Fluggerät und Verfahren zur Inspektion von Einrichtungen von Kokereianlagen zur Detektion von Fehlerquellen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluggerät zur Inspektion von Einrichtungen von Kokereianlagen zur Detektion von Fehlerquellen sowie ein entsprechendes Verfahren unter Verwendung des Fluggerätes.

STAND DER TECHNIK

Es ist grundlegend bekannt, dass Koksofenbatterien in Längsrichtung aus bis zu 90 aneinander gekoppelten Koksofenkammern bestehen, wobei jede dieser Koksofenkammern beidseitig von je einer Heizwand eingerahmt wird. Diese Heizwand setzt sich aus in Querrichtung betrachtet bis zu 44 einzelnen aneinander gereihten Hohlkanälen zusammen, welche auch als Heizzüge bezeichnet werden. In diesen Heizzügen der Heizwänden wird Wärme durch Verbrennung von Heizgasen zur Beheizung der benachbarten und mit Kohle gefüllten Koksofenkammern erzeugt. Dies bedeutet, dass die Beheizung einer einzigen Koksofenbatterie aus individuellen Verbrennungsprozessen in bis zu ca. 3800 Heizzügen gewährleistet wird. Die zuvor genannte, sich abwechselnde Anordnung von Ofenkammer und Heizwand erzeugt Koksofenbatterien mit einer jeweiligen Länge von bis zu 140m und Tiefen von bis zu 25m sowie Höhen von bis zu 20m.

In der Inbetriebnahme dieser Bauwerke obliegt es der Verantwortung des entsprechenden Fachpersonals die Beheizung der Heizzüge der Batterie derart individuell einzustellen, dass sich die Kohleschüttungen in den dazwischenliegenden Ofenkammern gleichmäßig erwärmen, sodass ein qualitativ hochwertiges Koksendprodukt erzeugt wird. Basierend auf dem systemimmanenten Konus der Ofenkammern erfordert jeder Heizzug in Querrichtung der Koksofenbatterie betrachtet, eine individuelle Beheizungseinstellung, wobei gleichzeitig die Beheizung derart eingestellt sein muss, dass diese stringenten emissionstechnischen Anforderungen genügt. Das bedeutet, dass bekannter Weise Temperaturspitzen zu vermeiden und thermische Stickoxidbildung zu minimieren ist.

Basierend auf der Tatsache, dass alle Heizzüge einer Heizwand in Koksofenbatteriequerrichtung betrachtet strömungstechnisch miteinander verbunden sind, führt die Wahl einer Einstellung an einem Heizzug of zu ungewollten und unvorhersehbaren Änderungen an den anderen und möglichweise sogar bereits justierten Heizzügen. Die hohe Anzahl an einzustellenden Verbrennungsprozessen führt folglich zu iterativen Einstellarbeiten an der Koksofenbatterie, die Zeiträume von mehreren Monaten umfassen. Darüber hinaus verändern sich prozesstechnisch relevante Eigenschaften der nicht überdacht gelagerten Kohle, wie beispielsweise der Wassergehalt und die flüchtigen Bestandteile witterungsbedingt im Ofenbetrieb nahezu permanent, woraus sich erforderliche Adaptionen der Beheizungseinstellung im Tagesrhythmus ableiten. Von außen, sprich außerhalb der Koksofenbatterie sind die resultierenden Temperaturverhältnisse innerhalb der Heizzüge lediglich durch zeitaufwendige manuelle Messungen des Personals durch Öffnungen in der horizontalen Koksofendecke der Koksofenbatterie hindurch mittels Pyrometer feststellbar. Infolgedessen kann pro Arbeitsschicht und Tag lediglich eine geringe Anzahl an Heizzügen bewertet werden, sodass es mehrere Wochen andauern kann, bis alle Heizzüge bewertet sind und folglich ein erstes thermisches Gesamtbild der Koksofenbatterie vorliegt. Dieses thermische Gesamtbild ist dann jedoch aufgrund der zwischenzeitlich erneut notwenigen operativen Anpassungen, wie oben genannt, bereits als überholt und damit hinfällig zu betrachten. Die gesamtheitliche Bewertung der Koksofenbatterie führt infolgedessen zu temporären Fehleinschätzungen, ist langwierig und kostenintensiv. Eine nicht optimal justierte Beheizung in Koksofenguerrichtung und in Koksofenlängsrichtung führt nachteilig zu einer unerwünschten heterogenen Verteilung der Koksgualität über die Grundfläche der Koksofenbatterie hinweg. Zudem ist die uneinheitliche, nicht an den Koksofenbatteriekonus angepasste und folglich fehlerhafte thermische Beheizungseinstellung der Koksofenbatterie mit einer hohen Emissionsbelastung verbunden. Hier ist vor allem die temperaturabhängige Stickoxidemissionsbelastung von großer Bedeutung, welche durch lokale Umweltbehörden stets an stringente Grenzwerte gekoppelt ist.

Es ist des Weiteren grundlegend bekannt, dass auch die Inspektion, insbesondere die Überwachung des Zustandes der seitlichen Aufbauten der Koksofenbatterie während und auch nach deren Inbetriebnahme sich schwierig, insbesondere zeitaufwendig und kostenintensiv gestaltet. Vornehmlich ist beispielsweise die Überwachung der Einstellwerte der Federn der Querverankerung sowie der seitlichen Koksofen- und Planiertüren erforderlich, um die korrekte Justierung der Andruckelemente zu gewährleisten, was eine Voraussetzung für eine optimale Abdichtung der seitlichen Koksofenabdeckelemente ist. Ist die Abdichtung unzureichend, treten nachteilig infolge des Überdruckes in der Koksofenkammer unerwünschte Emissionen durch die Spalte zwischen den Türdichtleisten und den Andruckflächen in die Atmosphäre auf. Eine zunehmende Bedeutung im täglichen Anlagenbetrieb nehmen deshalb die visuell kaum erkennbaren Benzo[a]pyren-Emissionen durch diese, kaum erkennbaren Spalte im Mauerwerk der Batterie oder an den Andruckflächen des Verankerungssystems ein, da sie eine besonders gefährliche Quelle für gesundheitsschädliche Auswirkungen auf die im Umfeld der Koksofenbatterie arbeitende Belegschaft darstellen.

Aufgrund der großen Bauhöhe der Koksofenbatterie ist es für das Fachpersonal während der Inbetriebnahme der Koksofenbatterie nur temporär und unter Einsatz von Hubwagen auf den beiden Bedienungsbühnen der Koksofenbatterie möglich, insbesondere visuelle Begutachtungen räumlich ausgewählter Bereiche der Seitenfront durchzuführen, sodass die oberen Abschnitte der Koksofenbatterie zumeist nur aus großer Entfernung (mehr als 10 m Abstand) und daher lediglich oberflächlich begutachtet werden können. Fehlerhafte Einstellungen der Verankerungsfedern und der Türfedern sowie eventuelle, durch Risse verursachte Emissions- quellen können dabei nur schlecht erkannt werden. Das bedeutet, dass eine Vielzahl an kleineren, insbesondere im oberen Bereich der Koksofenbatterie befindlichen Emissionsguellen nicht entdeckt werden, sodass die Emissionslast der Koksofenbatterie derart ansteigt, dass diese an den offiziellen Messstellen der lokalen Umweltbehörden zumeist größer ist, als noch vor Ort bewertet.

Risse, Beschädigungen, Undichtigkeiten usw. der Koksofenbatterie und dadurch entstehende gesundheitsgefährdende Emissionen führen zudem auch zu einer ineffektiven und ineffizienten Nutzung der Koksofenbatterie. Insbesondere der Frischlufteinfall, welcher beispielsweise durch Risse im Mauerwerk oder durch Verformungen des Schauloches auf der Decke entstehen kann und vornehmlich während des Füllens der Koksofenkammern auftritt, bei welchem insbesondere der zumeist vorhandene Überdruck nicht auftritt, kann während der Nutzung der Koksofenbatterie zu einer negativen Ungleichverteilung der Temperatur über die Koksofenbatteriegrundfläche führen. Dies spiegelt sich wiederum in abnehmender Koksgualität und wiederum sich erhöhender Emission wieder. Dadurch wird der Betrieb der Koksofenbatterie immer unwirtschaftlicher und kosten- und energieintensiver.

Aber nicht nur das Erkennen von Problemzonen auf den großen Flächen und in hohen Höhen der Koksofenbatterie hinsichtlich der einzelnen Bauteile bzw. Objekte, wie Ofentüren, Planiertüren, Wandschutzplatten, Ankerständer, Kammer- und Türrahmen, Quer- und Längsveranke- rungen, Steigrohren usw. ist nach heutigem Wissensstand zeitaufwendig und fehleranfällig. Auch unerwünschte Verformungen von Bauteilen und Bauvorrichtungen der Koksofenbatterie, welche aufgrund der hohen Umgebungstemperaturen im Bereich der Koksofenbatterie, wie beispielsweise an den diversen Gasleitungen, auftreten können, werden häufig nicht erkannt. Dies kann nachteilig die gesamte Stabilität des Bauwerks bzw. der Koksofenbatterie vermindern.

Wie bereits oben erwähnt, ist die Koksofenbatterie hohen Temperaturen ausgesetzt, wodurch es zu einer im Wesentlichen stetigen Verformung der Koksofenbatterie, insbesondere deren Bauteile und Anbauteile kommt. Verursacht wird diese Verformung auch beispielsweise durch ein Anwachsen der feuerfesten Auskleidung der Koksofenbatterie infolge temperaturbedingter Dehnungsprozesse des Materials. Hierbei können Verformungen von mehreren Zentimetern pro Jahr zum Beispiels im Bereich der Schienen, der auf der Koksofendecke ausgebildeten Fülllöcher, der Quer- und Längsanker sowie der Koksofentüren an der Koks- und Maschinenseite auftreten. Aufgrund dieser Verformung treten eine Vielzahl an Folgeschäden auf, wie beispielsweise: Das Befüllen der Fülllöcher durch die Füllmaschinen kann nicht mehr prozesssicher gewährleistet werden, insbesondere, weil deren Füllteleskope, durch welche die Kohle hinab in den Koksofen fliest, nicht mehr exakt in die Fülllochrahmen des Koksofens passen und sich folglich unerwünscht Spalte größer 2mm bilden. Dadurch ist auch die Dichtigkeit beim Einfüllvorgang nicht mehr gegeben, wodurch wiederum schädliche Emissionen für die Umwelt und das Fachpersonal entstehen. Auch die Funktionalität der Türöffnungen wird negativ beeinflusst. Bei einer Verformung des feuerfesten Mauerwerkes findet auch eine Deformierung der Türen und der Türrahmen statt, so dass deren Dichtigkeit ebenfalls nicht mehr gegeben ist. Ebenfalls führt eine Verformung nachteilig zu einem erhöhten Aufwand bei der Einstell ung/J ustierung der Federn, welche die feuerfeste Auskleidung (Heizwand) der Koksofenbatterie Zusammenhalten.

Da eine Vielzahl an Wartungs- und Überwachungsarbeiten aufgrund der Unzugänglichkeit bestimmter Abschnitte der Koksofenbatterie lediglich stichprobenartig ausgeführt werden können, werden Bereiche mit relevanten negativen thermischen oder dehnungstechnischem Veränderungen durch den Betreiber der Koksofenbatterie zumeist gar nicht oder erst sehr spät erkannt. Die darauffolgenden zumeist langwierigen Reparatur- und Wartungsarbeiten behindern den Normalbetrieb der Koksofenbatterie bzw. der gesamten Kokereianlage derart, dass durch eine reduzierte Anlagenkapazität und einer damit einhergehenden reduzierten Koksproduktion auch Gewinneinbuße verbunden sind.

