• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft ein Messverfahren und Sensorsystem zur Registrierung von Schadensereignissen an Sicherungsnetzen gegen Fels- und Steinschlag, Erdrutsche und Lawinen. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine energieautarke Sensorik und ein Verfahren zur Beurteilung von Schadensereignissen an derartigen Sicherungseinrichtungen bereitzustellen, welches eine automatisierte Bewertung des Schadens an einem von der Einrichtung beliebig entfernten Ort ermöglicht. Das Messverfahren besteht darin, das Auftreten von z. B. Steinschlag und die Dauer des Ereignisses in einer Anordnung mehrerer gleichartiger Sensoren zu messen und mittels eines geeigneten rechnerischen Verfahrens die Heftigkeit des Ereignisses zu bestimmen. Die Sensoren sind so ausgeführt, dass sie ihre elektrische Energie zur Messung und zur Datenübertragung direkt aus dem Schadensereignis beziehen können.
    公开号:DE102004027976A1
    申请号:DE200410027976
    申请日:2004-06-08
    公开日:2006-02-09
    发明作者:Thomas Meisel
    申请人:Meisel, Thomas, Dr.；
    IPC主号:G01D21-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren und ein Sensorsystem zur Registrierungvon Schadensereignissen an Sicherungsnetzen gegen Fels- und Steinschlag,Erdrutsche und Lawinen.
    [0002] DieErkennung, ob Steinschlag oder eine Lawine ein Sicherungsnetz odereine Lawinenverbauung beschädigthat und davon eine Gefährdungvon z.B. Verkehrswegen oder Bauwerken ausgeht, ist üblicherweisenur durch regelmäßige Besichtigungder Anlagen möglich.Dieses Verfahren ist aufwändig undteuer, insbesondere wenn Arbeiten in steilem Gelände, in großen Höhen und schlechtem Wetter ausgeführt werdenmüssen.Vereinzelt werden zur Vereinfachung elektrische Überwachungseinrichtungen eingesetzt,z.B. Schaltkontakte, die in die Fangeinrichtung eingefügt sindund ein Alarmsignal auslösen,wenn durch Steinschlag ein Kontakt geöffnet oder geschlossen wird.Alternativ kann eine Leiterschleife in das Fangnetz eingefügt sein,die bei Belastung reißtund einen Stromkreis unterbricht, was wiederum zur Auslösung einesAlarmsignals beiträgt. DieseSysteme benötigenhohen Verkabelungsaufwand, sind schwer nachzurüsten und geben keine Auskunft über dieSchadenshöheund die tatsächlicheErfordernis einer Reparatur.
    [0003] Esist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine energieautarkeSensorik und ein Verfahren zur Beurteilung von Schadensereignissenan derartigen Sicherungseinrichtungen bereitzustellen, welches eineautomatisierte Bewertung des Schadens an einem von der Einrichtungbeliebig entfernten Ort ermöglicht.Die Aufgabe wird mittels eines Messverfahrens und einem Sensorsystemsund einer Übertragungskettenach Anspruch 1 gelöst.Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
    [0004] DasMessverfahren besteht darin, das Auftreten von z.B. Steinschlagund die Dauer des Ereignisses in einer Anordnung mehrerer gleichartiger Sensorenzu messen und mittels eines geeigneten rechnerischen Verfahrensdie Heftigkeit des Ereignisses zu bestimmen. Automatisiert können sokleinere Schädeneindeutig von schweren Schadensereignissen unterschieden werdenund je nach dem eine Auslösungeiner Warnung oder z.B. einer Streckensperrung und die sofortigeVeranlassung von Reparaturmaßnahmenveranlasst werden.
    [0005] JederSensor der Messenrichtung muss deshalb in der Lage sein, a) bei Aktivierung seine Position innerhalbder Sicherungseinrichtung zu übermitteln,z.B. indem er sich durch eine eindeutige Adresse an einer Empfangsstationidentifiziert und b) eine zur Dauer des Ereignisses proportionales Signal abgebenkann, z.B. durch Wiederholung eines Sendesignals in festen Zeitintervallen,solange das Ereignis andauert.
