Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft die Prozessautomation. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystem, eine bestimmte Verwendung eines Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystems, eine bestimmte Verwendung eines Gassensors, ein Verfahren zum Steuern eines Füllstands eines Behälters, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium. Technischer Hintergrund

Insbesondere im industriellen Umfeld werden Füllstandsensoren verwendet, um die Füllstände von Behältern zu erfassen. Erreicht der Füllstand einen vorgegebenen Grenzstand, kann der Füllstandsensor so programmiert sein, dass er ein entsprechendes Warnsignal absetzt, damit der Behälter wieder befüllt oder entleert werden kann.

Anwendungen für derartige Füllstandsensoren finden sich nicht nur in der Industrie, insbesondere zur Überwachung von Produktionsabläufen, sondern beispielsweise auch in der Abfallentsorgung zur Überwachung des Füllstands von Abfallbehältern.

Zusammenfassung der Erfindung Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein erweitertes Füllstand erfassungssystem anzugeben, welches zusätzliche Aufgaben erfüllen kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein kombiniertes Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystem, eingerichtet zur Erfassung eines Füllstands und zur Detektion eines Gases. Das System weist einen Füllstandsensor auf, der eingerichtet ist zur Erfassung des Füllstands eines Mediums in einem Behälter, sowie einen Gassensor, der eingerichtet ist zur Detektion eines Gases. Darüber hinaus ist eine Recheneinheit vorgesehen, die eingerichtet ist zum Erzeugen einer ersten Warnmeldung, wenn der Füllstandsensor einen voreingestellten Füllstandgrenzwert erfasst, und einer zweiten Warnmeldung, wenn der Gassensor einen voreingestellten Gaskonzentrationsgrenzwert detektiert.

Beispielsweise wird die erste Warnmeldung dann erzeugt, wenn ein maximaler oder ein minimaler Befüllungsgrad des Behälters erreicht ist. Beispielsweise wird die zweite Warnmeldung dann erzeugt, wenn der Gassensor ein unerwünschtes Gas detektiert, und zwar in einer bestimmten Konzentration.

Der Füllstandsensor kann beispielsweise ein Füllstandradarsensor sein, oder ein Grenzstandsensor oder Drucksensor. Der Begriff Füllstandsensor ist breit auszulegen. Es kann vorgesehen sein, dass beide Warnmeldungen an einen Benutzer weitergeleitet werden, oder an eine zentrale Leitstelle. Auch kann vorgesehen sein, dass eine zentrale Leitstelle, ein Server oder eine Cloud mit den Messdaten des Gassensors und/oder des Füllstandsensors versorgt wird und dann die erste bzw. zweite Warnmeldung erzeugt. Gemäß einer Ausführungsform ist der Gassensor in einem mobilen Bediengerät für den Füllstandsensor integriert. Bei dem mobilen Bediengerät kann es sich beispielsweise um ein Smartphone, ein Tablet oder ein Wearable handeln.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Gassensor in dem Füllstandsensor integriert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit als zentraler Server oder als Cloud ausgeführt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit oder ein Teil der Recheneinheit in dem Füllstandsensor oder im mobilen Bediengerät integriert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit zur Berechnung der Position der Quelle des Gases bzw. des Gasaustritts durch Auswertung der von dem Gassensor erfassten Messdaten eingerichtet.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystem insbesondere eine Vielzahl an Füllstandsensoren und eine Vielzahl an Gassensoren aufweisen kann, welche (direkt oder indirekt) miteinander kommunizierfähig gekoppelt sind, so dass die von allen Sensoren erfassten Messdaten ausgewertet werden können. Insbesondere ist hierdurch eine verhältnismäßig genaue Lokalisierung der Position der Quelle des Gasaustritts möglich, da Gaskonzentrationsdaten von einer Vielzahl von verteilt angeordneten Gassensoren erfasst werden können.

Hier könnten zudem Informationen über Windrichtung und Windstärke (durch lokale Messung oder Online-Dienste) mit in die Kalkulation einfließen.

Wird beispielsweise von einer ring- oder kugelförmigen Ausbreitung des Gases ausgegangen, kann aus mehreren, an verschiedenen Orten durchgeführten Gaskonzentrationsmessdaten und aus der Kenntnis der unterschiedlichen Messorte auf die Position der Quelle des Gasaustritts geschlossen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Recheneinheit zur Änderung einer Route eines Abfallentsorgungsfahrzeugs eingerichtet, wenn der Gassensor den voreingestellten Gaskonzentrationsgrenzwert detektiert. In anderen Worten ist gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen, dass, unabhängig vom aktuellen Befüllungszustand des entsprechenden Behälters, dieser Behälter von dem Abfallentsorgungsfahrzeug angefahren wird, da eine Mindestmenge an Gas ausgetreten ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Füllstandsensor an dem Behälter angebracht. Bei dem Behälter handelt es sich beispielsweise um eine Abfalltonne. Grundsätzlich ist im Rahmen der Offenbarung der Begriff „Behälter“ jedoch breit auszulegen. Ebenso sind auch die Begriffe „Füllstandsensor“ und „Gassensor“ sowie „Recheneinheit“ breit auszulegen.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist der Füllstandsensor ein autarker Sensor mit einer Batterie oder dergleichen, der keine drahtgebundene externe Energieversorgung aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind sämtliche Komponenten des