OFFENBARUNG DE ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei der Detektion von Fehlerquel len an einer Koksofenbatterie, insbesondere einer Koke- reianlage zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fluggerät und ein Verfahren zur Inspektion von Einrichtungen von Kokereianlagen zur Detektion von Fehlerquellen zu schaffen, die auf einer einfachen und kostengünstigen Art und Weise Fehlerquellen prozesssicher entdecken und mögliche erforderliche Wartungen voraussagen.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Fluggerät zur Inspektion von Einrichtungen von Kokereianlagen zur Detektion von Fehlerquellen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Inspektion von Einrichtungen von Kokereianlagen zur Detektion von Fehlerquel len mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 sowie durch die Verwendung des Fluggerätes in Kombination mit dem Verfahren gemäß Anspruch 17. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fluggerät beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Fluggerätes durchgeführt werden.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Fluggerät zur Inspektion von Einrichtungen von Kokereianlagen zur Detektion von Fehlerquellen beansprucht. Das Fluggerät weist wenigstens einen Propeller (wobei auch zwei oder mehr Propeller angeordnet sein können) mit zumindest einem Elektromotor zur Ermöglichung der Flugfähigkeit, zumindest einen Akkumulator zur Bereitstellung elektrischer Energie, einen Flugcontroller zur Steuerung des Elektromotors, Sensoren zumindest zur Ermittlung der Flughöhe oder der Winkelgeschwindigkeit oder von Hindernissen auf der Flugbahn, sowie ein satellitengesteuertes Positionserkennungs- Modul, wie beispielsweise ein GPS- oder GPS-ähnliches Modul zur Ermittlung der Position auf. Erfindungsgemäß weist das Fluggerät zusätzlich wenigstens eine Inspektionsvorrichtung zur Inspektion von zu inspizierenden Oberflächen der Einrichtungen sowie von einem zu den zu inspizierenden Oberflächen beabstandeten Luftraum, sowie zumindest eine Sende- und Empfangseinrichtung zur Datenkommunikation mit zumindest anderen Fluggeräten oder wenigstens einer externen Analyseeinrichtung zur Detektion der Fehlerquel len auf. Vorteilhaft kann mit dem erfindungsgemäßen Fluggerät ein 3-dimensionales Gesamtbild der Anlage bzw. der Kokereianlage zur Ermittlung von thermischen, verformungs- und emissionstechnischen Änderungen der Anlage erzeugt werden. Durch einen kontinuierlichen oder seguenziellen Einsatz des Fluggerätes ist es vorteilhaft möglich in kurzen Zeitabständen, vorteilhaft mehrmals pro Tag, ein vollumfänglichen Bild von der Anlage hinsichtlich etwaiger Fehlerquel len zu erstellen und mit Unterstützung der Analyseeinrichtung geeignete Handlungsvorschläge zur Behebung der Fehler und vorteilhaft auch zur Vermeidung zukünftiger Fehler zu formulieren. Vorteilhaft kann dank des erfindungsgemäßen Fluggerätes während der Inbetriebnahme der Kokereianlage oder auch bei einer späteren Inspektion eine kurzfristige Bewertung beispielsweise zur Beheizungseinstellung und der äußeren Emissionsbelastung der Koksofenbatterie der Kokereianlage zuverlässig vorgenommen werden. Vorteilhaft können somit Heizzüge, in denen Temperaturspitzen zu unerwünscht hoher Stickoxidbildung führen, in kurzer Zeit identifiziert und beheizungstechnisch nachjustiert werden, wodurch wiederum eine hinreichende Koks- gualität gewährleistet wird. Als Nachjustierung wird dabei beispielsweise die Nachjustierung der Federn der Verankerungen oder von verformten Ankerständern verstanden, welche nach (koksofen-)spezifischen Algorithmen berechnete Grenzwerte überschreiten. Die Nachjustierung selbst kann dabei im Rahmen turnusmäßiger Wartungsarbeiten erfolgen. Vorteilhaft führt dies zu minimierten Emissionen sowie reduziertem Einsatz an Fachpersonal und aufzuwendender Zeit sowie zu reduzierten Wartungskosten für den Anlagenbetreiber. Gleichzeitig wird der laufende Betrieb der Anlage, wie beispielsweise der Koksofenbatterie, kaum gestört und die Anlagenkapazität sowie die Qualität des erzeugten Anlagenproduktes (hier beispielsweise die Koksgualität) verbleiben auf einem hohen Nominalniveau.

Unter Kokereianlage verstehen sich Einrichtungen zur Pyrolyse von Kohlen oder Bio- Rohstoffen zu Koks, wie zum Beispiel im Schütt- oder Stampfbetrieb operierende Horizontalkammeranlagen mit nachgeschalteter chemischer Nebengewinnungsvorrichtung, Horizontalkammer-Koksofenbatterien mit nachgeschalteter thermischer Rauchgaswärmerückgewinnung ("Heat Recovery") und Vertikalkammeranlagen, die jeweils über Kohlevor- und Koksnachbehandlungseinrichtungen verfügen. Die Richtungsbegrifflichkeit ist durch die Ausdrückrichtung des Koksproduktes aus den Ofenkammern bestimmt. In einer weiteren Ausführung einer Kokerei wird Kohle in einem Drehrohrofen zu Koks umgewandelt.

Das erfindungsgemäße Fluggerät ist vorteilhaft ein räumlich mobiles Fluggerät, wie beispielsweise eine Drohne. Das Fluggerät kann vorteilhaft (voll)automatisch vorher definierte Bereiche an Kokereianlagen, wie beispielsweise eine Koksofenbatterie, anfliegen bzw. abfliegen, um Messungen durchzuführen und Bilder von verschiedenen Bereichen der Kokereianlage, wie beispielsweise horizontalen Außenflächen oder seitlich angrenzenden Vertikalflächen einer Koksofenbatterie aufzunehmen. Es ist im Rahmen der Erfindung zu erwähnen, dass das Flug- gerät nicht nur für den Einsatz von Kokereianlagen dienlich ist, sondern auch bei anderen (chemischen) Anlagen zur Anwendung gelangen kann. Demnach wird nachfolgend der allgemeine Begriff „Anlage“ verwendet. Vorteilhaft ermöglicht das erfindungsgemäße Fluggerät auch die Inspektion von unpassierbaren Behältern und Rohrleitungen der Anlage, insbesondere der Kokereianlage. Besonders vorteilhaft dient das erfindungsgemäße Fluggerät auch zur Inspektion von Teilvorrichtungen einer Anlage, insbesondere einer Kokereianlage, wie beispielsweise einem Kohlenturm, einer Koksrampe, einem Löschturm, einer Kläranlage, einer Nebengewinnungsanlage, einem Kühlturm, einem Teerschneider, einer Claus-Anlage usw. Des Weiteren ist es möglich, mit Hilfe des Fluggerätes die Belegung des Kohle- oder Kokslagerplatzes zu erfassen und damit eine Abschätzung über die aktuellen Rohstoff- und Produktlagervorräte der Kokereianlage zu erlangen, woraus sich positive Effekte für die Einkaufslogistik verbunden mit ökonomischen Vorteilen ableiten können. Dank des erfindungsgemäßen Fluggerätes ist ein schnelles Befliegen der Anlage in einem beliebigen Abstand zu einer Außenoberfläche sowie ein wiederholbares Vermessen der Anlage bzw. ermitteln von anlagenspezifischen Daten in kostengünstiger Art und Weise möglich.

Vorteilhaft wird zum Antrieb des Fluggerätes ein elektrischer Energieversorger, wie ein Akkumulator/ eine Batterie verwendet, welcher nicht nur den Antrieb des Fluggerätes (Speisung des Elektromotors mit elektrischer Energie), sondern auch die Energieversorgung der Inspektionsvorrichtung ermöglicht. Es wäre jedoch auch denkbar, dass das Fluggerät zusätzlich zum elektrischen Energieversorger einen Verbrennungsmotor und/oder einen Druckluftantrieb aufweist, insbesondere um eine Bewegung/ein Fliegen des Fluggerätes zu ermöglichen.

Es ist zudem denkbar, dass das Fluggerät durch einen Bediener gesteuert ist, welcher für Messungen relevante Abschnitte/Bereiche, insbesondere Objekte/Strukturen der Anlage ansteuern kann, um gezielte Messungen durchzuführen. Demnach ist es auch denkbar, dass das Fluggerät gemäß vorgegebenen, insbesondere zeitintervallgesteuerten Wartungsflügen im Wesentlichen (voll)automatisch Messungen und Bilderzeugungen durchführt, wobei auch bei diesen Flügen ein Bediener jederzeit eingreifen und die Bedienung des Fluggerätes übernehmen kann. Demnach ist das Fluggerät jederzeit zwischen den Modi vollautomatisch, halbautomatisch oder manuell umstellbar. Unter dem vollautomatischen Modus wird im Rahmen der Erfindung ein zeitgesteuertes Fliegen des Fluggerätes mit vorgegebenen Messintervallen und Bildaufnahmen verstanden, in welchem Modus kein Bediener eingreift und auch kein Bediener während der Tätigkeit des Fluggerätes anwesend sein muss. Unter dem halbautomatischen Modus wird im Rahmen der Erfindung ein automatisches Anfliegen bzw. Abfliegen vor- definierter Bereiche (Objekten/Strukturen) der Anlage verstanden, wobei ein Bediener jederzeit Messungen oder Bilderzeugungen abändern, abbrechen oder ergänzen kann. Oder wobei der Bediener für ihn relevante Bereiche der Anlage anfliegt und das Fluggerät beispielsweise auf Basis bisheriger erfasster Werte automatisch entscheidet, welche Messungen an dieser Stelle der Anlage ergänzend erfolgen müssen (da hierfür eventuell noch nicht ausreichende Daten vorliegen) bzw. welche Bilddaten von diesem Abschnitt der Anlage erzeugt werden müssen, um die Anlage vollständig abbilden zu können. Unter dem manuellen Modus wird im Rahmen der Erfindung ein Bedienermodus verstanden, bei welchem der Bediener ohne Beeinflussung des Fluggerätes selbständig entscheidet, welchen Abschnitt, insbesondere welche Objekte/Strukturen der zu untersuchenden bzw. der zu beobachtenden Anlage er mit dem Fluggerät anfliegen möchte und welche Messungen bzw., welche Bilderzeugungen er dort durchführen will.

Es ist denkbar, dass die Inspektionsvorrichtung einteilig oder mehrteilig aufgebaut ist. Vorteilhat weist die Inspektionsvorrichtung zumindest eine Messeinrichtung auf. Es ist auch denkbar, dass die Inspektionsvorrichtung eine Vielzahl an Messeinrichtungen aufweist, wobei diese Messeinrichtungen an unterschiedlichen Positionen/Abschnitten bzw. Bereichen des Fluggerätes angeordnet sein können. Das bedeutet, dass die Inspektionsvorrichtung bzw. die wenigstens eine Messeinrichtung der Inspektionsvorrichtung an der Oberseite, der Unterseite oder auch seitlich am Fluggerät angeordnet sein kann. Die Positionierung der wenigstens einen Messeinrichtung, insbesondere der Vielzahl an Messeinrichtungen, ist bestimmt durch deren Funktionalität und der damit einhergehenden erforderlichen Ausrichtung. Vorteilhaft ist die Inspektionsvorrichtung und insbesondere deren wenigstens eine Messeinrichtung auswechselbar. Vorteilhaft ist dadurch ein einfacher Austausch der Messeinrichtungen sowie eine individuelle Zusammenstellung der Messeinrichtungen - bedarfsorientiert - möglich.

