GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts oder die Druckmessung in einem Behälter, eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Messdaten einer Füllstand- oder Grenzstandmessung mittels einer Sensoranordnung, eine Steuereinheit zum Konfigurieren einer autarken Anzeigeeinrichtung einer Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts oder die Druckmessung in einem Behälter, die Verwendung einer autarken Anzeigeeinrichtung einer Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandanzeige eines Füllguts oder die Druckmessung in einem Behälter, für die Anzeige eines Status des Sensors oder für die Detektion des Behälters, ein Verfahren für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts oder die Druckmessung in einem Behälter, ein Programmelement, ein computerlesbares Medium und eine Steuereinheit.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In der modernen Messtechnik werden Messsensoren verwendet, um ein Zielobjekt zu detektieren und/oder bestimmte Messdaten, beispielsweise für eine Füllstand oder Grenzstandmessung, zu ermitteln. Die Messdaten können entweder durch eine drahtgebundene Anzeigeeinheit direkt vor Ort oder über mobile Endgeräte wie z. B. ein Smartphone oder ein Tablet angezeigt werden.

Insbesondere wenn die Messsensoren in mehreren Prozessbehältern in einer Anlage verteilt installiert sind, ist es für einen Nutzer nicht immer einfach, den Überblick zu behalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative Messanordnung anzugeben, welche dem Benutzer das Sammeln wichtiger Informationen erleichtert.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüche und der folgenden Beschreibung.

Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts in einem Behälter. Die Sensoranordnung umfasst einen Sensor, der zum Aussenden und Empfangen eines Messsignals und zum Berechnen von Messdaten eingerichtet ist, und eine Anzeigeeinrichtung. Die Anzeigeeinrichtung ist räumlich von dem Sensor getrennt und zur Anbringung an oder in dem Behälter eingerichtet. Die Anzeigeeinrichtung weist eine Empfangseinheit, die zum drahtlosen Empfangen der Messdaten des Sensors eingerichtet ist, und eine Signalanzeige, die zum Anzeigen der Messdaten des Sensors eingerichtet ist, auf.

Der Sensor kann beispielsweise ein Radarsensor, insbesondere ein berührungslos messender Radarsensor zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld oder zur Objekterkennung sein.

Der Sensor kann oberhalb des Füllguts, innerhalb oder außerhalb des Prozessbehälters derart angeordnet sein, dass sich das von dem Sensor ausgesendete Messsignal in Richtung des Füllguts ausbreiten und von der Oberfläche des Füllguts reflektiert werden kann. Ist der Sensor außerhalb des Behälters angeordnet, kann der Behälter aus einem Material bestehen, das das Messsignal durchdringen kann. Beispielsweise ist der Behälter ein IBC (intermediate bulk container)-Tank, der aus Kunststoff besteht.

Alternativ kann der Sensor auch ein radiometrischer Sensor sein, der seitlich von dem Behälter angeordnet wird. Darüber hinaus kann der Sensor beispielsweise auch ein Druck-, Temperatur- oder Durchflusssensor sein.

Die Anzeigeeinrichtung kann eine autarke Anzeigeeinrichtung sein. Alternativ kann die Anzeigeeinrichtung über ein Kabel mit dem Sensor verbunden sein.

Die Anzeigeeinrichtung oder die autarke Anzeigeeinrichtung, die von dem Sensor getrennt vorgesehen ist, kann flexibel, d. h. unabhängig von der Anordnung des Sensors angeordnet sein. Insbesondere kann die autarke Anzeigeeinrichtung individuell montiert werden. Beispielsweise kann die autarke Anzeigeeinrichtung innerhalb des Behälters bzw. an oder in dem Füllgut oder dem Medium angeordnet sein, damit die autarke Anzeigeeinrichtung auf dem Füllgut beispielsweise schwimmen oder im Füllgut versenkt oder eingetaucht werden kann. Alternativ kann die autarke Anzeigeeinrichtung außerhalb des Behälters, seitlich an dem Behälter oder an einer Außenseite eines Gestells, an dem der Behälter befestigt ist, angeordnet sein, damit die autarke Anzeigeeinrichtung von außen ohne weiteres erkennbar oder auslesbar ist.

Die autarke Anzeigeeinrichtung kann drahtlos mit dem Sensor mittels der Empfangseinheit verbunden sein und die Messdaten von dem Sensor empfangen. Im Vergleich zu einem drahtgebundenen, gegebenenfalls absetzbaren Anzeiger wie z. B. VEGAMET oder VEGADIS kann die Sensoranordnung mit der kabellosen autarken Anzeigeeinrichtung beispielsweise zur Überwachung oder Wartung eines Prozessbehälters in einer Anlage flexibler und einfacher eingesetzt werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Signalanzeige der Anzeigeeinrichtung der Sensoranordnung zum optischen und/oder akustischen Anzeigen der Messdaten des Sensors, und/oder des Status des Sensors eingerichtet.

