Title:
Verfahren zur Kompensation von Langzeitdriften und Kriecherscheinungen an Bolzensensoren in erdbebengefährdeten Gebieten
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Kompensation von Langzeitdriften an Bolzensensoren in erdbebengefährdeten Gebieten. Das Verfahren umfasst: Periodisches Durchführen der folgenden Schritte mit einer vorgegebenen Messperiodendauer in einer Auswertungsroutine, Erfassen eines aktuellen Bolzensensorsignals, Überprüfen ob das erfasste Bolzensensorsignal in einem vorgegebenen Erfassungsbereich liegt, Ausgeben eines Alarmsignals, wenn das Bolzensensorsignal nicht in dem Erfassungsbereich liegt und Abbrechen der Auswertungsroutine, Abspeichern des erfassten Bolzensensorsignals in einem Speicher, wenn das Bolzensensorsignal in dem Erfassungsbereich liegt und Fortfahren mit der Auswertungsroutine, Überprüfen ob ein Erdbeben eingetreten ist, Vergleichen des erfassten Bolzensensorsignals mit einem zuvor abgespeicherten Bolzensensorsignal, Bestimmen, ob sich das erfasste Bolzensensorsignal von dem zuvor abgespeicherten Bolzensensorsignal um mehr als einen vorgegeben Schwellwert unterscheidet, und Ausgeben eines Alarmsignals wenn der Schwellwert überschritten ist. Ferner wird ein System zur Ausführung des Verfahrens bereitgestellt.





Inventors:
Relling, Volker, Dr.-Ing. (23816, Groß Niendorf, DE)
Application Number:
DE102016109432A
Publication Date:
11/23/2017
Filing Date:
05/23/2016
Assignee:
Minebea Intec GmbH, 22145 (DE)
International Classes:
G01L5/24; G01V3/08
Domestic Patent References:
DE102010001144A1N/A
DE102012020851A1N/A
Foreign References:
KR1020140055013A
Other References:
KR 10 2014 055 013 A (Übersetzung ins Englische), KPION (online)
Attorney, Agent or Firm:
Prinz & Partner mbB Patentanwälte Rechtsanwälte, 22765, Hamburg, DE
Claims:
1. Verfahren zur Kompensation von Langzeitdriften an Bolzensensoren umfassend:
Periodisches Durchführen der folgenden Schritte mit einer vorgegebenen Messperiodendauer in einer Auswertungsroutine,
Erfassen eines aktuellen Bolzensensorsignals,
Überprüfen ob das erfasste Bolzensensorsignal in einem vorgegebenen Erfassungsbereich liegt,
Ausgeben eines Alarmsignals, wenn das Bolzensensorsignal nicht in dem Erfassungsbereich liegt und Abbrechen der Auswertungsroutine,
Abspeichern des erfassten Bolzensensorsignals in einem Speicher, wenn das Bolzensensorsignal in dem Erfassungsbereich liegt und Fortfahren mit der Auswertungsroutine,
Vergleichen des erfassten Bolzensensorsignals mit einem zuvor abgespeicherten Bolzensensorsignal,
Bestimmen, ob sich das erfasste Bolzensensorsignal von dem zuvor abgespeicherten Bolzensensorsignal um mehr als einen vorgegeben Schwellwert unterscheidet, und Ausgeben eines Alarmsignals, wenn der Schwellwert überschritten ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Überprüfen, ob ein Erdbeben eingetreten ist umfasst: Erfassen eines Beschleunigungswertes von einem Beschleunigungssensor, Aktivieren eines Erdbebenanzeigers, wenn der Beschleunigungswert einen definierten Grenzwert überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Überprüfen, ob ein Erdbeben eingetreten ist umfasst: Empfangen eines Erdbebensignals mittels eines Datenbusses oder mittels eines Netzwerkes.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, wobei der Schritt des Bestimmens, ob sich das erfasste Bolzensensorsignal von dem zuvor abgespeicherten Bolzensensorsignal um mehr als einen vorgegeben Schwellwert unterscheidet, weiter umfasst: Bilden einer Differenz aus dem aktuellen Bolzensensorsignal und dem zuvor abgespeicherten Bolzensensorsignal und Bestimmen, ob die Differenz größer ist als der Schwellenwert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, umfassend: Teilen der Differenz durch die Messperiodendauer.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, umfassend:
Ausgeben eines ersten Alarmsignals („Bolzenverbindung defekt“), wenn das Überprüfen, ob ein Erdbeben vorliegt ergeben hat, dass ein Erdbeben vorliegt.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 6, umfassend:
Ausgeben eines zweiten Alarmsignals („Bolzenverbindung gelockert“), wenn das Überprüfen, ob ein Erdbeben vorliegt ergeben hat, dass kein Erdbeben vorliegt, sowie der Schwellwert überschritten ist.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: Verkürzen der Messperiodendauer zur Erhöhung einer Überwachungsdichte.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: Verlängern der Messperiodendauer zur Verringerung eines Energieverbrauches.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: Versenden einer Nachricht, die eines der Alarmsignale umfasst, mittels einer Netzwerkinfrastruktur und/oder eines Nachrichtenbusses.

