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Title:
COMPUTER-ASSISTED METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING A CONCRETE MIXING FACILITY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/116279
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a computer-assisted method and to a device for controlling a concrete mixing facility for producing ready-mixed concrete (1) or pre-mixed pouring concrete which is mixed at least from the components cement (6a; 6b) and aggregates (8a, 8b, 8c) with addition of water (9) in a motor-driven mixer unit (3). Prior to the start of the mixing process, at least the required mixing time (tM) of the mixer unit (3) is calculated by means of an electronic predictive unit (10), which takes into account the current moisture content (F) of at least the aggregates (8a, 8b, 8c) to be added, measured by means of at least one humidity sensor (11), and the component temperature (TK), the mixer temperature (TM) and/or the external temperature (TA), measured or determined by means of at least one temperature sensor (12; 13; 14) or thermal imaging camera, in order to determine the required mixing time (tM) of the mixer unit (3) on the basis of a predefined concrete formula (18), taking into account the various measured values determined by the sensors.

Inventors:
STAVES HENNING (DE)
BAECHLE HELMUT (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/085500
Publication Date:
June 17, 2021
Filing Date:
December 10, 2020
Export Citation:
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Assignee:
PERI GMBH (DE)
International Classes:
B28C7/02; B28C7/04; C04B40/00
Foreign References:
JP2019181813A2019-10-24
JP2009184273A2009-08-20
JP2015189080A2015-11-02
CN109676795A2019-04-26
JP2019188718A2019-10-31
DE102019219373A2019-12-11
Attorney, Agent or Firm:
MAIWALD PATENTANWALTS- UND RECHTSANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Computergestütztes Verfahren zur Steuerung einer Beton-Mischanlage für die Herstellung von Transportbeton (1) oder Mischbeton, der zumindest aus den Komponenten Zement (6a; 6b) und Gesteinskörnungen (8a, 8b, 8c) unter Zugabe von Wasser (9) in einer motorbetriebenen Mischereinheit (3) gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erforderliche Mischdauer (ΪM) der Mischereinheit (3) vor dem Start des Mischvorgangs über eine elektronische Prognoseeinheit (10) kalkuliert wird, welche die über zumindest einen Feuchtigkeitssensor (11) gemessene aktuelle Feuchtigkeit (F) zumindest der zuzugebenden Gesteinskörnungen (8a, 8b, 8c) und die über zumindest einen Temperatursensor (12; 13; 14) oder Wärmebildkamera gemessene beziehungsweise ermittelte Komponententemperatur (TK), die Mischertemperatur (TM) und/oder die Außentemperatur (TA) berücksichtigt, um auf Basis einer vorgegebenen Betonrezeptur (18) unter Berücksichtigung der durch die Sensorik ermittelten verschiedenartigen Messwerte die erforderliche Mischdauer (ΪM) der Mischereinheit (3) zu ermitteln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prognose der erforderlichen Mischdauer (ΪM) unter weiterer Berücksichtigung von Korrekturkennlinien (19) für rezepturrelevante Parameter durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche Mischdauer (ΪM) von der Prognoseeinheit (10) auf die Steuereinheit (21) der Mischereinheit (3) zur Ansteuerung übertragen wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit (21) die Drehgeschwindigkeit einer trommelförmigen Mischereinheit (3) zur nachträglichen Verlängerung oder Verkürzung der prognostizierten erforderlichen Mischdauer (ΪM) variiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die elektronische Prognoseeinheit (10) eine anhand einer Routenplanungseinheit (22) prognostizierte Transportzeit (fr) von der stationären Beton- Mischanlage zu einer Baustelle und/oder ein geschätzter Transporttemperaturverlauf des Transportbetons (1) und/oder eine geschätzte Wartezeit bis zum Verbau des Transportbetons (1) auf der Baustelle bei der Kalkulation mitberücksichtigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuereinheit (21) die Zugabe von Wasser (9) nach Maßgabe der Betonrezeptur (18) und unter Berücksichtigung der gemessenen Feuchtigkeit zumindest der zuzugebenden Gesteinskörnungen (8a, 8b, 8c) oder anderer Komponenten gesteuert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Prognoseeinheit (10) für die umzusetzende Betonrezeptur (18) auf Basis der durch die Sensorik ermittelten Messwerte die unter den gegebenen Umständen realisierbare Betonqualität ermittelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Abgleicheinheit (23) die prognostizierte realisierbare Betonqualität mit der für die Baustelle erforderlichen Spezifikation verglichen wird, ehe der Start des Mischvorgangs erfolgt. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die durch die Sensorik, die Prognoseeinheit (10), die Steuereinheit (21) sowie die Abgleicheinheit (22) generierten Informationen zu einem Misch- und Liefervorgang von Transportbeton (1) in einer Dokumentations-Datenbank (24) abrufbar hinterlegt wird.