Es ist des Weiteren möglich, dass das Fluggerät eine Speichereinheit zumindest zur kurzzeitigen Speicherung der durch die Inspektionsvorrichtung erfassten Daten aufweist. Diese erfassten Daten werden dann vorteilhaft an eine Analyseeinrichtung per Bluetooth, Funk, WLan oder anderer kabelloser Übertragungsformen übertragen bzw. gesendet. Hierfür dient vorteilhaft eine Sende- und Empfangseinrichtung, welche ebenfalls Bestandteil des Fluggerätes ist. Es ist zusätzlich oder alternativ denkbar, dass die erfassten Daten auch an andere Fluggeräte weitergeleitet werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn mehrere Fluggeräte, insbesondere zwei oder mehr Fluggeräte an einer Anlage zum Einsatz kommen. Dabei ist es denkbar, dass jedes der Fluggeräte die gleiche Inspektionsvorrichtung mit den gleichen Messein- richtungen (Art und Anzahl) aufweist oder jedes der Fluggeräte eine zueinander unterschiedliche Inspektionsvorrichtung mit einer zueinander unterschiedlichen Anzahl an Messeinrichtungen oder zueinander unterschiedlichen Arten von Messeinrichtungen aufweist. Durch den Datenaustausch der Fluggeräte untereinander können Bereiche bzw. Abschnitte der Anlage definiert werden, in welchen zusätzliche Messungen bzw. ergänzende Messungen erforderlich sind. Auch kann ein Fluggerät durch ein Messergebnis ein anderes Fluggerät beauftragen eine Vergleichsmessung durchzuführen, um einen genauen (verifizierten) Messwert zu erzeugen.

Es ist auch möglich, dass das Fluggerät Messdaten von nicht mobilen Messvorrichtungen im Bereich der Koksofenbatterie bzw. der Anlage, insbesondere der Koksofenanlage, aufnimmt und einer Auswerteinheit zuführt. Bei einer derartigen nicht mobilen Messvorrichtung, insbesondere einer stationär angeordneten Messvorrichtung, befindet sich beispielsweise in der Ofendecke einer Heat Recovery-Koksofenbatterie ein Druckmessfühler. Es können auch Temperaturen, Gaszusammensetzungen und Volumenströme durch mindestens eine permanent oder temporär installierte Messvorrichtung in der Kokereianlage erfasst oder gemessen werden und an das Fluggerät oder eine Vielzahl an Fluggeräten gesendet werden. In einer anderen Ausführung kann der Füllstand eines Flüssigkeitsbehälters oder -beckens gemessen und an das Fluggerät gesendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Inspektionsvorrichtung eine Temperaturmesseinrichtung auf, welche berührungslos, insbesondere zumindest optisch oder thermografisch ein Temperaturfeld auf einer zu inspizierenden Oberfläche bestimmt. Diese Temperaturmesseinrichtung kann im Rahmen der Erfindung auch als thermografische Einrichtung verstanden werden. Bei der Temperaturmesseinrichtung kann es sich dabei beispielsweise um eine Infrarot-Temperaturmesseinrichtung, insbesondere um ein Laser-Infrarot-Thermometer oder eine Thermalkamera handeln. Vorteilhaft können dadurch Temperatur-Daten auch bei hohen Temperaturen berührungslos und prozesssicher ermittelt werden, ohne dass das Fluggerät zu nahe an den zu messenden Messpunkt heranbewegt werden muss.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Inspektionsvorrichtung eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung auf, welche Gaskonzentrationen in einem zu den zu inspizierenden Oberflächen beabstandeten Luftraum erfasst. Die Gaskonzentrationsmesseinrichtung, welche auch als Emissionsmesseinrichtung bezeichnet werden kann, ist vorteilhaft eine chemisch reaktive Einrichtung. Demnach ist es möglich eine Gaskonzentration, wie z.B. Konzentrationen von Stick- oxiden, Schwefeloxiden, Staubpartikeln, höheren Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxiden, Benz-[a]-pyrenen, Schwefelwasserstoffen, Ammoniak usw. in einem definierten, für die Gaskonzentrationsmesseinrichtung messtechnisch relevanten und für das Fluggerät sicherheitsrelevanten Optimalabstand (Maximalabstand/Minimalabstand) zur Oberfläche zu messen. Die Gaskonzentrationsmesseinrichtung weist dabei vorteilhaft Analysatoren sowie Sensoren bzw. Sonden auf.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Inspektionsvorrichtung eine im Unterdrück operierende Gasspeichervorrichtung auf, welche eine eingesaugte Gasprobe dicht, insbesondere luftdicht bzw. gasdicht oder fluiddicht konserviert, um die entnommene Gasprobe einer Auswerteeinheit, insbesondere einer Analyseeinheit zur späteren Analyse zuzuführen. Es ist des Weiteren denkbar, dass auf dem Fluggerät zusätzlich zu der Gasspeichervorrichtung auch eine Ansaugvorrichtung angeordnet ist, mit der vor der untersuchten Außenoberfläche, insbesondere in einem Luftraum vor der zu untersuchenden Außenoberfläche, in für das Fachpersonal unzugänglicher Höhe im Unterdruckbetrieb der Koksofenanlage beliebige Emissionen oder Gase angesaugt und in die Gasspeichervorrichtung weitergeleitet werden. Die Gasspeichervorrichtung ist beispielsweise auch eine als "Gasmaus" bezeichnete Speicherflasche oder ein sonstiges dichtes, insbesondere fluiddichtes Behältnis zur zumindest zeitweisen Speicherung/Aufbewahrung der eingesaugten Gase/Emissionen. Nach der Landung des Fluggerätes wird die Gasspeichervorrichtung dann vorteilhaft von dem Fluggerät abgekoppelt und beispielsweise einem externen Gasanalyselabor zur Auswertung zugeführt. Dazu weist das Fluggerät gemäß einer Ausführungsform eine beliebige Unterdrück- und/oder Gasspeichereinheit auf.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Inspektionsvorrichtung eine Druckluftlanze aufweist, welche zumindest zur Entfernung oberflächlicher Verschmutzungen auf der zu inspizierenden Oberfläche mittels Druckluft dient. Vorteilhaft kann diese Druckluftlanze zudem derart eingesetzt werden, dass Druckluft in bestehende Risse, Spalten, Vertiefungen etc. des Mauerwerkes, der Türen, Verkleidungen usw. eingeblasen wird, um mit Hilfe eines geeigneten Sensors die Tiefe dieser Risse, Spalten, Vertiefungen et. zu ermitteln. Vorteilhaft ist die Druckluftlanze folglich eine physikalisch reaktive Einrichtung. Zur Versorgung der Druckluftlanze weist das Fluggerät vorzugsweise auch einen Druckluftspeicher auf, aus dem Druckluft für die Druckluftlanze entnommen wird. Nach dem Entfernen der Verschmutzung mittels Druckluft kann vorteilhaft erstmals die tatsächliche Tiefe von unerwünschten Mauerwerksfugen einer Koksofenbatterie festgestellt werden, so dass eine nachgeschaltete Analyse vorteilhaft zum Auffinden der loka- len Position von unerwünschten Gasaustritten aus der Koksofenkammer in die Atmosphäre oder auch Rohgasübertritte aus der Koksofenkammer in einen Heizzug dient. Ähnliche Mauerwerks- und Konstruktionsanalysen können dadurch in beliebiger Höhe, beispielsweise auch im Inneren von Kokslöschtürmen oder Kohletürmen vorgenommen werden, die mit Bauhöhen von bis zu 70 m auf den Innen- oder Außenoberflächen bisher vollständig unzugänglich waren. Folglich ist es möglich beispielsweise erstmals im oberen Innenbereich eines Nasslöschturms den Verschmutzungs- bzw. Blockadezustand der Abscheidelamellen durch aufgewirbelte Kokspartikel zu bestimmen.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Inspektionsvorrichtung eine Distanzmesseinrichtung auf, welche mittels Laser (Laserscanner) oder Ultraschall Distanzen, Längen, Abstände zwischen Festkörperelementen, wie Bauteilen/Objekten/Strukturen der Anlage nahe oder auf den zu inspizierenden Oberflächen erfasst. Vorteilhaft ist die Distanzmesseinrichtung ebenfalls eine physikalisch reaktive Einrichtung. Dabei werden vorteilhaft Distanzen zwischen gleichen oder zueinander unterschiedlichen Festkörperelementen (Bauteilen/Objekten/Strukturen) auf den zu inspizierenden Oberflächen mehrdimensional gemessen. Festkörperelemente können dabei Federelemente, eine Andruckfläche, Ankerständer, Steigrohre, Wandschutzplatten, ein Quer-/oder Längsanker bzw. Anker, Schienen, Schienenauflagerstühle, Türen, Koksofenverschlüsse, ein Rahmen usw. sein.

Es ist ebenfalls denkbar, dass die Inspektionsvorrichtung eine Nivelliereinrichtung_aufweist, welche zumindest eine vertikale und/oder eine horizontale Ausrichtung von Festkörperelementen (Bauteilen/Objekten/Strukturen), insbesondere den oben genannten Festkörperelementen, nahe oder auf den zu inspizierenden Oberflächen erfasst. Dabei können vorteilhaft auch unerwünschte Verformungen dieser Festkörperelemente erfasst werden, welche zur Funktionsbeeinträchtigung der Anlage beitragen können. Vorteilhaft ist die Nivelliereinrichtung ebenfalls eine physikalisch reaktive Einrichtung.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Inspektionsvorrichtung eine fototechnische Einrichtung, wie beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine hochauflösende Fotokamera, auf, welche zumindest visuell Beschädigungen an den zu inspizierenden Oberflächen erfasst. Auch dient die fototechnische Einrichtung zur systemischen Erzeugung/Aufnahme von 2- dimensionalen Bildern der gesamten Anlage oder zumindest Bereichen (Bauteilen/Objekten/Strukturen) dieser Anlage, welche später in der Analyseeinrichtung zu photogrammetrischen 3-dimensionalen Bilder umgewandelt werden. Es ist denkbar, dass die foto- technische Einrichtung eine digitale Spiegelreflexkamera ist. Vorteilhaft ermöglicht die fototechnische Einrichtung auch eine Erfassung der feuerfesten Auskleidung der Koksofenkammer einer Koksofenbatterie bei beispielsweise geöffneter Koksofentür. Ebenfalls ermöglicht die fototechnische Einrichtung Aufnahmen der Anlagen aus großen Höhen, insbesondere aus größeren Abständen, auch während des Anlagenbetriebes sowie Aufnahmen von schwer durch das Personal zu erreichenden Bauteilen/Objekten/Strukturen, welche eventuell zudem auch die Sicherheit des Personales gefährden könnten, wie beispielsweise Bereiche in der Nähe zum Koksofen. In Zusammenarbeit mit dem satellitengesteuerten Positionserkennungs- Modul des Fluggerätes ermöglicht die fototechnische Einrichtung die Erstellung von georefe- renzierten Aufnahmen, insbesondere für einen reproduzierbaren Vorher/Nachher-Vergleich.

