischer Anlagen werden Überwachungseinheiten zur Überwachung der Anlagen eingesetzt, um beispielsweise ein unerwünschtes Betreten einer Anlage zu erkennen und entsprechend darauf reagieren zu können. Derartige Überwa¬ chungseinheiten werden in der Regel ständig mit Energie ver-10 In the operation of technical systems, monitoring units are used to monitor the systems in order, for example, to detect an unwanted entry into a system and to be able to react accordingly. Such moni¬ monitoring units are constantly comparable generally with energy
15 sorgt, um Anlagen kontinuierlich überwachen zu können. Wenn15 ensures continuous monitoring of plants. If
eine Überwachungseinheit zeitweise nicht mit Energie versorgt wird, ist daher in der Regel ein manueller Eingriff erforderlich, um eine Anlage oder einen Anlagenteil wieder in Betrieb zu nehmen. Ein automatisierter Wiederanlauf der Anlage aus a monitoring unit is temporarily not supplied with energy, therefore, a manual intervention is usually required to take a plant or a part of the plant back into operation. An automated restart of the system
20 einem energetisch optimalen Zustand ist dann nicht möglich,20 an energetically optimal state is then not possible
da nicht erkannt werden kann, ob benötigte Schutzmechanismen beispielsweise geöffnet und wieder geschlossen wurden und da¬ her nicht sichergestellt werden kann, ob beispielsweise Men¬ schen sich in dem Bereich der Anlage befinden. Ebenso kannthere can not be detected if necessary protective mechanisms, for example, opened and closed again and there¬ ago can not be ensured if, for example, Men¬ rule be located in the area of the plant. Likewise
25 nicht festgestellt werden, ob während des energetisch optima¬ len Zustands der Anlage Veränderungen innerhalb eines Anla¬ genteils stattgefunden haben, die einem automatischen Wiederanlauf eines Anlagenteils entgegenstehen würden.Not determined 25 whether changes within a gene part have Anla¬ occurred during the energy optima¬ len state of the plant, which would prevent an automatic restart of a system component.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Erfassen einer Betätigung eines zu überwa- chenden Elements und die Verwendung einer derartigen Vorrich- tung zum Betrieb einer technischen Anlage anzugeben .The object of the invention is to specify an improved device for detecting an actuation of an element to be monitored and the use of such a device for operating a technical system.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtun durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Ver¬ wendung der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung zum Erfassen einer Betätigung eines zu überwachenden Elements umfasst eine Energiegewinnungseinheit zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Betätigung des zu überwachenden Elements und eine mit von der Energiegewinnungseinheit gewonnener elektrischer Energie versorgte Betätigungserfassungseinheit . Dabei ist die Betätigungserfassungseinheit dazu ausgebildet, eine Betäti¬ gung des zu überwachenden Elements zu erfassen, wenn sie von der Energiegewinnungseinheit mit elektrischer Energie ver¬ sorgt wird.The object is achieved by the features of claim 8 with respect to the Vorrichtun by the features of claim 1 and with respect to the Ver¬ use of the device. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. A detection device according to the invention for detecting an actuation of an element to be monitored comprises an energy recovery unit for obtaining electrical energy from the actuation of the element to be monitored and an actuation detection unit supplied with electrical energy obtained by the energy recovery unit. Here, the operation detecting unit is adapted to detect a¬ Actuate the supply of the element to be monitored when it is ver¬ provides the energy recovery unit with electrical energy.
Dadurch, dass die Energiegewinnungseinheit aus der Betätigung des zu überwachenden Elements Energie gewinnt (so genanntes "Energy Harvesting") und diese Energie zur Energieversorgung der Betätigungserfassungseinheit verwendet wird, ist die De- tektionsvorrichtung von externen Energiequellen unabhängig. Dadurch wird vorteilhaft einerseits Energie zum Betrieb der Detektionsvorrichtung eingespart und andererseits ein zuverlässiger Betrieb der Detektionsvorrichtung auch beispielsweise bei Stromausfällen ermöglicht.As a result of the fact that the energy recovery unit gains energy from the actuation of the element to be monitored (so-called "energy harvesting") and this energy is used to supply power to the actuation detection unit, the detection device is independent of external energy sources. As a result, energy is advantageously saved on the one hand for operating the detection device and, on the other hand, reliable operation of the detection device is also possible, for example, in the event of power failures.