11. System (100) umfassend einen Bolzensensor (1) und eine Auswerteelektronik (2), wobei das System eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.

12. System (100) nach Anspruch 11, umfassend: einen Beschleunigungsensor (5), der mit der Auswerteelektronik (2) gekoppelt ist und zur Bereitstellung eines Beschleunigungswertes in Reaktion auf ein Erdbeben eingerichtet ist.

13. System (100) nach Anspruch 11 oder 12, umfassend: einen Energiespeicher (4), wobei die Auswerteelektronik (2) mit in dem Energiespeicher (4) gespeicherter Energie autark betrieben werden kann.

14. System (100) nach Anspruch 13, wobei die Auswerteelektronik eingerichtet ist, den Energiespeicher (4) mit frei verfügbarer Energie, beispielsweise aus Solarenergie, Windenergie oder Energy-Harvesting, zu laden.

Description:
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Langzeitdriften und Kriecherscheinungen an Bolzensensoren in erdbebengefährdeten Gebieten und ein System mit einem Bolzensensor und einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Bolzenverbindungen, wie bspw. Schraubenverbindungen können durch Erdbeben nicht nur zerstört werden, sie können sich dabei auch lösen und so Unfälle als Spätfolgen eines Erdbebens hervorrufen. So gibt es beispielsweise in Japan Vorschriften, die die Überprüfung von kritischen Schraubenverbindungen fordern. In vielen Fällen wird dies immer noch mit Hilfe eines Drehmomentschlüssels gemacht. Alternativ können aber auch Bolzensensoren eingesetzt werden, die die Schraubenvorspannung überwachen. Da die Schraubenspannung eine statische Messgröße ist, können Signaldrifte bzw. Kriecheffekte, wie sie beispielsweise in Dehnungsmessstreifen (DMS) basierten Bolzensensoren auftreten können, das Messsignal verfälschen.

BESCHREIBUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, welche eine bessere Aussage bezüglich der Bolzenvorspannungsveränderung, insbesondere bei Erdbeben ermöglichen und Signaldrifte kompensieren können.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Kompensation von Langzeitdriften an Bolzensensoren in erdbebengefährdeten Gebieten bereitgestellt. Allgemein wird das Verfahren (Auswerteroutine) nach Ablauf einer vorbestimmten Messperiodendauer immer wieder periodisch gestartet, soweit es nicht aufgrund bestimmter nachfolgend erläuterter Bedingungen vollständig beendet wird.

Zunächst kann im Rahmen der Durchführung des Verfahrens jeweils ein aktuelles Bolzensensorsignal erfasst werden.

Ein Bolzensensorsignal ist dabei ein Signal, dass darüber Auskunft gibt, wie fest eine Bolzenverbindung ist. Dabei kommen vorteilhaft Bolzensensoren zum Einsatz, die bspw. in Form einer Unterlegscheibe zwischen einem Kopf des Bolzen und einem Gegenstück liegen. Der Bolzensensor ist eingerichtet um die Kräfte zwischen dem Bolzenkopf und dem Gegenstück zu erfassen und ein entsprechendes Signal auszugeben, dass ein Funktion der Kräfte ist. Es sind eine Vielzahl von verschiedenen Bolzensensoren bekannt, die auf Dehnungsmessstreifen, oder vorteilhafter auf piezoelektrischen bzw. piezoresistiven Effekten basieren. Der Begriff Bolzen umfasst im vorliegenden Kontext insbesondere Schrauben und bezeichnet allgemein ein längliches Objekt, das zum Befestigen geeignet ist.