10. Einrichtung zur Datenverarbeitung für die Steuerung einer Beton-Mischanlage zur Herstellung von Transportbeton (1) oder Mischbeton, den eine motorbetriebene Mischereinheit (3) aus zumindest den Komponenten Zement (6a; 6b) und Gesteinskörnungen (8a, 8b, 8c) unter Zugabe von Wasser (9) erzeugt, wobei die Komponenten in jeweiligen mit der Mischereinheit (3) in Materialflussverbindung stehenden Silos (5a, 5b) und/oder auf mindestens einer Haldenfläche (7) bevorratet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Prognoseeinheit (10) zur Kalkulation der erforderlichen Mischdauer (ΪM) der Mischereinheit (3) vorgesehen ist, welche die über zumindest einen Feuchtigkeitssensor (11) gemessene aktuelle Feuchtigkeit (F) zumindest der zuzugebenden Gesteinskörnungen (8a; 8b; 8c) und die über zumindest einen Temperatursensor (12; 13; 14) oder Wärmebildkamera gemessene beziehungsweise ermittelte Komponententemperatur (TK), die Mischertemperatur (TM) und/oder die Außentemperatur (TA) berücksichtigt, um auf Basis einer Betonrezeptur (18) unter Berücksichtigung der durch die Sensorik ermittelten Messwerte die erforderliche Mischdauer (ΪM) der Mischereinheit (3) zu ermitteln.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Betonrezepturen (18) in einer mit der Prognoseeinheit (10) verbundenen Rezeptur-Datenbank (17) abgespeichert sind. 12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturkennlinien (19) für rezepturrelevante Parameter in einer mit der Prognoseeinheit verbundenen Korrekturlinien-Datenbank (20) abgespeichert sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturkennlinien (19) für rezepturrelevante Parameter ausgewählt sind aus einer Kennliniengruppe, umfassend: Temperatur-Mischzeitkorrektur- Kennlinie, Drehzahl-Mischzeitkorrektur-Kennlinie.

14. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zu mischenden Komponenten außerdem auch Betonzusatzmittel und/oder Betonzusatzstoffe umfassen, deren Eigenschaften die Prognoseeinheit (10) rezepturbedingt mitberücksichtigt.

15. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen zu einem Misch- und Liefervorgang, umfassend die verwendete Betonrezeptur (18), Temperaturmesswerte beim Misch- und/oder Transportvorgang, Feuchtigkeitsmesswerte mindestens einer verwendeten Komponente der Betonrezeptur (18), Mengen der verwendeten Komponenten der Betonrezeptur (18), die prognostizierte Mischdauer (ΪM) sowie Korrekturwerte hierzu und/oder die anschließende Transport- und Wartezeit in Form eines Dokumentations-Datensatzes (25) abgespeichert in einer Dokumentations-Datenbank (24) abrufbar hinterlegt sind.

16. Beton-Mischanlage für die Herstellung von Transportbeton (1), umfassend eine elektronische Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15. 17. Datenformat eines Dokumentations-Datensatzes (25) für eine Beton-Mischanlage für die Herstellung von Transportbeton (1) oder Mischbeton, zumindest umfassend die folgenden, einer Bestellkennung (26) zugeordneten Datenfelder (I - VI): verwendete Betonrezeptur ( 18),

Temperaturmesswerte (T) beim Misch- und/oder Transportvorgang, Feuchtigkeitsmesswerte (F) mindestens einer verwendeten Komponente der Betonrezeptur (18), tatsächlichen Mengen (M) aller verwendeten Komponenten laut Betonrezeptur (18), prognostizierte Mischdauer (ΪM) der Mischereinheit (3), und Transportzeit zur mit Wartezeit (t) auf Baustelle.

18. Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine rechnergestützte Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, diese veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.