    [0006] DasAuswertesystem in der Empfangsstation der Daten kann nun einen Bezugzur Heftigkeit des Ereignisses nach folgender Beziehung berechnen:
    [0007] MitFormel (1) wird ein zur Heftigkeit des (Schadens-)Ereignisses proportionalerWert berechnet, der übereine Konstante k auf eine fürdie jeweilige Sicherungseinrichtung empirisch zu bewertende Größe skaliertwerden kann. Je mehr Sensoren n innerhalb einer Bezugsfläche A aktiviertwerden und je längerderen Aktivierung In innerhalb eines Zeitraumest desto heftiger das Ereignis P.
    [0008] DasSensorsystem fürdie Überwachungder Sicherungseinrichtung besteht aus mindestens zwei gleichartigenSensoren, die sich durch eine eindeutige Adresse identifizierenlassen und die währendihrer Aktivierung ein kontinuierliches Signal abgeben.
    [0009] Damitkeine Wartungsarbeiten an den Sensoren erforderlich werden, istdas Sensorsystem vorteilhafterweise unabhängig von einer separaten Energieversorgungund unabhängigvon Signalleitungen, da die Sensoren oft in schwer zugänglichenBereichen liegen und daher nicht oder nur mit hohem Aufwand über Leitungenoder Batterien elektrisch versorgt werden können. Die Sensoren werden daherso ausgeführt,dass sie ihre elektrische Energie zur Messung und zur Datenübertragungdirekt aus dem Schadensereignis beziehen. Solange sich an der Sicherungseinrichtungnichts verändert,bleiben die Sensoren passiv. Beispielsweise könnte ein Steinschlag oder eineLawine die Sicherungseinrichtung mechanisch be lasten und dadurcheinen Stromgenerator in Gang setzen, der die Sensoren mit sovielStrom versorgt, dass diese ein Signal an einen Empfänger (Datenlogger)abgeben können.Die Dauer der Aktivierung wird vom Datenempfänger nach Formel (1) ausgewertet.
    [0010] DerStromgenerator kann z.B. aus einem bekannten magnetodynamischenGenerator bestehen, der durch eine geeignete Mechanik mit dem Sicherungsnetzverbunden ist oder aus einem piezoelektrischer Wandler, der wiez.B. in der DE10155125 beschrieben,mechanische Energie mittels Piezoelement in elektrische Energie überträgt.
    [0011] Die Übermittlungder Signale werden vorzugsweise drahtlos übertragende Systeme eingesetzt,wie sie z.B. in der Patentschrift WO03034366 beschrieben sind.
    [0012] DieDatenempfangsstation fürdie Sensorsignale kann mit Solarzellen elektrisch versorgt werden, umdie Unabhängigkeitvon elektrischen Versorgungsnetzen zu ermöglichen.
    [0013] Die 1 zeigtden prinzipiellen Aufbau einer Sicherungseinrichtung an einem Hangmit 2 Sensoren 1, die zwischen die Abspannseile 5 undFederelementen 4 eingefügtsind, die das Sicherungsnetz 2 und dessen Stützpfosten 3 halten.
    [0014] 2 zeigtden prinzipiellen Aufbau des Sensorelements mit elektrodynamischemGenerator. Das Sensorgehäuse 1 iststarr mit dem Fundament verbunden. Im Gehäuse befindet sich der Stromgenerator 6,der überein Ritzel 7 und eine Zahnstange 8 mit dem Abspannseil 5 verbundenist. Die Zahnstange 8 ist über ein Federelement 4 amFundament fixiert. Bei Zugbelastung von Seil 5 wird dasFederelement 4 gedehnt, der Stromgenerator 6 über Zahnstange 8 undRitzel 7 in Gang gesetzt und dadurch der Sender 10 aktiviert,der überdie Antenne 11 ein Signal aussendet bis die Zugbewegungbeendet ist.