Im Rahmen des Verfahrens bzw. der Auswerteroutine kann bestimmt werden, ob das aktuelle Bolzensensorsignal in einem zulässigen Erfassungsbereich liegt, d.h., ob es beispielsweise innerhalb eines oberen und unteren Grenzwertes liegt. Sollte sich das aktuelle Bolzensensorsignal außerhalb des zulässigen Erfassungsbereichs befinden, wird ein entsprechendes Alarmsignal ausgegeben, das angibt, dass ein aktuelles Bolzensensorsignal nicht erfasst werden konnte (Alarmsignal: „Messwert nicht im Erfassungsbereich“). Die Auswertungsroutine kann danach abgebrochen werden.

Befindet sich das aktuelle Bolzensensorsignal in einem zulässigen Erfassungsbereich, wird das aktuelle Bolzensensorsignal abgespeichert. Dies erfolgt vorzugsweise in einem rollierenden Speicher. Das bedeutet, dass das älteste zuvor gespeicherte Bolzensensorsignal mit dem aktuellen Bolzensensorsignal überschrieben wird. Mindestens das letzte vorangegangene Bolzensensorsignal wird vorteilhaft für weitere Berechnungen im Speicher behalten. Vorteilhaft ist der Speicher also ausgestaltet um mindestens zwei Bolzensensorsignale zu speichern, das aktuelle und das vorangegangene.

Durch die fortwährende, periodische oder regelmäßige Erfassung von aktuellen Bolzensensorsignalen und das zyklische Ersetzen der gespeicherten Werte werden langsame Driftvorgänge an dem Bolzen bereits kompensiert.

Nach dem Erfassen und Speichern des aktuellen Bolzensensorsignals wird ein Signal (Erdbebenanzeiger) ausgewertet, das angibt, ob ein Erdbeben vorliegt bzw. zwischen dem letzten Erfassungszeitpunkt und dem aktuellen Erfassungszeitpunkt vorlag.

Ist ein solcher Erdbebenanzeiger aktiviert, d.h. liegt ein Erdbeben vor oder lag es innerhalb der letzten Messperiode vor, wird das aktuelle Bolzensensorsignal mit mindestens einem zuvor (vorteilhaft zuletzt) abgespeicherten Bolzensensorsignal verglichen. Weichen das aktuelle Bolzensensorsignal und das zuvor abgespeicherte Bolzensensorsignal mehr als um einen definierten Schwellenwert voneinander ab, wird ein Alarmsignal ausgegeben, dass angibt dass die Bolzenverbindung defekt ist (Alarmsignal: “Bolzenverbindung defekt“). Das Verfahren wird beendet.

Sollte im vorherigen Schritt beim Auswerten des Erdbebenanzeigers festgestellt werden, dass der Erdbebenanzeiger nicht aktiviert ist, also kein Erdbeben vorliegt, kann die Auswertungsroutine an dieser Stelle zunächst beendet werden. Zu einem späteren Zeitpunkt, bspw. nach Ablauf einer Messperiodendauer kann mit der Erfassung eines weiteren Bolzensensorsignals fortgefahren werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann innerhalb des Verfahrens eine Beschleunigung am Bolzensensor, bspw. in Form eines Beschleunigungswertes bzw. Beschleunigungsvektors erfasst werden. Der Erdbebenanzeiger kann vorteilhaft dann aktiviert werden, wenn ein Beschleunigungswert oder eine Amplitude des Beschleunigungsvektors einen definierten Grenzwert überschreitet. Der Bolzensensor kann somit autonom entscheiden, ob ein Erdbeben vorliegt.