Durch das optische Anzeigen mittels der Signalanzeige können die Messdaten des Sensors, nämlich der Füllstand oder der Grenzstand des Füllguts oder der Druck innerhalb des Behälters, visuell dargestellt werden. Beispielsweise können die Änderung der Messdaten des Sensors, nämlich des Füllstands, des Grenzstands oder des Drucks visuell angezeigt werden. Beim akustischen Anzeigen können die Messdaten beispielsweise durch das Ausgeben eines akustischen Signals, durch das Aussenden eines akustischen Warnsignals beim Überschreiten eines bestimmten Füllstands oder eines definierten Grenzstands, gezielt signalisiert werden. Alternativ kann das akustische Anzeigen per Broadcast erfolgen. Auch kann die optische Anzeige mit der akustischen Anzeige kombiniert werden.

Darüber hinaus kann die Signalanzeige der Sensoranordnung zum Identifizieren des dem Sensor zugeordneten Behälters eingerichtet sein. Dazu kann die Signalanzeige der Anzeigeeinrichtung oder der autarken Anzeigeeinrichtung zur visuellen Detektion des Behälters, zur Identifizieren des Behälters oder zur Erkennung des Standorts des Behälters, die sich beispielsweise in einer Anlage mit mehreren weiteren Behältern befindet und in dem der Sensor zur Detektieren des Füllstands oder des Grenzstands angeordnet ist, eingerichtet sein.

Der Status des Sensors kann beispielsweise das Ein- oder Ausschalten, das Messen, die Datenbearbeitung oder eine Störung des Sensors sein.

Alternativ oder zusätzlich kann die Signalanzeige zum Anzeigen einzelner oder kombinierter Informationen, wie z. B. das Füllguts oder das Medium des dem Sensor zugeordneten Behälters oder das älterste Befülldatum, eine Auftragsnummer, die beispielsweise auf einer Cloudplattform eingetragen oder gespeichert sind, eingerichtet sein.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist die Signalanzeige eine Leuchtanzeige.

Alternativ oder zusätzlich kann in der Anzeigeeinrichtung eine Leuchtanzeige, die zum Aussenden eines Lichtsignals eingerichtet ist, vorgesehen sein. Hierzu kann das Lichtsignal der Messdaten des Sensors entsprechen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Leuchtanzeige durch mehrere Farben konfigurierbar ausgebildet, um die Messdaten des Sensors, den Status des Sensors oder Schaltzustände des Sensors optisch zu visualisieren. Die Leuchtanzeige der Anzeigeeinrichtung kann derart konfigurierbar sein, dass die Leuchtanzeige der Anzeigeeinrichtung in mehreren Farben leuchten und beim Leuchten oder beim Aussenden eines farbigen Lichtsignals die Messergebnisse des Sensors gezielt darstellen oder signalisiert kann. Beispielsweise kann eine bestimmte Farbe, z.B. rot, für einen vordefinierten Wertbereich der Messdaten der Füllstandmessung charakteristisch sein, als ein Warnsignal auf das Überschreiten des Grenzstands bei der Grenzstandmessung hinweisen oder einem bestimmten Schaltzustand des Sensors, z.B. das Ein- oder Ausschalten, entsprechen.

Alternativ oder zusätzlich kann die Leuchtanzeige derart konfigurierbar sein, dass das Leuchten nach einem vordefinierten Farbverlauf erfolgen und somit sich auf einen bestimmten Messwert oder eine bestimmte Messwertänderung der Messdaten bei der Füllstand- oder Grenzstandmessung hinweisen kann.

Die Leuchtanzeige kann auch derart konfigurierbar sein, dass die Leuchtanzeige ein definiertes Signalmuster ausgeben kann.

Das Leuchten kann beispielsweise dauerhaft, zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand oder mit einer vorgegebenen Frequenz oder nach einer bestimmten Aufforderung, wie z. B. durch ein Triggersignal, einen Taster oder eine definierte Füllstands- oder Grenzstandsänderung erfolgen.

Die Konfigurierbarkeit der Leuchtanzeige in den mehreren Farben oder nach dem vordefinierten Farbverlauf oder einem definierten Signalmuster ist bedeutend und vorteilhaft, insbesondere wenn mehrere Behälter oder IBC-Tanks in einer großen Anlage oder Lagerhalle angeordnet sind und die Sensoranordnung mehrere Sensoren, die jeweils individuell in den mehreren Behältern installiert sind, aufweisen. Hierzu können die Sensoren gleichartig sein. Oder die Sensoren können unterschiedliche Sensoren für die Füllstand- oder Grenzstandmessung, die Druckmessung oder für eine anderweitige Messung wie z. B. die Temperatur- oder Durchflussmessung sein. Hierzu können mehrere Anzeigeeinrichtungen, die jeweils den mehreren Sensoren oder den mehreren Behältern zugeordnet sind, vorgesehen und individuell angeordnet sein.