Die Erfindung ermöglicht dadurch insbesondere die Überwachung technischer Geräte und Anlagen durch die Erfassung von Betätigungen zu überwachender Elemente, auch wenn die Geräte oder Anlagen abgeschaltet sind oder sich in einem sonstigen ener- getisch günstigen Zustand befinden. Dadurch können die Geräte und Anlagen vorteilhaft einerseits häufiger zur Energieeinsparung in einen energetisch günstigen Zustand versetzt werden, da sie auch in diesem Zustand zuverlässig überwacht wer¬ den können. Andererseits können die Geräte und Anlagen schneller und sicherer aus einem derartigen Zustand wieder angefahren werden, da durch die Überwachung während des energetisch günstigen Zustands ein sicherer automatisierter Wie- deranlauf möglich ist, wenn das Ergebnis der Überwachung kei¬ ne Betätigungen überwachter Elemente ausweist.The invention thus makes it possible in particular to monitor technical devices and installations by detecting actuations of elements to be monitored, even if the devices or installations are switched off or are in another energy-favorable state. As a result, the devices and systems can advantageously be placed more frequently on the one hand to save energy in an energetically favorable state, since they can be reliably monitored even in this state¬ who can. On the other hand, the devices and plants can be restarted faster and more safely from such a state, since the monitoring during the energetic favorable state, a secure automated Wie- deranlauf is possible if the result of the monitoring kei¬ ne actuations of monitored elements identifies.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Betäti- gungserfassungseinheit zum Erfassen einer Betätigung des zu überwachenden Elements einen Betätigungszähler aufweist und dazu ausgebildet ist, einen Zählwert des Betätigungszählers zu inkrementieren, wenn sie von der Energiegewinnungseinheit mit elektrischer Energie versorgt wird.An embodiment of the invention provides that the actuation detection unit for detecting an actuation of the element to be monitored has an actuation counter and is designed to increment a count value of the actuation counter when it is supplied with electrical energy by the energy harvesting unit.
Das Erfassen von Betätigungen eines zu überwachenden Elements mittels eines Betätigungszählers, der lediglich einenThe detection of actuations of an element to be monitored by means of an actuation counter, the only one
Zählwert inkrementiert , ist besonders energieeffizient und damit für die Energieversorgung der Betätigungserfassungsein- heit mittels Energy Harvesting besonders vorteilhaft.Count value is incremented, is particularly energy-efficient and thus particularly advantageous for the energy supply of the actuation detection unit by means of energy harvesting.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Betätigungserfassungseinheit einen Mikrocontroller umfasst. Durch einen Mikrocontroller lässt sich insbesondere vorteilhaft ein Betätigungszähler der vorgenannten Ausgestaltung der Erfindung realisieren.A further embodiment of the invention provides that the actuation detection unit comprises a microcontroller. A microcontroller makes it particularly advantageous to realize an actuation counter of the aforementioned embodiment of the invention.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Energiegewinnungseinheit ein Piezoelement umfasst, das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei Betätigung des zu überwachenden Elements eine elektrische Spannung für die Be¬ tätigungserfassungseinheit erzeugt . Ein Piezoelement eignet sich besonders vorteilhaft als Ener¬ giegewinnungseinheit, wenn die Betätigung eines zu überwa¬ chenden Elements eine mechanische Kraft auf ein Piezoelement ausüben kann, die zur Erzeugung einer elektrischen Spannung mittels des Piezoelements genutzt werden kann. Derartige zu überwachende Elemente sind beispielsweise Türen, Klappen und mechanische Schalter. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Energiegewinnungseinheit ein Thermoelement umfasst, das der¬ art ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei Betätigung des zu überwachenden Elements eine elektrische Spannung für die Betätigungserfassungseinheit erzeugt.A further embodiment of the invention provides that the energy harvesting unit comprises a piezoelectric element, which is designed and arranged such that it generates an electrical voltage for the Be¬ actuation detection unit upon actuation of the monitored element. A piezoelectric element is particularly advantageously suitable as Ener¬ giegewinnungseinheit when the operation to be monitored a¬ sponding member may exert a mechanical force on a piezoelectric element, which can be used for generating an electrical voltage by means of the piezo element. Such elements to be monitored are, for example, doors, flaps and mechanical switches. A further embodiment of the invention provides that the energy-generating unit comprises a thermocouple, which is¬ designed and arranged such that it generates an electrical voltage for the actuation detection unit upon actuation of the element to be monitored.