    [0015] 3 zeigtden prinzipiellen Aufbau des Sensorelements mit Piezoelement. DasSensorgehäuse 1 iststarr mit dem Fundament verbunden. Im Gehäuse befindet sich das Piezoelement 12 inKontakt mit dem Keil 13 der mit dem Abspannseil 5 verbundenist. Der Keil 13 ist überein Federelement 4 am Fundament fixiert. Bei Zugbelastungvon Seil 5 wird das Federelement 4 gedehnt, dasPiezoelement 12 durch den Keil 13 mechanisch belastet,so dass an den Elektroden des Piezoelements 12 eine elektrischeSpannung entsteht, die den Sender 10 aktiviert, der über dieAntenne 11 ein Signal aussendet bis die Zugbewegung beendetist.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Messvorrichtung und Verfahren zur Übertragungund Bewertung von Schadensereignissen an Sicherungssystemen, wiez.B. Sicherungsnetze gegen Stein- und Felsschlag, Sicherungsnetzegegen Erdrutsch, Lawinenverbauungen, Sicherungsnetze gegen Absturzvon Personen, Fangleinen in Brückengländern gekennzeichnetdadurch, dass • mindestenszwei gleichartige Sensoren an der Sicherungseinrichtung angebrachtsind, • dieSensoren mit einer elektronischen Datenempfangsstation verbundensind, • dieSensoren von der elektronischen Datenempfangsstation elektrischoder elektronisch eindeutig identifiziert werden können, • die Sensorennur währenddes Schadensereignis aktiviert werden, • ein Zusammenhang zwischenSchadenshöheP, der Anzahl der Sensoren n innerhalb einer zu überwachenden Fläche A, dervon jedem Sensor gemessenen Ereignisdauer I pro Zeiteinheit t undeiner Konstanten k in folgender Weise errechnet werden kann:
    [2] Messvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnetdadurch, dass – dieSensoren die zu deren Betrieb notwendige elektrische Energie durchmechanisch – elektrische Wandlungunmittelbar aus dem Schadensereignis beziehen.
    [3] Messvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnetdadurch, dass – dieelektrische Energie bei Dehnung oder Bruch eines Federelementes 4 derSicherungseinrichtung erzeugt wird, indem die dabei frei werdendekinetische Energie zur Erzeugung elektrischer Leistung genutzt wird.
    [4] Messvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnetdadurch, dass – zurErzeugung elektrischer Leistung ein magnetodynamischer Generator 6 verwendetwird, der so mit einem Ritzel 7 und einer Zahnstange 8 miteinem Abspannseil 5 der Sicherungseinrichtung verbundenist, dass bei Bewegung der Zahnstange 8 durch das Abspannseil 5 derGenerator 6 in Rotation versetzt wird und dadurch elektrischeLeistung erzeugt.
    [5] Messvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnetdadurch, dass – zurErzeugung elektrischer Leistung ein Piezoelement 12 verwendetwird, das so mit einem Keil 13 mit dem Abspannseil 5 derSicherungseinrichtung verbunden ist, dass bei Bewegung des Keilsdurch das Abspannseil 5, eine Kraft auf das Piezoelement 12 einwirktund dadurch elektrische Leistung erzeugt wird
    [6] Messvorrichtung nach Anspruch 1–5, gekennzeichnet dadurch,dass – dieSensoren ihre Messwerte drahtlos an eine Empfangsstation übertragen
    [7] Messvorrichtung nach Anspruch 1–6, gekennzeichnet dadurch,dass – dieAuswertung der Sensorsignale nach Formel (1) mit einem Mikroprozessorin der Datenempfangsstation erfolgt.
    [8] Messvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnetdadurch, dass – dieelektronische Datenempfangsstation durch Solarzellen mit elektrischerEnergie versorgt wird.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004027976B4|2012-02-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    优先权:
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