Description:
Computergestütztes Verfahren sowie Einrichtung zur Steuerung einer Beton-Mischanlage

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 102019219373.0, eingereicht am 11. Dezember 2019, die in vollem Umfang durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein computergestütztes Verfahren zur Steuerung einer Beton-Mischanlage für die Herstellung von Transportbeton oder Mischbeton, der zumindest aus den Komponenten Zement und Gesteinskörnungen unter Zugabe von Wasser in einer motorbetriebenen Mischereinheit gemischt wird. Außerdem betrifft die Erfindung auch eine das Steuerverfahren ausführende Einrichtung zur Datenverarbeitung sowie ein das Verfahren verkörperndes Computerprogramm. Ferner umfasst die Erfindung ein durch die Einrichtung generiertes spezielles Datenformat für einen Dokumentations-Datensatz der von einer Beton- Mischanlage hergestellten und gelieferten Betonqualität.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich sowohl auf Beton-Mischanlagen als auch auf die Transportlogistik zwischen einer Beton-Mischanlage für die Herstellung von Transportbeton und der Baustelle, auf welcher der Transportbeton angeliefert und verbaut wird.

LK: Stand der Technik

Eine Beton-Mischanlage besteht gewöhnlich im Wesentlichen aus mehreren Silos und Freilagerflächen, auf denen die zu mischenden Komponenten bevorratet werden. So wird pulverförmiger Zement feuchtigkeitsgeschützt in Silos gelagert und die Gesteinskörnungen, vorzugsweise Kies und Sand, werden in Form von Schüttguthalden im Freien gelagert. Von hier aus können die Gesteinskörnungen je nach Bauart der Beton-Mischanlage ebenfalls in Silos befördert werden, beispielsweise über eine Förderbandanlage. Dabei werden verschiedene Komgruppen an Gesteinskörnungen in je zugeordneten Silos getrennt aufbewahrt. Aus den Silos gelangen die Komponenten nach Maßgabe einer herzustellenden Betonrezeptur unter entsprechender Wasserzugabe in die Mischereinheit.

Die Mischereinheit kann dabei beispielsweise als Trommelmischer, Freifallmischer, Ringtrogmischer, Plattenmischer, Tellermischer oder dergleichen ausgebildet sein. Nach Ablauf einer gewöhnlich rezepturbedingten Mischdauer wird der Transportbeton in Fahrmischer abgefüllt, welche diesen möglichst termingerecht zur Baustelle transportieren sollen.

Als weitere Komponenten zur Herstellung von Transportbeton kommen auch sogenannte Betonzusatzmittel zum Einsatz, welche separat von den vorgenannten Komponenten zu lagern sind. Dasselbe gilt analog auch für sogenannte Betonzusatzstoffe, beispielsweise Flugasche, Kalksteinmehl oder dergleichen.

Die Dosierung der vorgenannten Komponenten erfolgt gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik gewöhnlich von einem Bediener im Leitstand der Beton-Mischanlage und erfolgt teilautomatisiert nach Maßgabe einer schriftlichen Mischanweisung, also der Betonrezeptur. Für das Zumessen der Komponenten gelten bei Chargengrößen von mehr als 1 m 3 streng einzuhaltende Regeln. So müssen die Komponenten Zement, Gesteinskömungen, Wasser und Zusätze mit einer Toleranz von ±3% der erforderlichen Menge dosiert werden, um die gewünschte Betonqualität zu erzielen. Der Dosiervorgang erfolgt nach Anweisung rechnergestützt und bei der Steuerung der Mischdauer ist darauf zu achten, dass Änderungen der Eigenschaften der Komponenten, wie beispielsweise Feuchtigkeit der Gesteinskörnungen, eine entsprechende Anpassung von zugegebenen Mengen auslösen.

Das Mischen der Komponenten muss durch die motorbetriebene Mischereinheit solange durchgeführt werden, bis die Mischung gleichförmig erscheint. Dieser Zeitraum ist die Mischdauer ΪM, welche gewöhnlich nach Erfahrungswerten festgelegt wird und bei Normalbeton mindestens 30 Sekunden und bei Leichtbeton mindestens 90 Sekunden beträgt. Natürlich hängt die erforderliche Mischdauer Ϊ M ebenfalls von der Form und Bewegung der Mischereinheit ab, beispielsweise von der Drehzahl eines Trommelmischers. Diese Parameter sind je nach Beton-Mischanlage und dort verwendeter Mischertechnik unterschiedlich. Daher sind die vorgenannten Erfahrungswerte auch nicht allgemeingültig. Wird sicherheitshalber eine zu lange Mischdauer gewählt, wird damit zwar eine optimale Durchmischung der Komponenten erreicht, jedoch erfordert die höhere Anlagenzeit einen entsprechend höheren Aufwand und infolge beispielsweise einer zusätzlich staubedingt zu langen Transportdauer kann auch die Qualität des Transportbetons durch vorzeitiges Abbinden leiden.