Wie bereits zuvor beschrieben, kann das Fluggerät in definierten räumlichen Berei- chen/Korridoren über oder neben der Anlage, insbesondere einer Koksofenbatterie, operieren und verfügt über eine automatische Positionserkennung. Des Weiteren ist es als vorteilhaft angedacht, dass das Fluggerät eine Verkleidung aufweist, welche hochtemperaturbeständig (hitzebeständig) ist, sodass das Fluggerät auch die Koksofenkammer der Koksofenbatterie passieren und ins Innere der Koksofenbatterie (zumindest abschnittsweise) eindringen bzw. andere Heißbereiche der Anlage befliegen/begutachten kann. Hierbei ist es zudem denkbar, dass die Verkleidung des Fluggerätes auch säurebeständig ist. Zum Schutz der Inspektionsvorrichtung in schädlicher Umgebung (hohe Temperaturen oder schädliche Fluide oder Stäube) ist es denkbar, dass die Inspektionsvorrichtung oder zumindest wärmeempfindliche oder säureempfindliche Messeinrichtungen der Inspektionsvorrichtung, über eine vorteilhaft automatisch verschließbare Öffnung (Luke/Klappe) in der Verkleidung in das Innere des Fluggerätes eingefahren werden kann/können. Es ist ebenfalls denkbar, dass beispielsweise die fototechnische Einrichtung über eine zumindest teilweise transparente Schutzhülle verfügt, welche die Erzeugung von fototechnischen Aufnahmen erlaubt, jedoch gleichzeitig einen hinreichenden Schutz der fototechnischen Einrichtung gegenüber Wärme und schädlichen Fluiden ermöglicht. Diese Schutzhülle kann dabei auf der Verkleidung des Fluggerätes angeordnet oder ein Bestandteil der Verkleidung des Fluggerätes sein.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Inspektion von Einrichtungen von Kokereianlagen zur Detektion von Fehlerquellen unter Verwendung eines vorgenannten Fluggerätes beansprucht, wobei das Fluggerät mittels der Inspektionsvorrichtung Daten erfasst und mittels der Sende- und Empfangseinrichtung an zumindest eine externe Analyseeinrichtung zur Detektion der Fehlerquel len übermittelt. Das erfindungsgemäße Verfahren um- fasst zumindest die folgenden Schritte:

- Umwandlung der erfassten fototechnischen und optischen Daten, insbesondere 2D-Daten, in eine georeferenzierte 3D-Thermalpunktwolke mittels einer Umwandlungseinheit der Analyseeinrichtung, insbesondere durch Photogrammmetrie, zur Erzeugung von zumindest Orthophotos oder Oberflächentexturen oder 3D Modellen

- Verarbeitung der erfassten Daten aus chemisch reaktiven, physikalisch reaktiven sowie thermografischen Einrichtungen in einer Vergleichseinheit der Analyseeinrichtung zur Ermittlung von Abweichungsdaten,

- Zusammenführung aller umgewandelten Daten sowie aller Abweichungsdaten sowie weiterer Betriebsdaten in einer Auswerteeinheit der Analyseeinrichtung zur Detektion von Fehlerquellen mittels Bildverarbeitungsalgorithmen und/oder Machine-Learning-Algorithmen. Mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt vorteilhaft eine Erfassung und Vorhersage von Fehlerquellen, wie beispielsweise Verformungen an Bauteilen/Objekten/Strukturen einer Anlage, wie einer Kokereianlage, insbesondere einer Koksofenbatterie, wodurch eine optimierte Reparaturprognose ermöglicht und folglich Stillstandszeiten der Anlage reduziert, insbesondere minimiert werden. Vorteilhaft ermöglicht das vorgenannte Verfahren eine automatische und regelmäßige Überwachung der Bauteile/Objekte/Strukturen, wobei bei erkannten Anomalien direkt die exakte Position ausgegeben und eine Detailuntersuchung, beispielsweise mit Hilfe des im ersten Aspekt der Erfindung benannten Fluggerätes eingeleitet werden kann.

Die Analyseeinrichtung ist beispielsweise ein Computer oder Server, welche eine Vielzahl an Programmen zur Auswertung, zum Vergleich und/oder zur Analyse der von dem Fluggerät zugesandten Daten umfasst. Hierfür weist die Analyseeinrichtung eine Vielzahl an Einheiten, insbesondere in sich geschlossenen Programme, aufweisend anlagenspezifische Algorithmen, auf, welche nachfolgend noch genauer beschrieben werden. Zur Detektion von Fehlerquellen an einer Anlage, wie einer Kokereianlage und insbesondere einer Koksofenbatterie der Kokereianlage, kann die Analyseeinrichtung auch Daten von mehr als einem Fluggerät, insbesondere zwei oder mehr Fluggeräten (einer Vielzahl von Fluggeräten) verarbeiten. Des Weiteren ist es denkbar, dass der Analyseeinrichtung auch Betriebs- und Prozessdaten hinsichtlich der Anlage und/oder deren Umgebung zur Detektion von Fehlerquellen zur Verfügung gestellt werden bzw. in einer Speichereinheit der Analyseeinrichtung bereits gespeichert sind. Beispielsweise handelt es sich bei den Betriebs- und Prozessdaten um Daten hinsichtlich der Betriebszustände der Anlage, wie dem Durchsatz, dem Materialfluss, Drücken oder Gaszusammensetzungen, oder um Daten hinsichtlich der Temperatursensorik, der Füllstände der Öfen und Behälter oder Umweltbedingungen, wie der Außentemperatur, der Feuchtigkeit usw. Die durch das Fluggerät erfassten Daten sowie die Betriebs- und Prozessdaten werden der Analyseeinrichtung vorteilhaft regelmäßig oder kontinuierlich zur Verfügung gestellt.

Vorteilhaft werden die während eines Überfliegens der Anlage durch das erfindungsgemäße Fluggerät erzeugten Daten in eine 3D-Thermalpunktwolke prozessziert, sodass aus einer Serie von georeferenzierten und sich überlappenden (Luft-)Bildern der Anlage mittels eines bekannten Stiching-Algorithmus eine Punktewolke berechnet wird. Aus dieser berechneten Punktewolke wird dann die räumliche Lage sowie die 3-dimensionale Form (3D-Form) der Anlage bzw. deren Bestandteile (Bauteilen/Objekten/Strukturen) bestimmt. Hieraus ergeben sich verzerrungsfreie und maßstabstreue Abbildungen, wie Orthophotos, Oberflächentexturen und/oder 3D-Modelle.

Zur Auswertung von 2D-Bildaufnahmen, 3D-Punktewolkedaten, Thermaldaten, Betriebs- und Prozessdaten, genauer gesagt aller vorliegenden relevanten und erfassten Daten werden Bildverarbeitungs-Algorithmen und/oder Machine-Learning-Algorithmen verwendet. Vorteilhaft umfasst diese Auswertung die nachfolgend beschriebenen Schritte.

Ein erster Schritt ist die Erkennung und Lokalisierung von (bekannten) Bauteilen und Strukturen der Anlage, deren Überwachung von Interesse ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um Fülllöcher, (Koks-)Ofentüren, feuerfeste Auskleidungen im Bereich der geöffneten Koksofentür, Schienen, Ankerständer, Steigrohre oder den Kühlturm usw. Orthophotos sind eine zu bevorzugende Datengrundlage für die Lokalisierung der Anlage und deren Abschnitte bzw. Bauteile und Strukturen, insbesondere da sich durch die Verwendung von Orthophotos und deren perspektivische Entzerrung genaue Koordinaten und Abstände bestimmen lassen.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Orthophotos oder Oberflächentexturen oder 3D Modell-Daten derart vorprozessiert, dass zumindest Rauschen unterdrückt und Kontrast sowie Helligkeit derart angepasst werden, dass zum einen eine Normierung zur Vergleichbarkeit unterschiedlicher Bilder und zum anderen Hervorhebungen markanter und charakteristischer Bauteile/Objekte/Strukturen ermöglicht wird. Charakteristische Bildmerkmale sind dabei beispielsweise bestimmte Farbwerte, Kanten oder auch Texturen. Anschließend werden vorteilhaft verschiedene bildanalytische Verfahren eingesetzt, um in den Orthophotos interessierende Objekte/Strukturen zu detektieren und vom Hintergrund und sonstigen irrelevanten Strukturen zu unterscheiden.

Demnach werden vorteilhaft zur Identifizierung von relevanten Bauteilen/Objekten/Strukturen, insbesondere je nach deren Form, Eigenschaft und Häufigkeit zumindest die Hough- Transformation oder das Template-Matching-Verfahren oder Deep Learning Modelle basierend auf Convolutional Neural Networks verwendet. Dieser Prozess wird auch Klassifizierung der Punktewolke genannt. Dabei wird jeder Punkt mit seiner Koordinate und seiner Farbe einer Objektklasse, wie beispielsweise der Objektklasse „Kohlefülllochdeckel“ zugeordnet. Durch die Anwendung der Hough-Transformation ist es möglich Bauteile/Objekte/Strukturen zu identifizieren, welche sich durch einfache parametrisierbare geometrische Figuren, wie beispielsweise Linien oder Kreise abstrahieren lassen. Das können zum Beispiel Schienen oder (Kohle-) Fülllöcher usw. sein. Dagegen werden Bauteile/Objekte/Strukturen, welche nicht parametrisierbare, jedoch bekannten und sehr reproduzierbare Formen aufweisen, wie beispielsweise ein Kühlturm, vorteilhaft durch das Template-Matching-Verfahren, insbesondere mit vordefinierten Referenzen identifiziert. Als Referenz dient dabei ein Bildausschnitt des gesuchten Bauteiles/Objektes bzw. der gesuchten Struktur oder aber auch ein synthetisches Bild, welches die Struktur des gesuchten Bauteiles/Objektes abbildet. Zur Identifikation von Bauteilen/Objekten/Strukturen mit komplexen oder sogar variablen Formen und Texturen, wie beispielsweise gasdurchströmte Zonen werden vorteilhaft Deep-Learning-Modelle basierend auf Convolutional Neural Networks (CNN) verwendet. Beim Trainieren der Neuronal Network Modelle wird apriori Wissen insbesondere in Form von anlagenspezifischem Knowhow, wie beispielsweise ein Referenzbild oder ein Prozessschema, eingesetzt. Bekannte Formen, Mikrostrukturen oder Texturen werden durch Transferlernen des Depp Learning Neural Networks adaptiert. Vorteilhaft lassen sich durch eine Kombination der zuvor genannten Anwendun- gen/Methoden alle gängigen Anlagen- und Maschinenbauteile gezielt aus Bildaufnahmen automatisch identifizieren.

Gemäß einer Ausführungsform lassen sich aus den Daten hinsichtlich der identifizierten relevanten Bauteile/Objekte/Strukturen verschiedene Merkmale zur Definition der Bauteile/Objekte/Strukturen extrahieren, wobei diese Merkmale zumindest zum regelmäßigen Abgleich dienen. Diese Merkmale betreffen hierbei beispielsweise die Position, insbesondere die Lage und die Höhe der Bauteile/Objekte/Strukturen sowohl absolut als auch bezüglich einer Referenzstruktur. Auch die Größe und die Form, insbesondere der Radius, der Mittelpunkt und/oder die Kantenglattheit sind wesentliche zu extrahierende Merkmale. Weitere Merkmale sind beispielsweise die Periodizität sowie die Abstände der Bauteile/Objekte/Strukturen zueinander, wie beispielsweise die Abstände der Fülllöcher, usw. Das bedeutet, wenn diese Merkmale kontinuierlich oder periodizitär erfasst werden und einander überlagert werden, können dadurch Veränderungen, wie zum Beispiel Verschiebungen, Verformungen, Deformationen usw., an den Bauteilen/Objekten/Strukturen erkannt und überwacht werden.