Füllstandsensors in einem Kunststoffgehäuse angeordnet, gegebenenfalls auch der Gassensor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform lässt sich das Kunststoffgehäuse nicht zerstörungsfrei öffnen. Es handelt sich also um einen Füllstandsensor, der nach Entleerung des Energiespeichers, ausgetauscht wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Verwendung eines Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystems angegeben, insbesondere eines oben und im Folgenden beschriebenen Systems, zur Planung der Route eines Abfallentsorgungsfahrzeugs. Die Route könnte so geplant werden, dass die Behälter nicht nach Füllstand, sondern nach Geruchsintensität geleert werden.

Es kann vorgesehen sein, dass bei Detektion eines brennbaren Gases, eine Anlage oder Teile einer Anlage in einen „Schutzzustand“ versetzt werden. Dies kann durch Abschalten von Strom, Geräten oder Maschinen erfolgen, welche in der Lage wären, das Gas zu entzünden. Zudem könnten Behälter mit brennbaren Stoffen automatisch geleert oder verriegelt werden. Ebenfalls könnte eine Löschanlage bereits vor einem Brand oder einer Explosion präventiv aktiviert werden, um ggf. ausgelaufene Stoffe zu verdünnen und somit eine Gefährdung zu minimieren. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Verwendung eines Gassensors zur Planung der Route eines Abfallentsorgungsfahrzeugs angegeben.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Füllstands eines Behälters, bei dem der Füllstand eines Mediums in dem Behälter erfasst wird und die Konzentration eines Gases in dem Behälter oder nahe des Behälters erfasst bzw. detektiert wird. Es wird eine erste Warnmeldung erzeugt, wenn der Füllstand einen voreingestellten Füllstandgrenzwert erreicht, und es wird eine zweite Warnmeldung erzeugt, wenn das Gas einen voreingestellten Gaskonzentrationsgrenzwert erreicht.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Programmelement angegeben, das, wenn es auf einer Recheneinheit eines Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystems ausgeführt wird, das Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystem anleitet, die oben und im Folgenden beschriebenen Schritte durchzuführen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein oben beschriebenes Programmelement gespeichert ist.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt ein Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystem zur Erkennung von Gasen und zum Erzeugen von Warnmeldungen.

Fig. 2 zeigt die unterschiedlichen Konzentrationen eines Gases, welche zur Lokalisierung des Austrittsorts verwendet werden.

Fig. 3 zeigt einen sogenannten Peer-to-Peer-lnformationsfluss.

Fig. 4 zeigt den Informationsfluss über ein Zwischensystem. Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen Die Darstellung in den Figuren ist schematisch und nicht maßstäblich. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente.

Fig. 1 zeigt ein Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystem 100. Das System weist eine Vielzahl von Behältern 110 auf, von denen jeder mit einem

Füllstandsensor 101 ausgestattet ist. Der erste Behälter ist an einer Rohrleitung 111 angeschlossen, mit deren Hilfe er befüllt oder entleert werden kann. Jeder der Füllstandsensoren 101 kann mit einem Gassensor 102 ausgestattet sein. Auch kann das System eine Vielzahl an mobilen Endgeräten 104 aufweisen, die ebenfalls mit entsprechenden Gassensoren ausgestattet sein können.

Darüber hinaus ist eine Leitstelle 112 vorgesehen, welche eine Recheneinheit 103 aufweist, die die erfassten Messdaten sämtlicher Sensoren sammelt und auswertet.

Die Recheneinheit 103 kann auch, alternativ zu einer stationären Leitstelle, als Cloud eingerichtet sein, oder Teil einer der Sensoren 101, 102 sein. Es handelt sich um kollektives Gesamtsystem aus Prozesssensoren

(Füllstandsensoren) und mobilen Endgeräten mit integrierten Gassensoren zur intelligenten Erkennung erhöhter Gaskonzentrationen und zur Aussendung von Warnungen.

Durch die Kombination mehrerer stationärer Prozesssensoren 101 und mobiler Endgeräte 104, wie beispielsweise Smartphones, Tablets, Wearables, mit integrierten Analysesensoren (Gassensoren) zur Erkennung von Gasen kann das Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystem eine flächendeckende Erkennung austretender Gase gewährleisten, welches Lebewesen oder explosionsgefährdete Prozesse in der Umgebung schützen kann. Bei der Erkennung potenzieller Gefahren durch ein oder mehrere Geräte kann das Gesamtsystem über diesen Gefahrenzustand informiert werden, worauf alle verbundenen Geräte gewisse Warnungen oder Aktionen (zum Beispiel optische oder akustische Warnungen oder Steuerung weiterer Geräte und Prozesse) auslösen können. Die Kommunikation zwischen den beteiligten Geräten kann sowohl drahtgebunden oder auch drahtlos über gängige Funkstandards, wie beispielsweise WLAN, Bluetooth, NB-IOT, LoRa etc., erfolgen. Ebenfalls kann die Kommunikation zwischen den beteiligten Geräten sowohl dezentral (Peer-to-Peer) oder zentral (über ein Zwischensystem) erfolgen. Über ein solches Zwischensystem können zusätzliche Aufgaben, wie beispielsweise die Anlagensteuerung, die Archivierung von Ereignissen, die Zugangsberechtigungen oder Alarmstellen etc., zentral verwaltet werden.