Darüber hinaus können für die Herstellung von Betonen mit besonderen Anforderungen, beispielsweise selbstverdichtenden Betonen, hochfesten Betonen, Sichtbeton oder bei Verwendung von Luftporenbildem, längere Mischdauern erforderlich sein. Betonzusatzmittel müssen gewöhnlich während des Mischvorgangs zugegeben werden. Falls Fließmittel während des Mischvorgangs zugegeben wird, muss der Beton solange weitergemischt werden, bis sich das Fließmittel vollständig in der Mischung verteilt hat. Je nach Anlagentechnik erfolgt die Zugabe von Betonzusatzmitteln entweder gemeinsam mit der Wasserzufuhr oder direkt danach. Gewöhnlich hängt die Wirkung vom Zeitpunkt der Zugabe ab.

Außerdem beeinflussen auch weitere Umstände die erforderliche Mischdauer Ϊ M der Mischereinheit sowie die damit zusammenhängende Qualität des erzeugten Transportbetons. So können beispielsweise im Sommer aufgrund von Sonneneinstrahlung aufgeheizte Gesteinskörnungen zu einem viel zu heißen Transportbeton führen, welcher eventuell vor dem Ende der Transportdauer anfängt abzubinden. Dem kann zwar durch Zugabe von Trockeneis oder durch Bewässern der Gesteinskömungen entgegengewirkt werden, jedoch sind die erzielbaren Ergebnisse wegen der anderen vorgenannten Einflussparameter nicht stets zuverlässig erreichbar.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur computergestützten Steuerung einer Beton-Mischanlage zu schaffen, welches/welche für verschiedene Betonrezepturen eine möglichst gleichmäßige Betonqualität trotz unterschiedlicher oder sich ändernder Einflussparameter gewährleistet.

Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe wird durch ein computergestütztes Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Hinsichtlich einer das Verfahren ausführenden Einrichtung zur Datenverarbeitung wird auf Anspruch 10 verwiesen. Der Anspruch 16 bezieht sich auf eine Beton-Mischanlage für die Herstellung von Transportbeton, welche eine solche Einrichtung mit umfasst. Außerdem wird ein spezielles Datenformat für einen Dokumentations-Datensatz einer Beton-Mischanlage vorgeschlagen und der Anspruch 18 bezieht sich auf ein das erfindungsgemäße Verfahren verkörperndes Computerprogramm. Die Erfindung schließt die verfahrenstechnische Lehre ein, dass die erforderliche Mischdauer Ϊ M der Mischereinheit als qualitätsbestimmender Faktor für einen in einer Beton-Mischanlage erzeugten Transportbeton vor dem Start des Mischvorgangs über eine elektronische Prognoseeinheit aus den maßgeblichen Einflussparametem kalkuliert wird, welche nicht allein die über zumindest einen Feuchtigkeitssensor gemessene aktuelle Feuchtigkeit F zumindest der zugegebenen Gesteinskörnungen, sondern auch die über zumindest einen Temperatursensor oder eine Wärmebildkamera gemessene beziehungsweise ermittelte Komponententemperatur TK, die Mischertemperatur TM und/oder die Außentemperatur TA mit berücksichtigt, um auf Basis einer vorgegebenen Betonrezeptur unter Berücksichtigung der durch die Sensorik ermittelten verschiedenartigen Messwerte die erforderliche Mischdauer Ϊ M der Mischereinheit sowie die zu erwartende Betonqualität losgrößenindividuell zu ermitteln. Falls statt einem Temperatursensor eine Wärmebildkamera zum Einsatz kommt, so lässt sich diese beispielsweise zur Detektion der Mischertemperatur TK unterhalb oder neben eine Mischertrommel oder dergleichen montieren. Auf diese Weise können bestehende Betonmischwerke auch mit vertretbarem Aufwand mit der erfindungsgemäßen Technologie hinsichtlich der erforderlichen Hardware nachgerüstet werden.