Es ist des Weiteren denkbar, dass die Daten hinsichtlich der identifizierten relevanten Bauteile/Objekte/Strukturen vom übrigen Datensatzbereich segmentiert werden. Beispielsweise hinsichtlich der thermischen Überwachung der Anlage sind thermische Hotspots und lokale Temperaturschwankungen ein Indiz für eine innenliegende Verformung oder ein Verschleiß von Bauteilen, wie beispielsweise der Auskleidung, dem Mauerwerk, den Türen oder auch von Öffnungen. Die gewonnenen Thermaldaten werden vorteilhaft mit den vorher detektierten Bauteile/Objekte/Strukturen segmentiert, insbesondere um die Temperaturverteilung dieser Bauteile/Objekte/Strukturen zu untersuchen. Anschließend werden beispielsweise für jedes Bauteil/Objekt oder jede Struktur, wie zum Beispiel jeden (Koks-)Ofen folgende Merkmale extrahiert: Mittelwert, Median, Min, Max, Std und Verteilung der Temperatur. Vorteilhaft werden diese Merkmale zusätzlich für jede Strukturklasse, sprich für beispielsweise alle (Koks-)Öfen aggregiert. Mit diesen Informationen werden vorteilhaft automatisch alle relevanten Bauteile/Objekte/Strukturen auf kritische bzw. abnormale Bereiche untersucht. Dabei können kritische bzw. abnormale Bereiche wie folgt definiert sein,

- durch eine Über- oder Unterschreitung von vorgegebenen Referenzwerten,

- durch eine Abweichung einer lokalen Struktur (Bauteil/Objekt) gegenüber allen anderen Strukturen gleichen Typs,

- durch eine Abweichung innerhalb einer lokalen Struktur (Bauteil/Objekt) aufgrund von lokalen Hotspots oder Veränderungen der lokalen Temperaturverteilung und/oder

- durch eine Abweichung einer Struktur (Bauteil/Objekt) oder einer Strukturklasse gegenüber historischen Werten und Verteilungen.

Als historische Werte (Daten) werden im Rahmen der Erfindung Werte bzw. Daten verstanden, welche zeitlich vorab bereits an gleicher Struktur (Bauteil/Objekt) ermittelt und verarbeitet und vorteilhaft in der Analyseeinrichtung, insbesondere in der Speichereinheit der Analyseeinrichtung zumindest kurzfristig gespeichert sind. Wie bereits zuvor genannt, werden zumindest die Daten aus thermografischen Einrichtungen mit den Daten hinsichtlich der identifizierten relevanten Bauteile/Objekte/Strukturen derart überlagert, dass eine Temperaturverteilung sichtbar wird und thermische Abweichungsdaten bestimmt werden.

Es ist jedoch auch denkbar, dass alternativ oder zusätzlich zumindest die Daten aus chemisch reaktiven und physikalisch reaktiven Einrichtungen mit den Daten hinsichtlich der identifizierten relevanten Bauteile/Objekte/Strukturen überlagert werden, sodass chemische Abweichungsdaten und physikalische Abweichungsdaten bestimmt werden.

Die zuvor genannte Datenaufzeichnung sowie die Analyse-Schritte werden vorteilhaft regelmäßig, besonders vorteilhaft in einem vorgegebenen Intervall -Zyklus durchgeführt. Daraus lassen sich die zeitliche Veränderung der lokalen Bauteile/Objekte/Strukturen, wie die bereits genannten Abstände, Größen, Positionen usw. und deren Temperatureigenschaften vorteilhaft über die Zeit dokumentieren und visualisieren.

Wie bereits zuvor aufgezeigt, werden zumindest die Daten hinsichtlich der identifizierten relevanten Bauteile/Objekte/Strukturen sowie die Daten aus chemisch reaktiven, physikalisch reaktiven sowie thermografischen Einrichtungen und die Abweichungsdaten sowie die Betriebsdaten, welche erfasst und ausgewertet wurden, in einer Speichereinheit der Analyseeinrichtung als historische Daten (Werte) gespeichert, wobei unter Zuhilfenahme der historischen Daten ein Modell, insbesondere ein Korrelationsmodell, trainiert wird, mit welchem Fehlerquellen prognostiziert werden können. Genauer gesagt ist es möglich mit Hilfe des trainierten Modells Veränderungen, wie beispielsweise Verformungen, Verschiebungen und Temperatur- Hotspots zu prognostizieren. Zudem ist es denkbar, dass durch die Kombination der ermittelten Daten aus aktuellen Datenaufzeichnungen mit den historischen Daten, insbesondere den historischen Betriebs- und Prozessdaten der Anlage selbst, ein Korrelationsmodell trainiert wird, das den Zusammenhang zwischen der Anlagenbetriebsweise und den strukturellen sowie thermischen oder chemischen Veränderungen wichtiger Bauteile/Objekte/Strukturen darstellt. Hierdurch erfolgt vorteilhaft eine Vorhersage/Prognose der Veränderungen an der Anlage auf Basis der Vergangenheitsdaten (historischen Daten) unter Einbindung der Da- ten/lnformationen aus den thermografischen, chemischen reaktiven oder physikalisch reaktiven (Mess-)Einrichtungen. Aus der Vorhersage/Prognose der Veränderungen an der Anlage können vorteilhaft notwendige Wartungen zeitlich optimal geplant werden, bevor ein kritischer Schaden an der Anlage entsteht. Zudem liegen für das Wartungsteam und die durchzufüh- rende Wartung zusätzlich hilfreiche und wichtige Informationen, wie beispielsweise die exakte Position und der Grad der Veränderung (Verschiebung) vor. Das benannte Korrelationsmodell ermöglicht zudem vorteilhaft einen datenbasierten vorausschauenden Betrieb der Anlage, bei welchem positiv wirkende Anlagenfahrweisen empfohlen werden können, um das Auftreten von Fehlerquellen, wie thermische Hotspots oder Verschiebungen etc. möglichst zu vermeiden oder zumindest derart zeitlich hinaus zu schieben, dass ein möglichst langer wartungsfreier Betrieb der Anlage ermöglicht wird.

Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Fluggerät gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.

Es ist des Weiteren (als dritter Aspekt der Erfindung) die Verwendung eines Fluggerätes gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in Kombination mit einem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zur Inspektion von Einrichtungen von Kokereianlagen, insbesondere zur Inspektion von Koksofenbatterien, zur Detektion von Fehlerquel len beansprucht.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fluggerätes sowie eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Figur 1 in einer seitlichen Ansicht eine Ausführungsform eines Koksofens einer Kokereianlage sowie Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fluggerätes während der Inspektion von Einrichtungen des Koksofens,

Figur 2 in einer seitlichen Ansicht eine Ausführungsform eines Koksofens einer Kokereianlage sowie weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fluggerätes während der Inspektion von Einrichtungen des Koksofens, Figur 3 in einer seitlichen Ansicht Ausführungsformen von Einrichtungen des Koksofens und deren Inspektion mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluggerätes,

Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht ein Querverankerungssystem eines Koksofens und dessen Inspektion mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluggerätes,

Figur 5 die Inspektion von Abständen auf einer Koksofendecke des Koksofens durch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fluggerätes,

Figur 6 die Inspektion von Heizzugsverschlüssen auf einer Koksofendecke des Koksofens durch eine Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fluggerätes,

Figur 7 ein Ablaufdiagramm hinsichtlich einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Figur 8 ein Liniendiagramm zur Darstellung von manuell gemessenen Temperaturen am Boden der einzelnen Beheizungsschächte und zur Visualisierung von Ab- weichungen/Ausreisern im Vergleich zu Temperaturmessungen durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluggerätes an den Deckeln des Koksofens.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 bis 8 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 sind schematisch in einer seitlichen Ansicht eine Ausführungsform eines Koksofens 101 einer Kokereianlage sowie Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fluggerätes 1, 2, 3 während der Inspektion von Einrichtungen des Koksofens 101 einer Kokereianlage 100 gezeigt. Der Koksofen 101 weist eine Vielzahl an Zwillingsheizzügen 102 auf, welche sich in vertikaler Richtung innerhalb des Koksofens 101 erstrecken. Der Koksofen 101 weist eine ungefähre Höhe von 20m auf. Die Bediener 50 bzw. das Fachpersonal 50, welche für die Befeuerung des Koksofens 101 verantwortlich sind, können folglich, auch unter Verwendung entsprechender Koksofenbedienungsbühnen 105 lediglich begrenzte Bereiche des Koksofens 101 inspizieren. Insbesondere die (seitliche) Koksofendecke 111 ist für die Bediener 50 nicht erreichbar oder nur schwer und unter erhöhten Sicherheitsrisiko zu begutachten. Abhilfe schafft hierbei das Fluggerät 1, 2, 3, insbesondere eine Vielzahl von Fluggeräten 1, 2, 3, insbesondere drei Fluggeräte 1, 2, 3, welche vorteilhaft unterschiedlich ausgestaltete Inspektionsvorrichtungen aufweisen. Allen Fluggeräten 1, 2, 3 gleich ist jedoch deren prinzipieller zur Ermöglichung des Fliegens und Steuerns erforderlicher Aufbau. So weisen die Fluggeräte 1, 2, 3 jeweils einen Propeller 20 mit einem entsprechenden Elektromotor, sowie einen Akkumu- lator/eine Batterie 21 zur Versorgung des Elektromotors und vorteilhaft der Inspektionsvorrichtung 10 mit elektrischer Energie, einen Flugcontroller 22, Sensoren 23 zur Flugüberwachung sowie ein satellitengesteuertes Positionserkennungs-Modul 24 auf. Vorteilhaft ist in jedem Fluggerät 1, 2, 3 auch eine Sende- und Empfangseinrichtung 25 zumindest zum Versenden der erfassten Daten und besonders vorteilhaft auch eine Speichereinrichtung 26 zumindest zur kurzzeitigen Zwischenspeicherung der erfassten Daten integriert. Das erste Fluggerät 1 weist eine Inspektionsvorrichtung 10 umfassend eine Temperaturmesseinrichtung 12, eine Distanzmesseinrichtung 13 sowie eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11 (auch Emissionsmesseinrichtung genannt) auf. Entsprechend weist das zweite Fluggerät 2 eine Inspektionsvorrichtung 10 umfassend ebenfalls eine Temperaturmesseinrichtung 12, eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11 (auch Emissionsmesseinrichtung genannt) sowie eine Distanzmesseinrichtung 13 auf. Das dritte Fluggerät 3 weist dagegen eine dazu abweichend aufgebaute Inspektionsvorrichtung 10 auf, welche eine Temperaturmesseinrichtung 12, eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11 (auch Emissionsmesseinrichtung genannt) und eine Gasspeichervorrichtung 17 sowie eine Ansaugvorrichtung 18 umfasst. Demnach sind die Inspektionsvorrichtungen 10 hinsichtlich deren Messeinrichtungen bzw. Messaufsätze individuell anpassbar und das Fluggerät 1, 2, 3 folglich individuell bestückbar. Das bedeutet, dass die Messaufsätze jederzeit ausgetauscht werden können. Die Anzahl der Messaufsätze bzw. der Messeinrichtungen wird lediglich durch die Dimensionen des Fluggerätes 1, 2, 3 selbst begrenzt.