Die Gassensoren können somit zur Generierung von Zusatzinformationen genutzt werden. Das Füllstanderfassungs- und Gasdetektionssystem kann insbesondere im Bereich der Müllsammlung eingesetzt werden und eingerichtet sein, neben der Erfassung des Füllstands von Mülltonnen auch die Information über die Geruchsbildung zu erfassen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einer signifikanten Geruchsbelästigung die Routenführung des Müllfahrzeugs geändert wird, dass beispielsweise die Quelle der Geruchsbelästigung durch Entleerung der entsprechenden Abfalltonne möglichst zügig entfernt werden kann.

Die Gassensoren können an den entsprechenden Füllstandsensoren angebracht oder darin integriert sein. Dies kann auch nachträglich vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich hierzu können mobile Bediengeräte, wie Smartphones, die (Gas)Zusatzinformation an den/die Füllstandsensoren oder die Cloud übermitteln.

Da derartige Gasanalysesensoren bzw. Gassensoren als komplette Chipmodule ausgeführt sein können, ist es möglich, bestehende Füllstandsensoren oder mobile Bediengeräte damit auszurüsten. Insbesondere benötigen die Gasanalysesensoren wenig Energie, so dass es auch möglich ist, autarke Füllstandsensoren hiermit auszurüsten.

Aufgrund der flächendeckenden Erkennung potenziell gefährlicher Stoffe in der Umgebungsluft kann je nach Dichte der vorhandenen Messgeräte eine Sicherheitszone geschaffen werden. Ein wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, dass hierfür ohnehin benötigte oder bereits eingesetzte Geräte verwendet werden können und keine zusätzliche Hardware benötigt wird. Durch die Kombination stationärer und mobiler Geräte kann zudem sichergestellt werden, dass sowohl die Bereiche unmittelbar um Produktionsprozesse (stationäre Prozesssensoren), aber auch um Mitarbeiter (mobile Endgeräte) abgedeckt werden können. Ein weiterer Vorteil eines derartigen intelligenten Gesamtsystems ist die genaue Geolokalisierung potenzieller Gefahren. Durch die Kombination der Messwerte mehrerer Geräte mit bekanntem Standort können Überlagerungen und somit der Austrittsort des Gefahrstoffs mathematisch berechnet werden.

In Fig. 1 ist zu sehen, wie am Ort A Gas austritt. Der Prozesssensor B im linken oberen Tank misst hierbei eine hohe Gaskonzentration. Der Prozesssensor B2, bei dem es sich um ein mobiles Endgerät handelt, misst ebenfalls eine hohe Gaskonzentration. Die beiden Prozesssensoren C messen hingegen lediglich eine erhöhte Gaskonzentration, und die drei Prozesssensoren D messen keine erhöhte Gaskonzentration. Aufgrund der Messergebnisse wird die Person E über ihr mobiles Endgerät 104 über das Gasleck informiert. Gleichzeitig wird die in der Leitzentrale sitzende Person F über ihr stationäres Gerät 103 über das Gasleck informiert.

IN der in der Fig. 2 argestellten Situation kann eine kugelförmige, radial nach außen abnehmende Gaskonzentrationsverteilung durch das Leck, das auch in der Fig. 1 dargestellt ist, entstehen. Da sich die Messstellen der Geräte B und B2 in einer ähnlichen Entfernung zum Gasleck A befinden, messen diese eine ähnlich hohe Gaskonzentration. Durch die Messwerte der sechs Messgeräte, die an unterschiedlichen Orten positioniert sind, kann relativ genau auf den Ort des Gaslecks geschlossen werden, da die Positionen der sechs Messgeräte bekannt sind. Hierfür können die sechs Geräte Positionssensoren aufweisen, die deren aktuelle Position ermitteln und in die Berechnung einfließen lassen.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für einen Peer-to-Peer-lnformationsfluss, bei dem der Sensor B, der eine sehr hohe Gaskonzentration gemessen hat, eine entsprechende Information direkt an die beteiligten Endgeräte B2, E und F sendet. Fig. 4 zeigt einen möglichen Informationsfluss über ein Zwischensystem, bei dem der Sensor A an das Zwischensystem B (die Leitstelle) sendet, und dann das Zwischensystem B eine entsprechende Warnmeldung an die beteiligten Endgeräte C sendet. Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. In Schritt 501 wird der Füllstand eines Mediums in einem Behälter erfasst. In Schritt 502 wird eine erhöhte Gaskonzentration in der Nähe des Behälters detektiert und in Schritt 503 eine entsprechende Warnmeldung abgesetzt, die dann in Schritt 504 dazu führt, dass die Routenführung eines Abfallentsorgungsfahrzeugs abgeändert wird, so dass der störende Geruch so schnell wie möglich beseitigt werden kann.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.