Mit anderen Worten beinhaltet die erfindungsgemäße Lösung eine optimale Vorhersage der Mischdauer Ϊ M einer Beton-Mischanlage als qualitätsbestimmender Faktor für einen herzustellenden Transportbeton durch Abgleich von Messwerten verschiedenartiger Sensoren, insbesondere eines Feuchtigkeitssensors zur Ermittlung der Feuchtigkeit der Gesteinskörnungen sowie zumindest einen Temperatursensor zur Ermittlung von Prozesstemperaturen und/oder Sensoren für andere Prozessparameter. Es hat sich herausgestellt, dass diese wesentlichen Messgrößen die erzielbare Betonqualität maßgeblich beeinflussen, so dass durch entsprechende Einstellung der Mischdauer Ϊ M die Betonqualität vergleichmäßigt werden kann. So kann der Mischvorgang beispielsweise bei hoher Außentemperatur unter Steigerung der Wasserzugabe verkürzt werden. Vorzugsweise erfolgt also die Prognose der erforderlichen Mischdauer Ϊ M unter weiterer Berücksichtigung von Korrekturkennlinien für rezepturrelevante Parameter.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die erforderliche Mischdauer Ϊ M von der Prognoseeinheit direkt auf die Steuereinheit der Mischereinheit zur Ansteuerung derselben übertragen wird. Die Steuereinheit kann darüber hinaus auch die Drehgeschwindigkeit einer trommelförmigen Mischereinheit zur nachträglichen Verlängerung oder Verkürzung der prognostizierten erforderlichen Mischdauer Ϊ M variieren. Sollten beispielsweise Temperaturmesswerte während des Mischvorgangs ungewöhnlich stark ansteigen, so kann die normale Drehzahl der Mischereinheit erhöht werden, um die Mischdauer nachträglich zu verkürzen. Hierdurch wird auch die Hitzeeinwirkung verkürzt. Ebenso passt die Steuereinheit die Zugabe an Wasser an die gemessene Feuchtigkeit der Gesteinskömungen an.

Als Korrekturkennlinien für rezepturrelevante Parameter kommen beispielsweise Temperatur- Mi schzeitkorrektur-Kennlinien, Drehzahl-Mischzeitkorrektur-Kennlinien und dergleichen zur Anwendung. Diese Kennlinien dienen der Variierung der Mischdauer Ϊ M in Abhängigkeit von Parametern wie beispielsweise der Temperatur oder der Drehzahl einer trommelförmigen Mischereinheit, welche die Betonqualität beeinflussen.

Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die elektronische Prognoseeinheit nicht allein die Mischdauer Ϊ M kalkuliert, sondern darüber hinaus auch die Transportzeit fr des Transportbetons von der Beton-Mischanlage zur Baustelle prognostiziert. Da durch die Bestellungsinformation für den Transportbeton auch der Lieferort und der gewünschte Lieferzeitpunkt bekannt sind, kann die elektronische Prognoseeinheit anhand einer Routenplanungseinheit die verkehrsbedingt aktuelle Fahrzeit eines Fahrmischers abschätzen. Als weiteren Einflussparameter kann die elektronische Prognoseeinheit dabei auch den geschätzten Transporttemperaturverlauf aufgrund der Außentemperatur und optional auch eine geschätzte Wartezeit bis zum Verbau des Transportbetons auf der Baustelle mitberücksichtigen. Eine Wartezeit kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass auf der Baustelle eine Verschalung noch nicht fertiggestellt worden ist oder sich der Verbau früherer Lieferungen von Transportbeton verzögert. Da auch die Außentemperatur während des Transports einen entscheidenden Einfluss auf die Betonqualität ausübt, wird auch diese mitberücksichtigt. Mittels Prognoseeinheit kann also die Betonqualität entlang der gesamten Herstellungskette, und zwar von der Lagerung des Materials, dem Start des Mischvorgangs bis zum Verbau auf der Baustelle vorhergesagt und erforderlichenfalls beeinflusst werden, um gleichmäßige Qualitäten zu erzielen. Wird beispielsweise staubedingt eine längere Transportzeit fr erforderlich sein, so reagiert die Prognoseeinheit mit der Vorgabe von Betonzusatzmitteln zur Verlängerung der Topfzeit des Transportbetons, die im Rahmen der vorgegebenen Betonrezeptur während des Mischvorgangs nach Maßgabe der Steuereinheit beigemischt werden können.

Da die Prognoseeinheit insoweit in der Lage ist, für die umzusetzende Betonrezeptur auf Basis der durch die Sensorik ermittelten Messwerte und weiterer prozessbeeinflussender Parameter die unter den gegebenen Umständen realisierbare Betonqualität zu ermitteln, kann diese vor dem Mischen und dem nachfolgenden Transport dem Verantwortlichen auf der Baustelle mitgeteilt werden, damit dieser entscheiden kann, ob die unter den gegebenen Umständen realisierbare Betonqualität verbaut werden soll oder nicht. Hierdurch können Fehllieferungen vermieden werden.