Beispielsweise kann eine klare Zuordnung der mehreren Behälter in einer Anlage dadurch ermöglicht bzw. vereinfacht werden, dass die mehreren Leuchtanzeigen der mehreren Anzeigeeinrichtungen durch eine spezielle Farbe oder ein charakteristisches Signalmuster zugeordnet sein können. Somit können beispielsweise die Behälter, die die identischen Befülldaten aufweisen oder mit dem gleichen Medium befüllt sind, gruppiert und identifiziert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Sensoranordnung weiterhin eine Master-Anzeigeeinrichtung, die in Form einer Master-Leuchtanzeige eingerichtet ist, die Messdaten von mehreren Sensoren einzeln, in Verbund oder zusammenfassend anzuzeigen.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Anzeigeeinrichtung zum kombinierten oder verknüpften Anzeigen der Messdaten eines Füllstandsensors und eines Grenzstandsensors eingerichtet sein kann. Beispielsweise kann die Anzeigeeinrichtung derart konfiguriert sein, im Normalbetrieb den Füllstand kontinuierlich über einen Farbverlauf zu visualisieren und den Grenzstand, erst wenn der Grenzschalter eingeschaltet ist oder der Füllstand einen bestimmten Füllhöhe überschreitet, mittels eines Blinksignals zu signalisieren.

Weiterhin kann eine Anzeigeeinrichtung oder eine autarke Anzeigeeinrichtung, die auch als eine gemeinsame Master-Anzeigeeinrichtung dienen kann, die von mehreren Sensoren verwendet wird, vorgesehen und eingerichtet sein, die Messdaten der mehreren Sensoren einzeln, in Verbund oder zusammenfassend anzuzeigen. Somit kann eine gleichzeitige Überwachung und die Visualisierung der Status der mehreren Sensoren, der Füll- oder Grenzstände der Füllgüter in den mehreren Behältern und/oder der Befülldaten der mehreren Behältern ermöglichen.

Die Leuchtanzeige kann derart konfigurierbar sein, dass das Anzeigen eines kritischen Sensorstatus, wie z. B. die Störung des Sensors, oder eines kritischen Messwerts der Messdaten des Sensors, priorisiert werden kann. Das Konfigurieren der Leuchtanzeige kann ab Werk oder vor Ort in der Anlage durchgeführt werden. Das bedeutet, dass die Zuordnung der autarken Anzeigeeinrichtung zu dem Sensor, der Sensoranordnung und/oder dem Behälter, das Einbinden der autarken Anzeigeeinrichtung in dem Cloudsystem und/oder das Verbinden mit den weiteren Anzeigeeinrichtungen in der vernetzten Anlage zum Anzeigen der Messdaten des Sensors und/oder zum Adressieren des Behälters ab Werk vorkonfiguriert oder vor Ort eingestellt werden kann.

Darüber hinaus kann ein Kommunikationsgerät, beispielsweise für ein Kommisionierungssystem, oder ein Überwachungsgerät in der Anlage vorgesehen werden, das eine mobile Blickfangmodule aufweist und eingerichtet sein kann, das angezeigten Signal der Leuchtanzeige der Sensoranordnung aufzunehmen und auszuwerten. Das Kommunikationsgerät kann mobil ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Anzeigeeinrichtung eine Kapselung auf, die zum Einkapseln der Anzeigeeinrichtung eingerichtet ist, um die Anzeigeeinrichtung innerhalb des Behälters bzw. an oder in dem Füllgut anzuordnen.

Die Kapselung kann wasserdicht ausgebildet sein, um die Anzeigeeinrichtung zu umhüllen. Insbesondere wenn die Anzeigeeinrichtung an oder in dem Füllgut innerhalb des Behälters angeordnet ist, kann die Kapselung dazu dienen, die Anzeigeeinrichtung vor dem Eindringen des Wassers zu schützen.