Wie in der Figur 1 ersichtlich, dient das erste Fluggerät 1 vornehmlich dazu eine Inspektion der Koksofendecke 111, insbesondere der Koksofenoberfläche 111 (auch Koksofenmauerwerkoberfläche genannt) des Koksofens 101 durchzuführen. Hierfür fliegt das erste Fluggerät 1 die gesamte Länge der Koksofendecke 111, welche im Wesentlichen zwischen 10 bis 30m betragen kann sowie deren gesamte Breite ab. Basierend auf der Zusammensetzung der Inspektionsvorrichtung 10 ist es möglich die Koksofendecke 111 hinsichtlich thermischer, emissionstechnischer und/oder distanz- bzw. abstandsrelevanter Fehlerquellen zu untersuchen. Vorteilhaft findet eine Koksofenoberflächenüberwachung statt, bei welcher der Beheizungs- schachtdeckel 107, der Kohlefülllochdeckel 106, der Rohrgassteigrohrdeckel 108, das Rohgassteigrohr 109, die Rohgassteigrohrmuffe 110, die zwischen diesen Elementen befindlichen Mauerwerksbereiche sowie letztlich die gesamte Koksofenoberfläche 111 inspiziert und auf das Vorliegen von Fehlerquellen hin untersucht wird. Insbesondere wird mit Hilfe der Temperaturmesseinrichtung 12 ein Wärmebild der Koksofenoberfläche 111 erzeugt, wobei auch die Temperaturen der spezifischen Objekte/Strukturen der Koksofenoberfläche 111, wie beispielsweise der Kohlefülllochdeckel 106 hinsichtlich deren Temperaturniveau geprüft werden. Typische Temperaturen der Kohlefülllochdeckel 106, insbesondere deren Rahmen betragen in etwa 100-350°C. Eine zulässige Abweichung vom Sollwert beträgt ca. +10K. Die typischen Temperaturen an den Beheizungsschachtdeckeln 106 (welche auch Schaulochdeckel genannt werden) betragen ca. 50 - 300°C. Eine zulässige Abweichung vom Sollwert beträgt ca. +10K. Die typische Temperatur des Rohgassteigrohres 109, insbesondere dessen vorteilhaft metallischen Schutzmantels, beträgt ca. 50-300°C, wobei eine zulässige Abweichung vom Sollwert ca. +10K beträgt. Mit Hilfe der Gaskonzentrationsmesseinrichtung/Emissionsmesseinrichtung 11 ist es möglich ungewollt austretende Gase (Emissionen) nahe der Oberfläche des Koksofens 101 zu detektieren. Hierfür werden beispielsweise relevante Objekte/Strukturen, insbesondere deren Umgebungen (Atmosphäre im direkten Umfeld des relevanten Objektes) untersucht, bei welchen es zu einem unerwünschten Austritt entsprechender Gase kommen kann. Derartige Objekte/Strukturen sind beispielsweise der Rohgassteigrohrdeckel 108 oder der Kohlefülllochdeckel 106 oder auch die Rohgassteigrohrmuffe 110. Mit Hilfe der Distanzmesseinrichtung 13 ist es möglich Abstände zwischen relevanten Objekten/Strukturen oder auch Bauteilen des Koksofens 101, wie beispielsweise Distanzen zwischen zwei Kohlefülllochdeckeln 106 (AL2) oder zwischen einem Kohlefülllochdeckel 106 und einer Wandung des Koksofens 101 (ALI) zu bestimmen. Diese gemessenen Distanzen (Daten/Werte) werden dann in einer Speichereinrichtung 26 des Fluggerätes 1 gespeichert und mittels der Sende- und Empfangseinrichtung 25 an eine externe Analyseeinrichtung 40 gesandt. In dieser Analyseeinrichtung 40 werden diese Daten als historische Daten in einer entsprechenden (hier nicht gezeigten) Speichereinheit gespeichert und in einer (hier nicht gezeigten) Vergleichseinheit mit eingehenden aktuellen Daten verglichen. Hierdurch können Veränderungen in den Distanzen ermittelt werden, welche wiederum auf ungewollte Verformungen/Verschiebungen der Objekte/Strukturen des Koksofens 101 hinweisen.

Auch das zweite Fluggerät 2 weist gemäß der Figur 1 eine Distanzmesseinrichtung 13 auf, mit welcher beispielsweise die Länge (und/oder Breite) oder ferner die Durchbiegung der Koksofentür 103 vermessen wird. Insbesondere kann mit Hilfe der Distanzmesseinrichtung 13 die seitliche Abstandsüberwachung in für die Bediener 50 unzugänglichen Höhen erfolgen, wobei beispielsweise folgende Abstände/Distanzen ermittelt werden: die Abstände der Kraftjustierelemente (Federn) auf der Koksofentür 103, die Kraftjustierelemente (Federn) der Querverankerungsfedern des Ankerständers, Spalten zwischen der Koksofentürdichtleiste und der Koksofenkammerrahmenauflagefläche und/oder Spalten zwischen Planiertürdichtleisten und der Koksofenkammerrahmenauflagefläche. Des Weiteren umfasst das zweite Fluggerät 2 vorteilhaft auch eine Druckluftlanze 15, welche unter Zuhilfenahme von Druckluft zum einen Verschmutzungen auf den Oberflächen des Koksofens 101 oder dessen Objekten/Strukturen entfernen kann und zum anderen auch dafür dienlich ist durch das Einblasen der Druckluft in Ris- se/Vertiefungen in dem Mauerwerk des Koksofens 101 oder dessen Objekte/Strukturen deren Risstiefen zu ermitteln. Vorteilhaft weist das zweite Fluggerät 2 folglich auch einen Druckluftspeicher 27 auf, welcher beispielsweise dazu dient Druckluft für die Druckluftlanze 15 zur Verfügung zu stellen.

Das in der Figur 1 abgebildete dritte Fluggerät 3 führt derweilen eine seitliche Emissionsüberwachung in einem Raum (Luftraum L), welcher für die Bediener 50 unzugänglich ist, durch. Genauer gesagt wird mit Hilfe der Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11 ein Raum (atmosphärischer Raum/atmosphärischer Luftraum L) untersucht, welcher außerhalb des Koksofens 101 in unmittelbarer Nähe zu einem Objekt des Koksofens 101, insbesondere in unmittelbarer Nähe zu einer Oberfläche des Objektes ausgebildet ist. Bei diesem Objekt kann es sich beispielsweise um eine Planiertür 104 oder eine Koksofentür 103 handeln, durch welche hindurch (auch bei geschlossener Tür) Gase (Emissionen) austreten können. Dabei werden beispielsweise folgende Gase/Emissionen ermittelt: Schwefelwasserstoff, Benzo-[a]-pyrene, Stickoxide, Kohlenmonoxid und Stäube. Es ist denkbar, dass die Fluggeräte 1, 2, 3 untereinander kommunizieren und folglich ermittelte Daten/Werte direkt oder indirekt über die Analyseeinrichtung 40 austauschen, beispielsweise um sich gegenseitig zu beauftragen oder durch die Analyseeinrichtung 40 beauftragt zu werden an gewissen Objekten/Strukturen der Anlage 100 weitere/ergänzende Untersuchungen bzw. Inspektionen durchzuführen. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn alle der sich im Einsatz befindlichen Fluggeräte 1, 2, 3 zueinander unterschiedlich bestückte Inspektionsvorrichtungen 10 aufweisen und durch eines der Fluggeräte 1, 2, 3 während einer Untersuchung eine Abweichung zum Soll-Wert festgestellt wurde, welche durch Messungen eines anderen Fluggerätes 1, 2, 3 verifiziert oder gar vervollständigt werden sollen bzw. um zu ermitteln, was die Ursache (Fehlerquelle) dieser Abweichung ist. Wenn folglich das dritte Fluggerät 3 durch die Gaskonzentrationsmessung ein erhöhtes und ungewolltes Austreten eines Gases detektiert, kann eines der anderen Fluggeräte 1, 2 dazu aufgefordert werden, beispielsweise durch eine Messung mittels der Nivelliereinrichtung 16 oder der Distanzmesseinrichtung 13, Verschiebungen an den Türen des Koksofens 101 zu ermitteln, welche die Ursache für das Austreten der Gase sein können. Des Weiteren weist das dritte Fluggerät 3 auch eine Gasspeichervorrichtung 17 zur zumindest zeitweisen Speicherung bzw. dem fluiddichten Aufbewahrung von Gasen/Emissionen auf. Demzufolge ist es denkbar, dass zusätzlich oder auch alternativ zur direkten Messung von Emissionen mittels der Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11 die aus der Anlage 100 austretenden Gase aus dem atmosphärischen Luftraum L beispielsweise durch die Ansaugvorrichtung 18 angesaugt und der Gasspeichervorrichtung 17 zugeführt werden. Die Ansaugvorrichtung 18 kann ein Bestandteil der Inspektionsvorrichtung 10 sein und folglich, wie die anderem Messeinrichtungen oder auch die Gasspeichereinrichtung 17 austauschbar an dem Fluggerät 3 montiert sein. Es ist zudem denkbar, dass die Ansaugvorrichtung 18 direkt (unmittelbar) mit der Gasspeichereinrichtung 17 wirkverbunden ist und folglich an oder zumindest neben der Gasspeichereinrichtung 17 am Fluggerät 3 angeordnet ist. Es ist alternativ auch denkbar, dass die Ansaugvorrichtung 18 indirekt (mittelbar) mit der Gasspeichereinrichtung 17 wirkverbunden ist und folglich an einer beliebigen Position am Fluggerät 3 angeordnet und über Leitungen (Schläuche) mit der Gasspeichereinrichtung 17 verbunden ist.

Es ist denkbar, dass jedes der Fluggeräte 1, 2, 3 jeweils eine fototechnische Einrichtung 14 zur Erzeugung von Bildern, insbesondere 2 -dimensionalen Bilder umfasst.

In der Figur 2 sind in einer seitlichen Ansicht eine Ausführungsform eines Koksofens 101 einer Kokereianlage 100, insbesondere der in der Figur 1 gezeigte Koksofen 101, sowie weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fluggerätes 1, 2 während der Inspektion von Einrichtungen (Objekten/Strukturen) des Koksofens 101 gezeigt. Das erste Fluggerät 1 weist eine Inspektionsvorrichtung 100 aufweisend eine Temperaturmesseinrichtung 12, eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11, eine Druckluftlanze 15 und eine Distanzmesseinrichtung 13 auf. Mit Hilfe der Distanzmesseinrichtung 13 ist eine seitliche Abstandsüberwachung des Koksofens 101 in für die Bediener 50 unzugänglichen Höhen möglich. Demnach werden vorteilhaft Kraftjustierelemente (Federn) der Querverankerungsfedern 67 zur horizontalen Vorspannung des Ankerständers 60 inspiziert. Der Ankerständer 60 der Querverankerung weist oberhalb der seitlichen Koksofenbedienungsbühnen 105 und damit oberhalb eines Regenerators maximal zehn vertikal angeordnete Federpakete 61 auf, wie auch im Detail A der Figur 2 zu erkennen ist. Hierbei ist es erforderlich mit Hilfe des Fluggerätes 1, 2, insbesondere wie in der Figur 2 gezeigt mit Hilfe des ersten Fluggerätes 1 in regelmäßigen Wartungsintervallen den Abstand zwischen dem Federpaket 61 der Querverankerung und der Basisplatte 63 (AL) zu überprüfen, sodass folglich bis zu 14 Federn pro Koksofenseite, bis zu 28 Federn pro Koksofen 101 und bis zu 2550 Federn pro Koksofenbatterie regelmäßig durch das Fluggerät 1 zu überprüfen sind. Durch die Ermittlung des Wertes AL wird vorteilhaft das Maß für die übertragene Kraft bestimmt.