Dieser Vorgang lässt sich vorteilhafterweise durch eine an die Prognoseeinheit angeschlossene rechnergestützte Abgleicheinheit durchführen, welche die prognostizierte realisierbare Betonqualität mit der für die Baustelle erforderlichen Spezifikation vergleicht, ehe die Befüllung der Mischereinheit mit den zu mischenden Komponenten der Start des Mischvorgangs durchgeführt wird.

Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass zumindest die durch die Sensorik, die Prognoseeinheit, die Steuereinheit sowie die Abgleicheinheit generierten Informationen zu einem Misch- und Liefervorgang von Transportbeton in einer Dokumentations-Datenbank abrufbar hinterlegt wird. Hierfür wird ein spezielles Datenformat für einen Dokumentations-Datensatz vorgeschlagen, der zumindest die folgenden, einer Bestellkennung als Datensatzschlüssel zugeordneten wesentlichen Datenfelder umfasst: verwendete Betonrezeptur,

Temperaturmesswerte beim Misch- und/oder Transportvorgang, Feuchtigkeitsmesswerte mindestens einer verwendeten Komponente der Betonrezeptur,

Mengen aller verwendeten Komponenten der Betonrezeptur, prognostizierte du durchgeführte Mischdauer Ϊ M der Mischereinheit, und Transportzeit zur und Wartezeit auf der Baustelle.

Damit umfasst dieses spezielle Datenformat die Keminformationen, welche für die Betonqualität einer Lieferung maßgeblich sind. Darüber hinaus können natürlich auch weitere Daten dem Dokumentations-Datensatz angefügt werden. Ferner lassen sich derartige Dokumentations-Datensätze bei entsprechend hohem Datenbestand dahingehend analysieren, unter welchen Voraussetzungen optimale Betonqualitäten von Bestellvorgängen erzielt werden konnten. Hieraus kann eine Musterkennung im Rahmen eines maschinellen Lernens automatisiert Gegenmaßnahmen zur Beseitigung von negativen Einflüssen vorschlagen, um zukünftig eine höhere Wahrscheinlichkeit an optimalen Betonqualitäten sicherzustellen. Eine derartige Gegenmaßnahme kann beispielsweise in einer vermehrten Wasserzugabe bei langsamen Drehzahlen, einer verkürzten Mischzeit bei Niedrigtemperaturen oder dergleichen liegen. All solche Gegenmaßnahmen sind nicht allein aufgrund des menschlichen Verstandes mit dem Erfahrungsschatz eines Fachmanns ohne Weiteres überhaupt erkennbar.

Der Dokumentations-Datensatz kann ferner auch per Blockchain-Technologie mit anderen baurelevanten Daten verknüpft werden und in einer Dokumentations-Datenbank fälschungssicher für alle Beteiligten eines Bauvorhabens hinterlegt werden.

Detailbeschreibung anhand der Zeichnung

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Beton-Mischanlage mit hierin implementierter rechnergestützter Steuereinrichtung,

Fig. 2 einen schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zur Steuerung der Beton- Mischanlage gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 ein Datenformat eines Bestellungs-Datensatzes für die Beton-Mischanlage.

Gemäß Fig. 1 besteht eine Beton-Mischanlage zur Herstellung von Transportbeton 1, welcher von dort aus per Fahrmischer 2 zu einer - hier nicht weiter dargestellten - Baustelle zum Verbau transportiert wird, im Wesentlichen aus einer Mischereinheit 3, die hier als Trommelmischer ausgebildet ist, welcher über einen elektrischen Antriebsmotor 4 zum Mischen in Drehbewegung versetzbar ist. Für die Zufuhr von zu mischenden Komponenten steht die Mischereinheit 3 mit Zementsilos 5a bis 5c in Verbindung, welche unterschiedliche Sorten von Zement 6a; 6b; 6c enthalten, welche ventilgesteuert über eine Druckluftfördereinrichtung in die Mischereinheit 3 eingeblasen werden. Außerdem steht die Mischereinheit 3 mit einer Haldenfläche 7 in Materialflussverbindung, auf welcher Schüttguthalden mit unterschiedlichen Gesteinskörnungen 8a bis 8c, also verschiedene Kiese und Sande, bevorratet sind. Diese werden per Förderbandeinrichtung zur Mischereinheit 3 transportiert. Außerdem ist die Mischereinheit 3 mit einem Anschluss für Wasser 9 verbindbar.