In der Anlage mit den mehreren Behältern kann die Zuordnung eines der mehreren Behälter erfolgen, auch wenn die Leuchtanzeigen der Anzeigeeinrichtungen innerhalb des Behälters, an oder in dem Füllgut angeordnet sind. Die Behälter können die farbigen Lichtstrahlen der Leuchtanzeigen durchlassen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die autarke Anzeigeeinrichtung eine Energieversorgung, die einen Akku oder eine Batterie aufweist. Weiterhin ist die Energieversorgung in der autarken Anzeigeeinrichtung angeordnet und zum Bereitstellen der zum Betrieb der autarken Anzeigeeinrichtung erforderlichen Energie eingerichtet. Bei der autarken Anzeigeeinrichtung handelt es sich um eine Anzeigeeinrichtung, die die Energie, die zum Betrieb der Anzeigeeinrichtung benötigt wird, nicht drahtgebunden von einer externen Energiequelle, sondern von einer internen Energiequelle beziehen kann. Die Energieversorgung kann als ein interner Bauteil in Form eines Akkus oder einer Batterie in der autarken Anzeigeeinrichtung angeordnet bzw. eingebaut sein. Die Energieversorgung bzw. der Akku kann induktiv von außen oder mittels Energie-Harvesting kabellos geladen werden. Alternativ kann die Energieversorgung kabelgebunden an einer Ladestation geladen werden und die autarke Anzeigeeinrichtung mit der geladenen Energieversorgung zur Füllstand- oder Grenzstandmessung eingesetzt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die autarke Anzeigeeinrichtung eingerichtet, über eine direkte Funkverbindung oder ein Cloudsystem mit dem Sensor verbunden zu werden.

Die Messdaten des Sensors können über eine Fundverbindung, wie z. B. LPWAN, Bluetooth, WLAN, LoraWan, NB-IOT an die autarke Anzeigeeinrichtung übertragen werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die drahtlose Verbindung oder Kommunikation zwischen der autarken Anzeigeeinrichtung und dem Sensor über ein Cloudsystem, einen Zentralrechner oder eine Leitebene erfolgen. Die Messdaten des Sensors können von dem Sensor an das Cloudsystem und dann von dem Cloudsystem an die entsprechende autarke Anzeigeeinrichtung übertragen werden. Es kann auch möglich sein, dass die von dem Sensor übertragenen Messdaten auf dem Cloudsystem weiterbearbeitet werden können, dass nur ein ausgewählter Teil der Messdaten an die autarke Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen übertragen werden kann.

Das Cloudsystem kann vorteilhaft die Verbindung der mehreren Sensoren in einer Anlage mit den mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen und/oder mit einer Master- Anzeigeeinrichtung ermöglichen. Somit kann sich eine vernetzte Anlage mit den mehreren Prozessbehältern mittels der Sensoranordnung bilden. Kombiniert mit der Konfigurierbarkeit der Master-Anzeigeeinrichtung und/oder der mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen kann die Sensoranordnung in der Prozessindustrie, der Prozessautomation und/oder der Automatisierungstechnik, in vorteilhafter Weise eingesetzt oder verwendet werden.

Unter dem Begriff Automatisierungstechnik wird ein Teilgebiet der Technik verstanden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der damit zusammenhängenden Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage in den Bereichen Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie bspw. mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extremen Temperaturen und extremen Drücken, angepasst sind. Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.

Ein Teilgebiet der Automatisierungstechnik betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden z.B. Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung (Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird. Hierfür können Sensoren auf Basis optischer Messverfahren mittels Laser, LED, 2D-Kameras oder 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitprinzip (time of flight, ToF) Abstände erfassen, verwendet werden.

Ein weiteres Teilgebiet der Automatisierungstechnik betrifft die Fabrik- /Fertigungsautomation. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar. Üblicherweise werden daher auch im Bereich der Fabrikautomation im großen Stil Sensoren auf Basis optischer Messverfahren eingesetzt.

Sowohl im Bereich der Logistikautomation, als auch im Bereich der Fabrikautomation und der Sicherheitstechnik dominieren bislang optische Sensoren. Diese sind schnell (schnelle Befüllvorgänge mit mehr als 10 Messungen / Sekunde) und preisgünstig und können die Lage und/oder den Abstand zu einem Objekt aufgrund der relativ einfach fokussierbaren optischen Strahlung, welche der Messung zu Grunde liegt, zuverlässig ermitteln.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sensoranordnung eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist eingerichtet, sich drahtgebunden oder drahtlos mit der Anzeigeeinrichtung zu verbinden und dieAnzeigeeinrichtung zu konfigurieren, um die Anzeigeeinrichtung zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand oder durch ein Triggersignal zu aktivieren.

Die Steuereinheit kann vor Ort mit der Anzeigeeinrichtung draht- oder kabelgebunden verbunden sein, um die autarke Anzeigeeinrichtung zu konfigurieren. Dazu kann ein entsprechender Anschluss in der Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein, um die Steuereinheit aufzunehmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit per Funk oder über das Cloudsystem drahtlos mit der Anzeigeeinrichtung verbinden. Die Steuereinheit kann als ein mobiles Betriebsgerät ausgebildet sein und in der vernetzten Anlage bzw. in der vernetzten Sensoranordnung integriert sein.

Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Anzeigeeinrichtung der Sensoranordnung derart zu konfigurieren, dass die Signalanzeige die Messdaten des Sensors, den Status des Sensors optisch und/oder akustisch anzeigen kann und die Leuchtanzeige mit einer definierten Farbe, nach einem bestimmten Signalmuster oder Farbverlauf, zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand und/oder durch ein Triggersignal, wie z. B. einen Broadcast-Befehl, gezielt zu signalisieren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, einen Broadcast-Befehl auszusenden. Alternativ oder zusätzlich ist die Anzeigeeinrichtung oder die Master-Anzeigeeinrichtung eingerichtet, durch den Broadcast-Befehl die Messdaten des Sensors oder der mehreren Sensoren gleichzeitig anzuzeigen.

In der Anlage mit den mehreren Behältern und der Sensoranordnung mit den mehreren Anzeigeeinrichtungen kann die Steuereinheit als ein Master-Bediengerät ausgebildet sein und somit mit den mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen verbunden sein.

Ferner kann es möglich sein, dass die Steuereinheit ein von dem Cloudsystem ausgesendetes Signal als ein Triggersignal zum Aktivieren eines oder die mehreren von den Anzeigeeinrichtungen zu empfangen. Alternativ kann in der Steuereinheit eine Master-Anzeigeeinrichtung integriert sein. Somit kann das Datenempfangen von dem Cloudsystem und das Konfigurieren der mehreren Anzeigeeinrichtungen anhand der empfangenen Messdaten einheitlich gesteuert werden. Somit kann die Automatisierung der Sensoranordnung in der Prozessanlage optimiert werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Messdaten einer Füllstand- oder Grenzstandmessung oder einer Druckmessung mittels einer Sensoranordnung.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Steuereinheit zum Konfigurieren einer autarken Anzeigeeinrichtung einer Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts oder die Druckmessung in einem Behälter.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung einer autarken Anzeigeeinrichtung einer Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandanzeige eines Füllguts oder die Druckanzeige in einem Behälter, für die Anzeige eines Status des Sensors oder für die Detektion des Behälters. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts oder eine Druckmessung in einem Behälter. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Aussenden und Empfangen eines Messsignals mittels eines Sensors und Berechnen von Messdaten, separates Vorsehen einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Messdaten des Sensors, drahtloses Empfangen der Messdaten von dem Sensor mittels einer Empfangseinheit der Anzeigeeinrichtung, und Anzeigen der Messdaten des Sensors mittels einer Signalanzeige der Anzeigeeinrichtung.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin folgende Schritte: drahtgebundenes oder drahtloses Verbinden einer Steuereinheit mit der Anzeigeeinrichtung und Konfigurieren der Anzeigeeinrichtung und Aktivieren der Anzeigeeinrichtung zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand oder durch ein Triggersignal.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor einer Sensoranordnung ausgeführt wird, die Sensoranordnung anweist, die folgenden Schritte auszuführen: Aussenden und Empfangen eines Messsignals mittels eines Sensors und Berechnen von Messdaten, separates Vorsehen einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Messdaten des Sensors, drahtloses Empfangen der Messdaten des Sensor mittels einer Empfangseinheit der Anzeigeeinrichtung, und Anzeigen der Messdaten des Sensors mittels einer Signalanzeige der Anzeigeeinrichtung.

Ferner kann das Programmelement die Sensoranordnung anweisen, die weiteren Schritte auszuführen: drahtgebundenes oder drahtloses Verbinden einer Steuereinheit mit der Anzeigeeinrichtung und Konfigurieren der Anzeigeeinrichtung und Aktivieren der Anzeigeeinrichtung zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand oder durch ein Triggersignal.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement gespeichert ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit, auf der ein Programmelement gespeichert ist. Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung gleiche Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandmessung gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandmessung gemäß einerweiteren Ausführungsform.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer autarken Anzeigeeinrichtung gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Kommunikationswege innerhalb einer Sensoranordnung gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung einer autarken Anzeigeeinrichtung in einer Anlage gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung einer Steuereinheit in einer Anlage gemäß einer Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts gemäß einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensoranordnung 900 für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts 55 in einem Behälter 50.