Das in der Figur 2 dargestellte zweite Fluggerät 2 weist eine Inspektionsvorrichtung 10 auf, welche eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11, eine Distanzmesseinrichtung 13 und eine Nivelliereinrichtung 16 umfasst. Das zweite Fluggerät 2 dient vorteilhaft zur Überwachung der Koksofenoberfläche 111, insbesondere der Koksofendecke 111. Dabei werden mit Hilfe der Distanzmesseinrichtung 13 die Abstände zwischen den einzelnen Kohlefülllochdeckeln 106 bei Vorliegen eines Schüttbetriebes der Anlage 100 oder den einzelnen Gasabsaugöffnungsde- ckeln 112 bei Vorliegen eines Stampfbetriebes der Anlage 100 vermessen. Die ermittelten Werte/Daten werden dann an die Analyseeinrichtung 40 übersandt. Unter Einsatz der Nivelliereinrichtung 16 kann das zweite Fluggerät 2 insbesondere die Längsausrichtung des Rohgassteigrohres 108 oder der Koksofentür 103 oder eines hier nicht gezeigten Ankerständers oder des Koksofenkammerrahmens 114 überprüfen, um gegebenenfalls Abweichungen in Form von Neigungen des Rohgassteigrohres 108 oder der Koksofentür 103 oder des Ankerständers oder des Koksofenkammerrahmens 114 zu ermitteln. Des Weiteren dient die Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11, welche auch als Emissionsmesseinrichtung bezeichnet werden kann, dafür austretende Gase im Bereich der Koksofenoberfläche 111, insbesondere in deren atmosphärischen Lauftraum L, insbesondere oberhalb der Öffnungen (Kohlefülllochdeckel 106 oder Gasabsaugöffnungsdeckel 112) des Koksofens 101 zu ermitteln.

Es ist denkbar, dass jedes der Fluggeräte 1, 2 jeweils eine fototechnische Einrichtung 14 zur Erzeugung von Bildern, insbesondere 2 -dimensionalen Bilder, jeweils einen Propeller 20 mit einem entsprechenden Elektromotor, sowie einen Akkumulator/Batterie 21 zur Versorgung des Elektromotors und vorteilhaft der Inspektionsvorrichtung 10 mit elektrischer Energie, einen Flugcontroller 22, Sensoren 23 zur Flugüberwachung sowie ein satellitengesteuertes Positionserkennungs-Modul 24 aufweist. Vorteilhaft ist in jedem Fluggerät 1, 2 auch eine Sende- und Empfangseinrichtung 25 zumindest zum Versenden der erfassten Daten und besonders vorteilhaft auch eine Speichereinrichtung 26 zumindest zur kurzzeitigen Zwischenspeicherung der erfassten Daten integriert. Zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fluggerätes, wie in den Figuren 1 und 2 aufgezeigt, wird angemerkt, dass auch mehr oder weniger als die dargestellten Messeinrichtungen pro Fluggerät 1, 2, 3 eingesetzt werden können. Die Auswahl der Art und Anzahl der Messeinrichtungen ist im Wesentlichen abhängig von der zu untersuchenden Anlage sowie von der Anzahl der eingesetzten Fluggeräte 1, 2, 3.

In der Figur 3 sind in einer seitlichen Ansicht Ausführungsformen von Einrichtungen (Objek- ten/Strukturen) des Koksofens 101 und deren Inspektion mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluggerätes 1, 2 gezeigt. Gemäß der Figur 3 befinden sich zur Überwachung der abgebildeten Objekte/Strukturen zwei Fluggeräte 1, 2 im Einsatz. Diese Fluggeräte 1 , 2 sind im Wesentlichen - bis auf die Inspektionsvorrichtung 10 - derart aufgebaut, wie die in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Fluggeräte 1, 2, 3, sodass zu deren Beschreibung hier vollumfänglich Bezug genommen wird. Das erste Fluggerät 1 weist eine Inspektionsvorrichtung 10 auf, welche eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11 sowie eine Temperaturmesseinrichtung 12 umfasst. Mit Hilfe diesen ersten Fluggerätes 1 werden folglich unerwünscht auftretende Emissionen an den Objekten/Strukturen der Anlage 100 sowie die Wärmeentwicklung der einzelnen Objekte/Strukturen ermittelt. Das zweite Fluggerät 2 weist eine Inspektionsvorrichtung 10 auf, welche zusätzlich zu einer Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11 und einer Temperaturmesseinrichtung 12 auch eine Distanzmesseinrichtung 13 umfasst. Insbesondere mit Hilfe dieser Distanzmesseinrichtung 13 ist es möglich eine seitliche Abstandsüberwachung in für die hier nicht gezeigten Bediener unzugänglicher Höhe zu ermöglichen. Insbesondere erfolgt eine Überprüfung bzw. Messung der Kraftjustierelemente (Federn) der Querverankerungsfedern 67 zur horizontalen Vorspannung des Ankerständers 60. Hierbei werden vertikale Verformungen und/oder thermisch bedingte Biegungen der Wandschutzplatte 117, der Koksofentür 103, des Ankerständers 60 oder des Koksofenkammerrahmens 114 in verschiedenen Höhnen überprüft. Demzufolge ist es möglich beispielsweise Abstände zwischen der Wandschutzplatte 117 und dem unteren Ende des Koksofenkammerrahmens 114 (ALI) und/oder zwischen der Wandschutzplatte 117 und dem Ankerständerinnenflansch 64 (AL2) und/oder zwischen dem unteren Ende des Koksofenkammerrahmens 114 und dem Ankerständerinnenflansch 64 (AL3) und/oder zwischen der Wandschutzplatte 117 und dem Ankerständerinnenflansch 64 (AL4) und/oder zwischen dem Koksofentürfederandruckelement 116 und dem Koksofentürrahmen 113 (AL5) und/oder zwischen dem distalen Ende der Querverankerungsfeder 67 und der Querverankerungsfederhülse 66 (AL6) zu ermitteln. Diese Angaben sind nur beispielhaft, um aufzuzeigen, das mit Hilfe der Fluggeräte 1, 2, insbesondere deren Distanzmesseinrichtung 13 eine Vielzahl an Abständen unterschiedlichster Objekte, wie beispielsweise des Ankerständeraußenflansches 65, des Koksofentürisolationsblockes 115 und vieler weiterer ermittelt werden können.

In der Figur 4 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Querverankerungssystem eines Koksofens 101 und dessen Inspektion mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluggerätes 1 dargestellt. Das Fluggerät 1 wird hierbei beispielsweise zur seitlichen Abstandsüberwachung in für die Bediener der Anlage 100 unzugänglichen Höhen verwendet. Wie bereits zu den Figuren 1 bis 3 beschrieben, weist das in der Figur 4 gezeigte Fluggerät 1 ebenfalls mindestens einen Propeller 20 mit einem entsprechenden Elektromotor, sowie einen Akkumulator/ eine Batterie 21 zur Versorgung des Elektromotors und vorteilhaft der Inspektionsvorrichtung 10 mit elektrischer Energie, einen Flugcontroller 22, Sensoren 23 zur Flugüberwachung, ein satellitengesteuertes Positionserkennungs-Modul 24, eine Sende- und Empfangseinrichtung 25 zumindest zum Versenden der erfassten Daten und vorteilhaft auch eine Speichereinrichtung 26 zumindest zur kurzzeitigen Zwischenspeicherung der erfassten Daten auf. Des Weiteren ist es besonders vorteilhaft möglich, dass das Fluggerät 1 eine fototechnische Einrichtung 14, wie eine Kamera aufweist, mit Hilfe derer zumindest 2-dimensionale Bilder von der Anlage 100 und/oder Objekten/Strukturen/Bauteilen der Anlage 100 aufgenommen werden können. Des Weiteren umfasst das Fluggerät 1 eine Inspektionsvorrichtung 10, welche eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung 11, eine Temperaturmesseinrichtung 12 sowie eine Distanzmesseinrichtung 13 aufweist. Mit Hilfe dieser Messeinrichtungen, insbesondere der Distanzmesseinrichtung 13 ist es möglich vertikale Verformungen, insbesondere thermisch bedingte Biegungen von Objekten und Strukturen, wie dem Ankerständer 60 zu überprüfen. Hierbei erfasst/misst die Distanzmesseinrichtung 13 unterschiedliche Distanzen zwischen der Koksofendeckenverankerung 118, den Federelementen bzw. dem Federpaket 61 zur Fixierung der Wandschutzplatte 117, den Federelementen bzw. dem Federpaket 61 zur Fixierung der Regeneratorabdeckplatten, der Regeneratorverankerung 119, dem oberen Queranker 120 und/oder dem unteren Queranker 121, um einige Beispiele, welche jedoch nicht als abschließend anzusehen sind, zu nennen. Im Detail B ist eine Wandschutzplatte 117 gezeigt, deren thermisch bedingte Verformung nun mit Hilfe des Fluggerätes 1, insbesondere der Inspektionsvorrichtung 10 des Fluggerätes 1 detektiert wird.

In der Figur 5 ist die Inspektion von Abständen auf einer Koksofendecke 111 des Koksofens 101 durch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fluggerätes 1 gezeigt. Die Koksofendecke 111 ist thermischen Dehnungs-Verschiebungen unterworfen, welche es zu detektieren gilt. Das Fluggerät 1 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau auf, wie das in der Figur 4 genannte Fluggerät 1, sodass die zu dieser Figur 4 aufgeführten Beschreibungen auch zum Fluggerät 1 der Figur 5 vollumfänglich herangezogen werden können. Auf der Koksofenoberfläche 111 finden sich eine Vielzahl an Kohlefülllochdeckeln 106, die einen metallischen Rahmen aufweisen. Vorteilhaft sind pro Koksofen 101 der Koksofenbatterie ca. 4 bis 5 Kohlefülllochdeckel 106 ausgebildet. Mit Hilfe der Distanzmesseinrichtung 13 kann das Fluggerät 1 die Abstände zwischen den Rahmen der einzelnen Kohlefülllochdeckel 106, sprich ALI, und/oder die Abstände zwischen den Längsankern 68, sprich AL2, messen. Diese ermittelten Da- ten/Werte sendet das Fluggerät 1 dann mittels der Sende- und Empfangseinrichtung 25 an eine entsprechende (hier nicht gezeigte) Analyseeinrichtung 40, welche die empfangenen Da- ten/Werte mit bereits gespeicherten historischen Daten/Werten aus vorangegangenen Abstandsmessungen der Koksofendecke 111 vergleicht, um Abweichungen zu ermitteln. Alternativ ist es denkbar, dass beispielsweise mit Hilfe der Distanzmesseinrichtung 13 eine Laservermessung, eine Radarvermessung und/oder eine Photogrammmetrie, insbesondere eine optische Vermessung, der Koksofenoberfläche 111, insbesondere der Kohlefülllochdeckel 106 und deren Rahmen erfolgt. Die ermittelten/gemessenen zweidimensionalen oder dreidimensionalen Daten/Werte werden dann in Form einer Punktwolke der Analyseeinrichtung 40 bereitgestellt (übertragen), welche hieraus eine digitale, exakt georeferenzierte Repräsentation der Anlage erstellt. Nach der Übertragung bzw. Erstellung der 3D Repräsentation durch die Analyseeinrichtung 40 können dort in einem weiteren Schritt Abstandsmessungen manuell durch den Bediener oder auch automatisch mit Hilfe eines entsprechenden Berechnungsprogrammes der Analyseeinrichtung 40 durchgeführt werden