Zur Kalkulation einer erforderlichen Mischdauer Ϊ M zum Betrieb der Mischereinheit 3 ist im Rahmen der Steuerung der Beton-Mischanlage eine elektronische Prognoseeinheit 10 vorgesehen. Eingangsseitig steht die elektronische Prognoseeinheit 10 bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Feuchtigkeitssensor 11 zur Messung der aktuellen Feuchtigkeit F der zuzuführenden Gesteinskömung 8a; 8b; 8c in Verbindung. Außerdem wird per Temperatursensor 12 die Komponententemperatur T K der zuzuführenden Gesteinskörnung 8a; 8b; 8c gemessen. Daneben wird auch die Prozesstemperatur innerhalb der Mischereinheit 3 über einen weiteren Temperatursensor 13 überwacht sowie auch die Außentemperatur TA über einen Temperatursensor 14. An dieser Stelle sei noch einmal daraufhingewiesen, dass im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung auch nur eine Teilauswahl dieser Sensoren oder zusätzliche Sensoren vorgesehen werden können, welche mischdauerrelevante Messwerte an die elektronische Prognoseeinheit 10 melden.

Die elektronische Prognoseeinheit 10 ermittelt ausgehend von einer innerhalb einer Bestellungs-Datenbank 15 abgespeicherten und abzuarbeitenden Transportbeton-Bestellung 16 die zugehörige und in einer Rezeptur-Datenbank 17 abrufbar hinterlegte Betonrezeptur 18, beispielsweise für einen speziellen Leichtbeton. Außerdem werden die verschiedenartigen durch die vorstehend beschriebene Sensorik ermittelten Messwerte der Prognoseeinheit 10 zugeführt. Hiervon ausgehend ermittelt die Prognoseeinheit 10 zumindest die erforderliche Mischdauer Ϊ M der Mischereinheit 3 bei einer bestimmten Nenndrehzahl. Darüber hinaus können auch andere Ansteuerdaten prognostiziert werden.

Bei der Ermittlung der Ansteuerdaten berücksichtigt die Prognoseeinheit 10 außerdem auch Korrekturkennlinien 19, welche in einer Korrekturlinien-Datenbank 20 abrufbar hinterlegt sind. So kann beispielsweise eine Temperatur-Mischzeitkorrektur-Kennlinie hergenommen werden, um beispielsweise im Falle der Verwendung von ungewöhnlich trockenen und aufgeheizten Komponenten die Mischdauer Ϊ M unter vermehrter Wasserzugabe zu verlängern. Im gegenteiligen Fall gilt analog dasselbe.

Die von der Prognoseeinheit 10 prognostizierte erforderliche Mischdauer Ϊ M wird anschließend auf die Steuereinheit 21 der Mischereinheit 3 zur Ansteuerung des Motors 4 mit einer definierten Nenndrehzahl übertragen. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Steuereinheit 21 die Drehzahl des Elektromotors 4 absenkt oder erhöht, um die prognostizierte erforderliche Mischdauer t MZ u variieren. Steht beispielsweise noch kein Fahrmischer 2 für die Abnahme des Transportbetons 1 zur Verfügung, so kann die Drehgeschwindigkeit der Mischereinheit 3 während der Wartezeit abgesenkt werden.

Außerdem berücksichtigt die elektronische Prognoseeinheit 10 bei diesem Ausführungsbeispiel auch eine anhand einer Routenplanungseinheit 22 prognostizierte Transportzeit fr von der stationären Betonmischanlage zur Baustelle, die sich aus den Routenplanungsdaten ergibt. Hierüber lässt sich ebenfalls die erforderliche Mischdauer Ϊ M entsprechend variieren. Außerdem können im Rahmen der Betonrezeptur 18 topfzeitverlängernde Betonzusatzmittel zugegeben werden, falls sich herausstellt, dass sich die Anliefemng des Transportbetons 1 zur Baustelle verkehrsbedingt verlängern würde. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine möglichst gleichmäßige Betonqualität verbaut wird.