Die Sensoranordnung 900 umfasst einen Sensor 20 und eine Anzeigeeinrichtung bzw. eine autarke Anzeigeeinrichtung 100, die separat von dem Sensor 20 vorgesehen und drahtlos mit dem Sensor 20 verbunden ist. Um die Füllstand- oder Grenzstandmessung durchzuführen, ist der Sensor 20 zum Aussenden und Empfangen eines Messsignals und zum Berechnen von Messdaten eingerichtet. Der Sensor 20 kann ein Radarsensor sein. Das von dem Sensor 20 ausgestrahlte Messsignal kann sich in Richtung des Füllguts 55 oder des Mediums, das sich beispielsweise in einem IBC-Behälter 50 befindet, ausbreiten und von der Oberfläche des Füllguts 55 reflektiert werden. Der IBC-Container 50 ist in einem Stahlgestell 10 oder einer Strebe angeordnet und befestigt und weist einen Deckel 52 auf, um einen geschlossenen Innenraum für das Füllgut 55 zu bilden. Der IBC- Behälter 50 kann aus einem Kunststoff bestehen, damit die Wandung des Behälters 50 das Messsignal des Sensors 20 durchlassen kann.

Mit der autarken Anzeigeeinrichtung 100, die als ein unabhängiger Bauteil der Sensoranordnung 900 getrennt von dem Sensor 20 vorgesehen sein kann, kann der Sensor 20 drahtlos kommunizieren. Dadurch kann die autarke Anzeigeeinrichtung 100 unabhängig von der Anordnung des Sensors 20, flexibel, nämlich innerhalb des Behälters 50, wie in Fig. 1 gezeigt, oder außerhalb des Behälters 50, wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet sein.

Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die autarke Anzeigeeinrichtung 100 eine Empfangseinheit 110, die zum drahtlosen Empfangen der Messdaten von dem Sensor 20 eingerichtet ist, und eine Signalanzeige 180, die zum Anzeigen der Messdaten des Sensors 20 eingerichtet ist, auf. Die schematische Darstellung der autarken Anzeigeeinrichtung 100 gemäß Fig. 3 ist unten näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt weiterhin, dass die autarke Anzeigeeinrichtung 100 innerhalb des Behälters 50 oder derart angeordnet sein, dass die autarke Anzeigeeinrichtung 100 an oder in dem Füllgut 55 oder dem Medium angeordnet sein kann. Beispielsweise kann die autarke Anzeigeeinrichtung 100 auf dem Füllgut 55 schwimmen oder im Füllgut versenkt werden. Dazu kann die autarke Anzeigeeinrichtung 100 eine Kapselung aufweisen, die zum Einkapseln der autarken Anzeigeeinrichtung 100 eingerichtet ist, um die Anzeigeeinrichtung 100 wasserdicht zu schützen. Die an oder in dem Füllgut 55 angeordnete autarke Anzeigeeinrichtung 100 kann eine Leuchtanzeige aufweisen und eingerichtet sein, basierend auf den von dem Sensor 20 empfangenen Messdaten ein Lichtsignal 101 in Form eines Lichtstrahls oder eines Lichtbündels durch den Behälter 50 hinaus auszusenden und zu signalisieren.

Alternativ kann die autarke Anzeigeeinrichtung 100 außerhalb des Behälters 55 angeordnet sein. Im Vergleich zu Fig. 1 kann die autarke Anzeigeeinrichtung 100 in Fig. 2 seitlich an dem Behälter 50 bzw. an der Außenseite des Gestells 10 angeordnet sein. Somit kann die Sensoranordnung 900 vorteilhaft das Anzeigen der Messdaten des Sensors 20 zu vereinfachen und die Erkennbarkeit bzw. die Ablesbarkeit der autarken Anzeigeeinrichtung 100 zu optimieren.

In Fig. 1 können die Messdaten von dem Sensor 20 über eine Funkverbindung, wie z. B. Bluetooth, WLAN, LoraWan, NB-IOT, an die autarke Anzeigeeinrichtung 100 übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich kann, wie in Fig. 2 gezeigt, die drahtlose Kommunikation zwischen der autarken Anzeigeeinrichtung 100 und dem Sensor 20 über ein Cloudsystem 200, einen Zentralrechner oder eine Leitebene erfolgen.

Fig. 3 zeigt die schematische Darstellung der autarken Anzeigeeinrichtung 100 der Sensoranordnung 900. Die autarke Anzeigeeinrichtung 100 weist neben der Empfangseinheit 110 und der Signalanzeige 180 weiterhin eine Energieversorgung 120 und eine Elektronik 150 auf.

Die Empfangseinheit 110 der autarken Anzeigeeinrichtung 100 kann zum drahtlosen Empfangen der Messdaten von dem Sensor 20, beispielsweise per Funk oder über ein Cloudsystem 200, eingerichtet sein. Das Empfangen kann dauerhaft, zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand oder durch ein Triggersignal aktivierend durchgeführt werden.

Die Elektronik 150 der autarken Anzeigeeinrichtung 100 kann beispielsweise in Form einer Platine ausgebildet sein, damit die Empfangseinheit 110, die Energieversorgung 120 und die Signalanzeige 180 auf der Elektronik 150 angeordnet sein können und über die Elektronik 150 elektrisch verbunden sein.