Gemäß einem anderen Aspekt kann das Erdbebensignal auch von einem externen Signalgeber empfangen werden. Die Übertragung kann dann mittels Datenbussen oder mittels eines Netzwerks, insbesondere eines drahtlosen Netzwerks (auch Internet oder Mobilfunkt etc.) erfolgen. Wird ein entsprechendes Erdbebensignal empfangen, dann kann der Erdbebenanzeiger aktiviert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann eine Differenz zwischen dem aktuellen Bolzensensorsignal und dem zuletzt (zuvor) abgespeicherten Bolzensensorsignal gebildet werden. Ist diese Differenz größer als ein definierter Schwellenwert, wird ein Alarmsignal ausgegeben. Entsprechend kann ein erstes Alarmsignals („Bolzenverbindung defekt“) ausgegeben werden, wenn das Überprüfen, ob ein Erdbeben vorliegt ergeben hat, dass ein Erdbeben vorliegt. Zusätzlich oder alternativ kann ein zweites Alarmsignals („Bolzenverbindung gelockert“) ausgegeben werden, auch dann wenn das Überprüfen, ob ein Erdbeben vorliegt ergeben hat, dass kein Erdbeben vorliegt.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Differenz vorteilhaft durch die Messperiodendauer geteilt werden. Der Quotient aus der Differenz und der Messperiodendauer kann dann ausgewertet oder ausgegeben werden. Hierdurch wird die Änderung (Differenz) des Bolzensensorsignals zeitlich normiert. So kann eine zusätzliche Aussage über die Geschwindigkeit der Änderung und das damit verbundene Risiko vorgenommen werden. Die ermittelten Werte können ein Indiz für einen Frühausfall sein, so dass eine vorsorgliche Wartung erfolgen kann.

Die Bildung der Differenz aus mindestens zwei Bolzensensorsignalen und ggf. das Teilen durch die Messperiodendauer kann natürlich auch vorteilhaft dann vorgenommen werden, wenn ein Erdbeben detektiert wurde und bestimmt werden soll, ob und ggf. in welchem Umfang sich die erfassten zeitlich versetzten Bolzensensorsignale voneinander unterscheiden.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Messperiodendauer zur Erhöhung einer Überwachungsdichte, zum Beispiel nach festgestellten Erdbeben, verkürzt werden.

Ferner kann die Messperiodendauer verlängert werden, um eine Verringerung des Energieverbrauchs zu erreichen.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann eine Nachricht mittels einer Netzwerkinfrastruktur und/oder eines Nachrichtenbusses versendet werden, die eines der Alarmsignale umfasst.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein System bereitgestellt, welches mindestens einen Bolzensensor und eine Auswerteelektronik umfasst. Das System ist dann vorteilhaft ausgestaltet, um das hierin beschriebene Verfahren gemäß den unterschiedlichen Aspekten und Ausführungsbeispielen durchzuführen.

Das System kann vorteilhaft einen Beschleunigungssensor umfassen, der mit der Auswerteelektronik gekoppelt ist und zur Bereitstellung eines Beschleunigungswertes in Reaktion auf ein Erdbeben eingerichtet ist

Ferner kann das System einen Energiespeicher umfassen, wobei die Auswerteelektronik mit in dem Energiespeicher gespeicherte Energie autark betrieben werden kann.

Die Auswerteelektronik kann außerdem eingerichtet sein, um den Energiespeicher mit frei verfügbarer Energie, beispielsweise aus Solarenergie, Windenergie oder Energy-Harvesting zu laden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden werden die Merkmale und Aspekte der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert, dabei zeigt:

1 ein vereinfachtes schematisches Flussdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel,

2 eine vereinfachtes Diagramm zur Erläuterung der Driftkompensation, und

3 eine vereinfachte Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Das Verfahren bzw. die Auswerteroutine gemäß einem Ausführungsbeispiel wird anhand des Flussdiagrams in 1 erläutert.

Das Verfahren beginnt in Schritt S1, in dem das System entweder initialisiert wird oder nach vorangegangener Durchführung des Verfahrens wieder zu Schritt S1 zurückkehrt. Die geschieht durch eine der Abbruchbedingungen, die nachfolgend erläutert werden und vorteilhaft zeitlich nach einer voreingestellten Messperiodendauer T0.