Eine ebenfalls mit der Prognoseeinheit 10 verbundene Abgleicheinheit 23 vergleicht die prognostizierte realisierbare Betonqualität mit der für die Baustelle erforderlichen Spezifikation, welche sich aus der Transportbeton-Bestellung 16 ergibt. Sollte diese Spezifikation nicht erreichbar sein, so besteht die Möglichkeit, dass ein Start des Befüll- und Mischvorgangs verhindert wird, da absehbar ist, dass die geforderte Betonqualität angesichts einer extremen Aufheizung von Komponenten in der Sommerzeit oder einer staubedingt verzögerten Transportzeit nicht realisierbar ist. Diese von der Abgleicheinheit 23 erzeugte Information kann beispielsweise auch an die Baustelle zwecks Änderung der Bauablaufplanung übertragen werden.

Ferner ist vorgesehen, dass die durch die Sensorik, die Prognoseeinheit 10, die Steuereinheit 21 sowie die Abgleicheinheit 23 generierten Informationen zu einem Misch- und Liefervorgang von Transportbeton 1 in einer Dokumentations-Datenbank 24 abrufbar hinterlegt werden, was eine spätere Nachweisbarkeit gewährleistet.

Gemäß Fig. 2 umfasst das Verfahren zur Steuerung einer Beton-Mischanlage für die Herstellung von Transportbeton 1 zumindest die folgenden Schritte:

In einem Schritt A wird für die Ausführung einer Transportbeton-Bestellung zunächst die herzustellende Betonrezeptur geladen. In einem Schritt B werden über die Sensorik der Beton-Mischanlage verschiedenartige aktuelle Zustandsmesswerte der benötigten Komponenten eingelesen. Ausgehend davon wird in einem Schritt C zumindest die erforderliche Mischdauer prognostiziert. In einem Schritt D wird dieses Resultat durch weitere logistische Einflussparameter korrigiert. In einem Schritt E erfolgt das Abfüllen in einen Fahrmischer für den Transport zur Baustelle. Gemäß Fig. 3 umfasst ein Datenformat eines Bestellungs-Datensatzes 25 für eine Beton- Mischanlage für die Herstellung von Transportbeton die folgenden, einer Bestellkennung 26 zugeordneten Datenfelder, die auch in der Dokumentations-Datenbank 24 archiviert sind:

In einem Datenfeld I ist die verwendete Betonrezeptur 18 hinterlegt, in einem Datenfeld II sind die Temperaturmesswerte T bei Misch- und/oder Transportvorgang hinterlegt, in einem Datenfeld III sind die Feuchtigkeitsmesswerte F mindestens einer verwendeten Komponente der Betonrezeptur hinterlegt, in einem Datenfeld IV sind die tatsächlichen Mengen M aller verwendeten Komponenten laut Betonrezeptur hinterlegt, in einem Datenfeld V ist die prognostizierte Mischdauer Ϊ M der Mischereinheit hinterlegt und in einem Datenfeld VI ist die gesamte Transport- und Wartezeit t des Transportbetons zur bzw. auf der Baustelle abgespeichert.

Durch diesen konzentrierten Datensatz werden wesentliche Qualitätsinformationen über einen bestellten und verbauten Transportbeton dokumentiert, die auch einer späteren Auswertung im Sinne von Mustererkennungen, Schadensanalysen, Rezepturverbesserungen und dergleichen zugänglich sind.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, die vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch denkbar, außer oder anstelle des betonqualitätsbestimmenden Ansteuerungsparameters der erforderlichen Mischdauer t M auch andere beziehungsweise weitere Größen zu prognostizieren, wie beispielsweise die tatsächlich erforderlichen Mengen der einzelnen Komponenten des Betons. Bei kalten Witterungsbedingungen auf der Baustelle kann das Betongemisch auch beispielsweise gezielt vorgeheizt werden. Dank der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich die Qualität einer Betonlieferung auch zur einhaltbaren Vertragsbedingung eines sogenannten Smart Contracts machen und per Blockchain-Technologie entlang der Herstellungs- und Nutzungskette absichem.

Bezugszeichenliste

Transportbeton

Fahrmischer

Mischereinheit

Elektromotor

Silo

Zement

Haldenfläche

Gesteinskömung

Wasser

Prognoseeinheit

Feuchtigkeitssensor erster Temperatursensor zweiter Temperatursensor dritter Temperatursensor

Bestellungs-Datenbank

Transportbeton-Bestellung

Rezeptur-Datenbank

Betonrezeptur

Korrekturkennlinie

Korrekturkennlinien-Datenbank

Steuereinheit

Routenplanungseinheit

Abgleicheinheit

Dokumentations-Datenbank

Dokumentations-Datensatz

Bestellkennung