Bei der Energieversorgung 120 handelt es sich um eine eingebaute der autarken Energieversorgungseinheit, die innerhalb der Anzeigeeinrichtung 100 angeordnet ist, um die zum Betrieb der autarken Anzeigeeinrichtung 100 erforderlichen Energie kabellos bereitzustellen. Die Energieversorgung 120 kann eine Batterie oder einen Akku, der beispielsweise induktiv von außen geladen werden kann, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Akku mittels Energie-Harvesting geladen werden. Es ist auch möglich, dass die autarken Anzeigeeinrichtung 100 mittels der Energieversorgung 120 kabelgebunden an einer Ladestation geladen werden und dann zum Anzeigen der Messdaten eingesetzt werden kann.

Die Signalanzeige 180 der autarken Anzeigeeinrichtung 100 kann zum Anzeigen der Messdaten des Sensors 20 eingerichtet sein. Dazu kann die Signalanzeige 180 zum optischen und/oder akustischen Anzeigen der Messdaten des Sensors 20, und/oder zum optischen und/oder akustischen Anzeigen des Status des Sensors 20, und/oder zum Identifizieren des zum Identifizieren dem Sensor 20 zugeordneten Behälters 50 eingerichtet sein.

Alternativ oder zusätzlich kann die Signalanzeige 180 der autarken Anzeigeeinrichtung 100 eine Leuchtanzeige sein. Dabei kann die Leuchtanzeige durch mehrere Farben konfigurierbar ausgebildet sein, um die Messdaten des Sensors 20 oder Schaltzustände des Sensors 20 optisch zu visualisieren. Beispielsweise kann die Leuchtanzeige 100 dauerhaft, zyklisch oder durch ein Triggersignal, wie z. B. ein Funk-Signal, einen Taster, eine definierte Füllstands oder Grenzstandsänderung aktiviert bzw. eingeschaltet werden.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Kommunikationswege innerhalb einer Sensoranordnung 900.

Die Sensoranordnung für die Füllstand- oder Grenzstandmessung umfasst weiterhin eine Steuereinheit 310, 320, die eingerichtet ist, sich drahtgebunden oder drahtlos mit der autarken Anzeigeneinrichtung 100 zu verbinden und somit die autarke Anzeigeeinrichtung 100 zu konfigurieren, um die autarke Anzeigeeinrichtung 100 zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand oder durch ein Triggersignal zu aktivieren. Die Steuereinheit 320 kann vor Ort mit der autarken Anzeigeeinrichtung 100 verbunden sein. Alternativ kann die Steuereinheit 310 per Funk oder über ein Cloudsystem 200 drahtlos mit der autarken Anzeigeeinrichtung 100 verbunden sein. Außer mit der Steuereinheit 310, 320 kann die autarke Anzeigeeinrichtung 100 drahtlos mit dem Sensor 20 oder einem Cloudsystem 200, das auch mit dem Sensor 20 drahtlos verbunden ist und die Messdaten des Sensors 20 per Funk empfangen kann, verbinden. Somit kann die autarke Anzeigeeinrichtung 100, der Sensor 20 und die Steuereinheit 310, 320 der Sensoranordnung 900 separat voneinander vorgesehen und getrennt angeordnet sein. Dadurch kann vorteilhaft die flexible Einsatzbarkeit der Sensoranordnung in einer Anlage mit den mehreren zu überwachenden Behältern und die Mobilität der Sensoranordnung erhöht werden.

Fig. 5 zeigt beispielsweise eine schematische Darstellung der Anordnung einer autarken Master-Anzeigeeinrichtung 106 in einer Anlage.

Die Sensoranordnung 900 in Fig. 5 umfasst in der Anlage mehrere Sensoren, die jeweils in einem der mehreren Behälter 50, 60, 70 angeordnet sind, und mehrere autarke Anzeigeeinrichtungen 100, die jeweils einem der mehreren Sensoren und/oder einem der mehreren Behälter 50, 60, 70 zugeordnet sind. Die Sensoren können gleichartige oder unterschiedliche Sensoren zur Füllstand- oder Grenzstandmessung oder beispielsweise zur Druck-, Temperatur- oder Durchflussmessung sein. Die mehreren Sensoren und die mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen können über ein Cloudsystem oder eine IOT-Cloud-Plattform drahtlos verbunden sein und eine vernetzte Anlage lässt sich dadurch bilden. Somit kann die Sensoranordnung ermöglichen, dass die mehreren Sensoren die ermittelten oder berechneten Messdaten auf das Cloudsystem 200 übertragen werden und die den Sensoren zugeordneten mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen die Messdaten von dem Cloudsystem 200 empfangen und die Messdaten der mehreren Sensoren einzeln, in Verbund oder zusammenfassend anzeigen können.