In der Figur 6 ist - vergleichbar zur Figur 5 - die Inspektion von Heizzugverschlüssen 123 auf einer Koksofendecke 111 des Koksofens 101 durch eine Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fluggerätes 1 dargestellt. Das Fluggerätes 1 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau auf, wie das in der Figur 4 genannte Fluggerät 1, sodass die zu dem Fluggerät der Figur 4 aufgeführten Beschreibungen auch zum Fluggerät 1 der Figur 6 vollumfänglich herangezogen werden können. Mit Hilfe der Temperaturmesseinrichtung 12 der Inspektionsvorrichtung 10 findet eine Temperaturmessung auf der Koksofendecke 111, insbesondere an den Heizzugverschlüssen 123 statt. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Ableitung beheizungstechnischer Rückschlüsse, insbesondere da eine Uniformität der Temperaturen - insbesondere im Schüttbetrieb der betriebenen Koksofenbatterie - angestrebt ist. Bei der thermischen Überwachung der Koksofendecke 111, insbesondere der Koksofenoberfläche 111, findet vorteilhaft eine Temperaturmessung an den mindestens zwanzig bis maximal vierundvierzig Heizzugverschlüssen 123 einer Heizwand statt. In der Figur 6 sind zur Übersichtlichkeit vier Heizzugver- Schlüsse 123, nämlich der erste Heizzugsverschluss 123, der neunzehnte Heizzugsverschluss 123, der zwanzigste Heizzugsverschluss 123 und der vierundvierzigste Heizzugsverschluss 123 dargestellt. Die dazwischen dargestellten Punkte symbolisieren die restlichen, hier nicht detailliert dargestellten Heizzugsverschlüsse 123. Vorteilhaft werden bei der thermischen Kontrolle der Heizzugverschlüsse 123 auch Risse im Mauerwerk beispielsweise durch eine auffällige Temperaturfärbung bei der Bedienung einer Infrarotkamera als Temperaturmesseinrichtung 13 detektiert.

In der Figur 7 ist ein Ablaufdiagramm hinsichtlich einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Im Schritt S1 werden Daten/Werte mittels der Inspektionsvorrichtung des Fluggerätes, insbesondere mittels der fototechnischen Einrichtung, wie der Kamera von der zu inspizierenden Anlage, insbesondere deren Objekte und Strukturen gesammelt, an eine Analyseeinrichtung 40 gesendet und in einem nachfolgenden Schritt S2 mittels der Analyseeinrichtung 40 in Orthophotos umgewandelt. Dies Orthophotos dienen dazu die Anlage mit deren einzelnen Bauteilen/Objekten/Strukturen in einem nachfolgenden Schritt S3 zu identifizieren und einzelnen (relevante) Bauteile/Objekte/Strukturen zu lokalisieren. Im Schritt S4 werden diese Daten dann entsprechend weiterverarbeitet, um einzelne Merkmale hinsichtlich der Position, Lage, Größe usw. der einzelnen Objekte/Strukturen genauer bestimmen zu können. Vorteilhaft werden gleichzeitig im Schritt S9 weitere Daten/Werte von der Inspektionsvorrichtung, insbesondere von der Gaskonzentrationsmesseinrichtung, der Distanzmesseinrichtung, der Druckluftlanze und/oder der Nivelliereinrichtung gesammelt und an die Analyseeinrichtung 40 weitergeleitet (übersandt). Aus diesen Daten/Werten werden dann im Schritt S10 entsprechende Merkmale hinsichtlich der Temperatur der Objekte/Strukturen, der Distanzen, Abstände Längen und/oder der Durchbiegung usw. ermittelt und in einem nachfolgenden Schritt Sil mit Soll-Vorgaben oder historischen (älteren) Daten/Werten abgeglichen, um Anomalien/Veränderungen über die Zeit zu ermitteln. Dies erfolgt dann insbesondere in einem nachfolgenden Schritt S5, in welchem die Daten/Werte zu der zu untersuchenden Anlage, sprich deren 3-dimensionaler Gestalt mit allen relevanten Objekten/Strukturen mit ermittelten und von den Soll-Vorgaben abweichenden Daten/Werten aus Schritt Sil überlagert werden. In einem Schritt S12 werden Betriebsdaten/Prozessdaten aus der zu überwachenden Anlage der Analyseeinrichtung 40 zur Verfügung gestellt und in einem Schritt S7 mit den Daten/Werten aus Schritt S5 korreliert. Gleichzeitig findet im Schritt S6 eine erste allumfängliche Prognose hinsichtlich der Veränderungen an der zu überwachenden Anlage statt. Diese Daten aus Schritt S6 und Schritt D7 werden dann in einem Schritt S8 vereint, sodass eine vorausschauende Wartung der Anlage erstellt werden kann. In der Figur 8 sind ein (erstes) Liniendiagramm Dl zur Darstellung von manuell gemessenen Temperaturen am Boden von einzelnen Beheizungsschächten und zur Visualisierung von Ab- weichungen/Ausreisern im Vergleich zu einem (zweiten) Liniendiagramm D2 zur Darstellung von Temperaturmessungen, ausgeführt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluggerätes, an den Deckeln des Koksofens, wie den Kohlefülllochdeckeln und/oder den Beheizungsschachtdeckeln gezeigt. Die manuelle Messung der Temperatur erfolgt dabei durch einen Bediener, welcher beispielsweise mittels eines Pyrometers durch die Schaulochdeckel eine Führungstemperatur am Boden des Beheizungsschachtes, insbesondere des Heizzuges misst. Die gemessene Temperatur wird dann der Analyseeinrichtung übermittelt, welche diese entsprechend über ein Liniendiagramm abträgt. Mit der gestrichelten Linie sind die zulässigen Toleranzgrenzen, genauer gesagt die obere Temperaturtoleranzgrenze OT und die untere Temperaturtoleranzgrenze UT dargestellt. Innerhalb dieser Temperaturtoleranzgrenzen (OT und UT), welche ca. +- 15K zum gemittelten Ist-Messwert liegen, sollte sich die gemessene Temperatur bewegen. Der hier vermessene Koksofen weist eine Koksofenbatterie mit sich zwischen der Koksseite und der Maschinenseite angeordneten vierunddreißig Beheizungsschächten auf. Es ist dem ersten Liniendiagramm Dl zu entnehmen, dass die im Schacht Nummer sechsundzwanzig (26) gemessene Temperatur die obere Temperaturtoleranzgrenze OT überschreitet und folglich um mehr als 15K von der beispielhaften Istwerttoleranz +-15k abweicht und folglich eine Abweichung/einen Ausreiser Al bildet. Es ist auch denkbar, dass die typischen Toleranzgrenzen zwischen 5-30K zum gemessenen Istwert betragen. Gemäß dem zweiten Liniendiagramm D2 wird die Temperatur pro Beheizungsschacht abgetragen, wobei eine Temperaturmessung mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluggerätes, wie zuvor beschrieben, erfolgt. Dabei misst das Fluggerät, wie beispielsweise in der Figur 1 ersichtlich (hier insbesondere das erste Fluggerät 1) mittels einer entsprechenden Temperaturmesseinrichtung 12 die Temperatur der Koksofendecke 111, insbesondere an deren Öffnungen bzw. Deckeln, wie dem Kohlefülllochdeckel 106 und/oder dem Beheizungsschachtdeckel 107 und/oder deren Rahmen. Die von dem Fluggerät 1 erfassten Messdaten werden dann ebenfalls an eine Analyseeinrichtung 40 gesandt, beispielsweise per WLan oder Bluetooth. Die Analyseeinrichtung 40, insbesondere eine Auswerteeinheit und/oder Vergleichseinheit der Analyseeinrichtung 40 vergleicht dann die erhaltenen Daten mit den Daten hinsichtlich der oberen Temperaturtoleranzgrenze OT und der unteren Temperaturtoleranzgrenze UT, um Abweichungen/Ausreiser, wie insbesondere der mit dem Bezugszeichen A2 dargestellte Ausreiser, von den SollwertenAdaten zu erkennen und diese beispielsweise an das Fachpersonal (Bediener) zu melden. Eine Visualisierung der Daten, wie in der Figur 8 mit den Liniendiagrammen Dl, D2 gezeigt, kann über eine entsprechende grafische Einheit, wie einen Monitor/Bildschirm erfolgen, sodass für das Fachpersonal an einem emissionstechnisch sicheren Standort die Ergebnisse der Messungen, insbesondere der Temperaturmessungen, visuell verdeutlicht werden können. Als Konseguenz erfolgt beispielsweise eine Anweisung an das Fachpersonal den Beheizungsguerschnitt des Beheizungsschachtes, an welchem sich eine Abweichung des gemessenen Istwertes zum vorgegebenen Sollwert ergeben hat, zu begutachten, insbesondere den entsprechenden Beheizungsguerschnitt oder die Medienvolumenströme nach zu justieren.

Bezugszeichenliste

1 (erstes) Fluggerät

2 (zweites) Fluggerät

3 (drittes) Fluggerät

10 Inspektionsvorrichtung

11 Gaskonzentrationsmesseinrichtung/Emissionsmesseinrichtung

12 Temperaturmesseinrichtung

13 Distanzmesseinrichtung

14 fototechnische Einrichtung/Kamera

15 Druckluftlanze

16 Nivelliereinrichtung

17 Gasspeichervorrichtung

18 Ansaugvorrichtung

20 Propeller

21 Akkumulator/Batterie

22 Flugcontroller

23 Sensoren

24 satellitengesteuertes Positionserkennungs-Modul

25 Sende- und Empfangseinrichtung

26 Speichereinrichtung

27 Druckluftspeicher

40 Analyseeinrichtung

50 Bediener/Fachpersonal

60 Ankerständer

61 Federpaket

62 Mutter

63 Basisplatte

64 Ankerständerinnenflansch 65 Ankerständeraußenflansch

66 Querverankerungsfederhülse

67 Querverankerungsfeder

68 Längsanker

100 Anlage/Kokereianlage

101 Koksofen

102 Zwillingsheizzug/Beheizungsschacht

103 Koksofentür

104 Planiertür

105 Koksofenbedienungsbühne

106 Kohlefülllochdeckel

107 Beheizungsschachtdeckel

108 Rohgassteigrohrdeckel

109 Rohgassteigrohr

110 Rohgassteigrohrmuffe

111 Koksofendecke/Koksofenoberfläche/Koksofenmauerwerksoberflä che

112 Gasabsaugöffnungsdeckel

113 Koksofentürrahmen

114 Koksofenkammerrahmen

115 Koksofentürinnenisolierblock

116 Koksofentürfederandruckelement

117 Wandschutzplatte

118 Koksofendeckenverankerung

119 Regeneratorverankerung

120 oberer Queranker

121 unterer Queranker

122 Regeneratorabdeckplatte

123 Heizzugverschluss

A Detail zum Ankerständer

Al Abweichung/Ausreiser bei Dl

Al Abweichung/Ausreiser bei D2

B Detail zur Wandschutzplatte

Dl (erstes) Lineardiagramm D2 (zweites) Lineardiagramm

L atmosphärischer Luftraum

OT obere Temperaturtoleranzgrenze

UT untere Temperaturtoleranzgrenze ALI -

AL6 Abstände/Distanzen