Ein Thermoelement eignet sich besonders vorteilhaft als Ener¬ giegewinnungseinheit, wenn die Betätigung eines zu überwa¬ chenden Elements eine Temperaturdifferenz bewirken kann, die zur Erzeugung einer elektrische Spannung durch ein Thermoelement genutzt werden kann, beispielsweise durch Öffnung eines Zugangs zwischen Bereichen, in denen unterschiedliche Tempe¬ raturen herrschen. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Energiegewinnungseinheit eine photovoltaische Zelle umfasst, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie bei Betä¬ tigung des zu überwachenden Elements eine elektrische Span¬ nung für die Betätigungserfassungseinheit erzeugt, beispiels- weise beim Einschalten einer Beleuchtungsvorrichtung.A thermocouple is particularly advantageous as Ener¬ giegewinnungseinheit when the actuation of a to be monitored¬ sponding element may cause a temperature difference, which can be used for generating an electrical voltage by a thermocouple, for example by opening an access between areas in which different Tempe¬ rules prevail. A further embodiment of the invention provides that the energy recovery unit comprises a photovoltaic cell, which is constructed and arranged to generate an electrical clamping¬ voltage for the operation detection unit in betae¬ account the monitored element, for instance when turning on a illumination device ,
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Betätigungserfassungseinheit ein eindeutiger Identifikator zugeordnet ist.Another embodiment of the invention provides that the actuation detection unit is assigned a unique identifier.
Dadurch können vorteilhaft einerseits von verschiedenen Betätigungserfassungseinheiten erfasste Werte voneinander unterschieden werden. Andererseits kann vorteilhaft auch ein Aus¬ tausch einer Betätigungserfassungseinheit erkannt werden, so dass durch einen unerkannten Austausch einer Betätigungser- fassungseinheit verursachte fehlerhafte Überwachungsergebnis¬ se vermieden werden können.As a result, values detected on the one hand by different actuation detection units can advantageously be distinguished from one another. On the other hand, can advantageously also an off¬ exchange an operation detection unit are detected, so that can be avoided caused by an undetected replacement of an operation detection unit faulty monitoring result¬ se.
Bei einer erfindungsgemäßen Verwendung einer erfindungsgemä- ßen Detektionsvorrichtung zum Betrieb einer technischen Anlage wird mittels der Detektionsvorrichtung erfasst, wenn ein zu überwachendes Element der technischen Anlage betätigt wird, und vor einem automatisierten Wiederanlauf der techni- sehen Anlage wird geprüft, ob mittels der Detektionsvorrich- tung eine Betätigung des zu überwachenden Elements während eines vorangegangenen Zeitraums erfasst worden ist. Dies ermöglicht vorteilhaft einen bereits oben erwähnten si¬ cheren und schnellen Wiederanlauf einer technischen Anlage.In a use according to the invention of a detection device according to the invention for operating a technical installation, detection is effected by means of the detection device when an element of the technical installation to be monitored is actuated, and before an automated restart of the technical installation. The system checks whether an actuation of the element to be monitored during a previous period has been detected by means of the detection device. This advantageously allows an already mentioned si¬ chere and fast restart of a technical system.
Dabei ist das zu überwachende Element beispielsweise eine Tür oder eine Klappe oder ein mechanischer Schalter. Die Überwa- chung derartiger Elemente ermöglicht vorteilhaft, insbesonde¬ re den Zugang zu einer technischen Anlage durch eine Tür oder eine Klappe oder ein Ein- oder Abschalten von Komponenten der Anlage mittels der Betätigung eines mechanischen Schalters zu erfassen .In this case, the element to be monitored is, for example, a door or a flap or a mechanical switch. The monitoring of such elements enables advantageous insbesonde¬ re access to a technical plant by means of a door or flap or a turning on or off of components of the system to detect by means of the actuation of a mechanical switch.