Darüber hinaus kann die Sensoranordnung weiterhin eine weitere autarke Anzeigeeinrichtung aufweisen, die als eine Master-Anzeigeeinrichtung 106 ausgebildet sein kann, um die Messdaten der mehreren Sensoren über das Cloudsystem 200 anzuzeigen. In Fig. 5 ist die Master-Anzeigeeinrichtung 106 außerhalb der mehreren Behälter 50, 60, 70 vorgesehen. Da die Messdaten der mehreren Sensoren in dem Cloudsystem 200 zugreifbar sind, kann die Master- Anzeigeeinrichtung 106 eingerichtet sein, die Messdaten oder den Sensorstatus eines gezielten Sensors oder im Verbund mehrerer Sensoren anzuzeigen und den Füllstand oder den Grenzstand in einem bestimmten Behälter oder in den mehreren Behältern zu überwachen.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung einer Steuereinheit 300 in einer Anlage gemäß einer Ausführungsform.

Ähnlich wie im Fig. 5 umfasst die Sensoranordnung 900 in der Anlage mehrere Sensoren, die jeweils in einem der mehreren Behälter 50, 60, 70 angeordnet sind, und mehrere autarke Anzeigeeinrichtungen 100, die jeweils einem der mehreren Sensoren und/oder einem der mehreren Behälter 50, 60, 70 zugeordnet sind. Die mehreren Sensoren und die mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen können über ein Cloudsystem drahtlos verbunden sein. Somit ist es möglich, dass die mehreren Sensoren die ermittelten oder berechneten Messdaten auf das Cloudsystem 200 übertragen werden und die den Sensoren zugeordneten mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen die Messdaten von dem Cloudsystem 200 empfangen und die Messdaten individuell anzeigen können.

Die Steuereinheit 300 in der Fig. 6 ist eingerichtet, sich drahtgebunden oder drahtlos mit den mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen zu verbinden und die mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen 100 zu konfigurieren, um die autarke Anzeigeeinrichtung zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand oder durch ein Triggersignal zu aktivieren. In anderen Worten kann die Steuereinheit 300 in Form eines Master-Bediengeräts ausgebildet sein. Die Verbindung zwischen der Steuereinheit 300 und den mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen, die jeweils den mehreren Behältern 50, 60, 70 zugeordneten sind, kann über Kabel oder drahtlos per Funk erfolgen.

Ferner kann die Steuereinheit 300 eingerichtet sein, drahtlos mit dem Cloudsystem 200 verbunden zu sein und ein von dem Cloudsystem 200 ausgesendetes Signal als ein Triggersignal zum Aktivieren einer Anzeigeeinrichtung oder der mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen zu empfangen. Alternativ kann in der Steuereinheit 300 eine Master-Anzeigeeinrichtung 106, wie in Fig. 3 gezeigt, integriert werden. Somit kann das Datenempfangen von dem Cloudsystem 200 und das Konfigurieren der mehreren autarken Anzeigeeinrichtungen anhand der empfangenen Messdaten einheitlich gesteuert werden.

Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens für die Füllstand- oder Grenzstandmessung eines Füllguts 55 in einem Behälter 50. In dem ersten Schritt 701 wird ein Messsignal mittels eines Sensors 20 einer Sensoranordnung 900 ausgesendet und empfangen und die Messdaten werden anhand des Messsignals berechnet. In Schritt 702 wird eine autarke Anzeigeeinrichtung 100, die eine Empfangseinheit 110 und eine Signalanzeige 180 aufweist, der Sensoranordnung 900 zum Anzeigen der Messdaten des Sensors separat vorgesehen. Die autarke Anzeigeeinrichtung 100 kann somit unabhängig von der Anordnung des Sensors 20 flexible innerhalb oder außerhalb des Behälter angeordnet werden. In Schritt 703 werden die Messdaten von dem Sensor 20 mittels der Empfangseinheit 110 der autarken Anzeigeeinrichtung 100 drahtlos empfangen. Dabei kann das Empfangen über eine Funkverbindung oder ein Cloudsystem 200 erfolgen. In Schritt 704 werden die Messdaten des Sensors 20 mittels der Signalanzeige 180 der autarken Anzeigeeinrichtung 100 angezeigt.

Weiterhin wird eine Steuereinheit 300, 310, 320 der Sensoranordnung 900 in Schritt 705 mit der autarken Anzeigeeinrichtung 100 drahtgebunden oder drahtlos verbunden. Darauffolgend wird in Schritt 706 die autarken Anzeigeeinrichtung 100 durch die Steuereinheit 300, 310, 320 konfiguriert und zyklisch mit einem vorgegebenen Zeitabstand oder ein Triggersignal aktiviert.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ oder „aufweisen“ keine anderen Elemente ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsformen beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsformen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.