In Schritt S2 wird das Bolzensensorsignal erfasst. Insgesamt wird die im Flussdiagramm gemäß 1 dargestellte Auswerteroutine periodisch mit einer festgelegten Messperiodendauer T0 (wobei T0 generell variable ist) immer wieder durchgeführt, soweit es nicht zum vollständigen Abbruch kommt.

Ist das aktuelle Bolzensensorsignal in Schritt S2 erfasst, wird in Schritt S5 bestimmt, ob das Bolzensensorsignal in einem vorgegebenen Erfassungsbereich liegt. Liegt das Bolzensensorsignal nicht im Erfassungsbereich, wird in Schritt S3 ein Alarm ausgelöst. Danach wird in Schritt S4 die Auswertung abgebrochen.

Liegt das Bolzensensorsignal im Erfassungsbereich, wird in Schritt S6 das aktuelle Bolzensensorsignal abgespeichert. Dies kann beispielsweise in einem rollierenden bzw. umlaufenden Speicher erfolgen. Dass heißt, der Speicher kann so konfiguriert sein, dass eine begrenzte Anzahl (bspw. zwei oder mehr) von Bolzensensorsignalen gespeichert werden kann. Ist die maximale Anzahl erreicht, wird der Speicher wieder von vorne überschrieben.

Danach folgt Schritt S7, in dem generell festgestellt wird, ob ein Erdbeben vorliegt. Ist ein solches Signal, also ein Erdbebenanzeiger, nicht aktiviert, so wird zu Schritt S1 zurückgekehrt, also die Auswertungsroutine in Schritt S7 abgebrochen und mit Schritt S1 fortgefahren. Mit Schritt S1 oder S2 wird vorteilhaft erst nach Ablauf einer vollen vorbestimmten Messperiodendauer T0 fortgefahren. Ist der Erdbebenanzeiger aktiviert, liegt also ein Indikator für ein Erdbeben vor, so wird in Schritt S8 festgestellt, ob sich das Bolzensensorsignal verändert hat. Hat sich das Bolzensensorsignal nicht verändert, wird wieder zu Schritt S1 zurückgekehrt, also die Auswertungsroutine an dieser Stelle abgebrochen. Auch wird vorteilhaft der Ablauf einer Messperiodendauer abgewartet, bevor die Auswerteroutine von vorn beginnt.

Wenn sich das Bolzensensorsignal nach Auftreten eines Erdbebens zu stark verändert hat, wird in Schritt S9 ein Alarm ausgelöst, der anzeigt, dass der Bolzen defekt ist („Bolzenverbindung defekt“). Das Verfahren wird dann in Schritt S10 beendet.

Die Überprüfung des Bolzensensorsignals in Schritt S8 aber auch in einem separaten optionalen Schritt S11 kann derart ausgestaltet sein, dass eine Differenz zwischen dem aktuellen Bolzensensorsignal und dem oder einem zuletzt bzw. zuvor abgespeicherten Bolzensensorsignal bezüglich eines definierten Schwellwertes überprüft wird. Solange die Differenz kleiner als der festgelegter Schwellwert ist, wird die Routine in Schritt S8 abgebrochen und zu Schritt S1 zurückgekehrt. Sollte sich die Differenz außerhalb der festgelegten Grenzen durch den Schwellenwert befinden, wird in Schritt S9 ein Alarm ausgelöst („Bolzenverbindung defekt“). Das Verfahren wird dann in Schritt S10 beendet. Ähnlich kann auch in Schritt S11 verfahren werden.

Neben der Differenzbildung aus vorangegangenem und aktuellem Bolzensensorsignal kann die Differenz auch noch durch die jeweilige Messperiodendauer T0 geteilt werden.