Von der Betätigungserfassungseinheit erfasste Daten werden vorzugsweise einer Überwachungseinheit zugeführt und von der Überwachungseinheit ausgewertet. Dies ermöglicht vorteilhaft eine automatische Auswertung der von der Betätigungserfassungseinheit erfassten Daten.Data acquired by the actuation detection unit are preferably supplied to a monitoring unit and evaluated by the monitoring unit. This advantageously enables an automatic evaluation of the data acquired by the actuation detection unit.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt die einzige Figur schematisch ein zu überwachendes Element 1 und eine Detektionsvorrichtung 3 zum Erfassen einer Betätigung des zu überwachenden Elements 1.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments which will be described in connection with the drawings. The single FIGURE schematically shows a monitoring element 1 and a detection device 3 for detecting an actuation of the element to be monitored. 1
Das zu überwachende Element 1 ist in dem dargestellten Aus- führungsbeispiel als ein mechanischer Schalter ausgebildet, kann jedoch in analogen Ausführungsbeispielen alternativ beispielsweise als eine Tür oder eine Klappe ausgebildet sein. Der Schalter ist an eine elektrische Stromversorgung 2 angeschlossen .In the exemplary embodiment illustrated, the element 1 to be monitored is designed as a mechanical switch, but in analogous embodiments it may alternatively be designed, for example, as a door or a flap. The switch is connected to an electrical power supply 2.
Die Detektionsvorrichtung 3 umfasst eine Energiegewinnungs- einheit 5 zur Gewinnung elektrischer Energie aus der Betätigung des zu überwachenden Elements 1, eine mit von der Energiegewinnungseinheit 5 gewonnenen elektrischer Energie ver¬ sorgte Betätigungserfassungseinheit 7 und eine Übertragungs¬ einheit 9 zur Übertragung von der Betätigungserfassungsein- heit 7 erfasster Daten an eine Überwachungseinheit 11.The detecting device 3 comprises a power generation unit 5 for obtaining electrical energy from the actuation of the monitored element 1, one obtained with the energy recovery unit 5 electrical energy ver¬ caused operation detection unit 7 and a transmission¬ unit 9 for transmission from the operation detecting unit 7 acquired data to a monitoring unit 11th
Die Betätigungserfassungseinheit 7 und die Übertragungsein¬ heit 9 brauchen nicht in unmittelbarer räumlicher Nähe des zu überwachenden Elements 1 und der Energiegewinnungseinheit 5 angeordnet sein, sondern können davon auch räumlich entfernt angeordnet sein. Insbesondere können sie in die Überwachungs¬ einheit 11 integriert sein. Beispielsweise können sie in ei¬ nem Eingabe/Ausgabe-Modul (I/O-Modul) einer als eine spei¬ cherprogrammierbaren Steuerung ausgebildeten Überwachungsein- heit 11 realisiert sein.The operation detecting unit 7 and the Übertragungsein¬ unit 9 need not be in the immediate vicinity of the monitored element 1 and the energy recovery unit 5 may be arranged, but may be located remotely therefrom spatially. In particular, they can be integrated into the monitoring unit¬ 11th For example, they can in egg¬ nem input / output module (I / O) module as a SpeI a¬ cherprogrammierbaren control monitoring unit configured to be realized. 11
Die Energiegewinnungseinheit 5 umfasst beispielsweise ein Piezoelement , das derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es bei Betätigung des zu überwachenden Elements 1 eine elekt- rische Spannung für die Betätigungserfassungseinheit 7 er¬ zeugt .The energy recovery unit 5 includes, for example, a piezoelectric element, which is designed and arranged such that it demonstrates a¬ elec- generic voltage for the operation detection unit 7 upon actuation of the element to be monitored. 1
Die Betätigungserfassungseinheit 7 zählt die Anzahl der Betä¬ tigungen des zu überwachendes Elements 1. Dazu umfasst die Betätigungserfassungseinheit 7 beispielsweise einen Mikrocon- troller, der einen Betätigungszähler aufweist und dazu ausgebildet ist, einen Zählwert des Betätigungszählers zu inkre- mentieren, wenn er von der Energiegewinnungseinheit 5 mit elektrischer Energie versorgt wird.The operation detecting unit 7 counts the number of betae¬ adjustments of the to be monitored element 1. For this purpose, the operation detection unit 7 comprises troller for example, a microcontrollers, having an actuation counter and is adapted menting to incremental a count value of the actuation counter, when the energy recovery unit 5 is supplied with electrical energy.
Der Betätigungserfassungseinheit 7 ist ein eindeutigerThe operation detection unit 7 is a unique one
Identifikator, beispielsweise ein so genannter Globally Uni- que Identifier (GUID) , zugeordnet. Die Übertragungseinheit 9 überträgt den von der Betätigungs- erfassungseinheit 7 erfassten Zählwert der Anzahl von Betäti¬ gungen des zu überwachendes Elements 1 sowie denIdentifier, for example a so-called globally unique identifier (GUID). The transmitting unit 9 transmits the detected actuation of the detection unit 7 count of the number of Actuate the¬ conditions of the element 1 to be monitored and the
Identifikator der Betätigungserfassungseinheit 7, beispiels¬ weise über eine elektrische oder elektromagnetische oder pneumatische oder hydraulische oder magnetische Übertragungs¬ verbindung 13, an die Überwachungseinheit 11. Die Überwachungseinheit 11 vergleicht zur Überwachung des zu überwachendes Elements 1 den ihr von der Übertragungseinheit 9 übermittelten aktuellen Zählwert mit einem früheren Zählwert und erkennt aus dem Ergebnis des Vergleichs, ob und wie oft das zu überwachende Element 1 seit der Erfassung des früheren Zählwerts betätigt worden ist. Dabei identifiziert die Überwachungseinheit 11 das zu überwachende Element 1 an¬ hand des ihr von der Übertragungseinheit 9 übermittelten Identifikators der Betätigungserfassungseinheit 7. Die Detektionsvorrichtung 3 wird beispielsweise zum Betrieb einer das zu überwachende Element 1 aufweisenden technischen Anlage 15 verwendet. Dabei wird mittels der Detektionsvor¬ richtung 3 erfasst, wenn das zu überwachende Element 1 betä¬ tigt wird, und vor einem automatisierten Wiederanlauf der technischen Anlage 15 wird geprüft, ob mittels der Detekti¬ onsvorrichtung 3 eine Betätigung des zu überwachenden Elements 1 während eines vorangegangenen Zeitraums erfasst wor¬ den ist. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Bezugs zeichenlisteIdentifier of the operation detecting unit 7, Example¬ as over electrical or electromagnetic or pneumatic or hydraulic or magnetic transmission¬ connection 13, 11 to the monitoring unit, the monitoring unit 11 compares the monitoring to be monitored element 1 the information notified from the transmitting unit 9 current count with an earlier count and recognizes from the result of the comparison whether and how often the element to be monitored 1 has been operated since the detection of the previous count. In this case, the monitoring unit 11 identifies the Control Element 1 at¬ hand of her transmitted from the transmitting unit 9 identifier of the operation detection unit 7. The detection device 3, for example, for operating a the monitored element 1 having the technical installation 15 is used. It is detected by means of the Detektionsvor¬ direction 3 when the monitored element 1 is actuated¬ tigt, and before an automated restart of the technical system 15 is checked whether by means of the Detekti¬ onsvorrichtung 3 an actuation of the monitored element 1 during a previous Period covered wor¬ is the. Although the invention in detail by preferred execution¬ examples has been illustrated and described in detail, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the skilled artisan without departing from the scope of the invention. Reference sign list
1 zu überwachendes Element1 element to be monitored
2 Stromversorgung2 power supply
3 DetektionsVorrichtung 3 detection device
5 Energiegewinnungseinheit 5 energy recovery unit
7 Betätigungserfassungseinheit7 actuation detection unit
9 Übertragungseinheit9 transmission unit
11 Überwachungseinheit 11 monitoring unit
13 ÜbertragungsVerbindung 13 transmission connection
15 technische Anlage 15 technical system