Wie insbesondere durch Schritt S11 illustriert kann Innerhalb des Verfahrens fortwährend kontrolliert werden, wie sich die jeweils erfassten Bolzensensorsignale entwickeln. Wird dabei festgestellt, dass eine Differenz zwischen dem aktuellen Bolzensensorsignal und einem oder mehreren zuletzt abgespeicherten Bolzensensorsignalen (also zeitlich frühere Bolzensensorsignale) zu sehr verändert haben, kann ein Alarm „Bolzenverbindung gelockert“ ausgelöst werden. Diese Überprüfung kann vorzugweise darin bestehen, dass Differenzen zwischen zuvor abgespeicherten Bolzensensorsignalen und aktuellen Bolzensensorsignalen bestimmt werden. Weiter wird überprüft, ob diese Differenz oder Differenzen einen Schwellenwert überschreitet bzw. überschreiten. Die Differenz kann grundsätzlich durch die Messperiodendauer geteilt werden, um eine qualitative und quantitative Aussage über die zeitliche Veränderung zu erhalten. Dieser Quotient aus Differenz und Messperiodendauer kann zusätzlich ausgegeben bzw. ausgewertet werden. Hierdurch können akute Veränderungen an der Bolzenverbindung von „normalen“ Langzeitveränderungen (Drift) unterschieden werden. Insbesondere können die Bolzensensorsignale über einen längeren Zeitraum auf einen „normalen“ Drift hin ausgewertet werden, der in regelmäßigen Abständen kompensiert wird.

2 zeigt ein vereinfachtes Diagramm zur Erläuterung der Driftkompensation. Hier ist der zeitliche Verlauf eines Bolzensensorsignals BS über der Zeit unter der Berücksichtigung eines „normalen“ Drift dargestellt, der in regelmäßigen Abständen (T0, 2T0, 3T0 ...) kompensiert wird.

Beispielhaft werden die Bolzensensorsignale BSi bis BSi+4 zu Zeitpunkten 0, T0, 2T0, 3T0 und 4T0 erfasst. Dabei ist T0 die Messperiodendauer. Diese kann, wie zuvor beschrieben angepasst werden. Aufgrund von Driften oder Kriecheffekten erhöhen sich die Werte langsam innerhalb der Messperiodendauer T0. Zunächst wird davon ausgegangen, dass der jeweils letzte Wert immer wieder der Nulllinie (Amplitude BS) entspricht. Der jeweils vorangegangene Wert BSi dient damit als Referenz für den darauf folgenden Wert BSi+1. Dadurch wird bereits eine Kompensation von Kriecheffekten und Driften erzielt. Ferner können aufgrund des Verhaltens der Bolzensensorsignale über einen gewissen Zeitraum auch Vorhersagen über ein normales Driftverhalten gemacht werden. Dieses Verhalten kann dann der Auswertung bezüglich eines Erdbebens zugrundegelegt werden. Insbesondere kann durch die Teilung der Differenz (BSi+1 – BSi) mit der Messperiodendauer T0 (wobei T0 generell variable sein kann) zeitlich normiert werden. So kann ein auffälliges Verhalten auch bei variabler Messperiode besser bewertet werden.

Generell kann der Erdbebenanzeiger auf einem Beschleunigungssensor basieren, der beispielsweise am oder im Bolzensensor angeordnet ist. Dieser Beschleunigungssensor kann eine Beschleunigung in eine, zwei oder drei vorzugsweise zueinander orthogonalen Richtungen messen. Entsprechend ergibt sich ein Beschleunigungsvektor. Wenn einer, mehrere oder alle Werte dieses Beschleunigungsvektors einen definierten Grenzwert, bspw. in Form einer Amplitude des Beschleunigungsvektors überschreiten, wird dadurch ein Erdbeben als äußerst wahrscheinlich bzw. gegeben erkannt und entsprechend wird der Erdbebenanzeiger aktiviert (Schritt S7). Es ist ebenfalls möglich, dass in Schritt S7 ein Erdbebenanzeiger von einem externen Signalgeber bereitgestellt wird. Das Erdbebensignal kann dann mittels eines Datenbusses oder mittels eines Netzwerkes, insbesondere eines mobilen Netzwerkes, an die Auswertungsschaltung übermittelt werden. Sobald ein solches Signal empfangen wird, kann der Erdbebenanzeiger aktiviert werden und die Routine kann mit Schritt S8 fortgesetzt werden.

Das Überprüfen, ob ein Erdbeben eingetreten ist, kann auch beide beschriebenen Alternativen kombinieren. Der Erdbebenanzeiger kann dabei dann aktiviert werden, wenn zumindest eines der Verfahren bzw. eine der Vorrichtungen, also die Erfassung und Auswertung eines Beschleunigungswertes oder die Auswertung eines Signals eines externen Signalgebers, ein Erdbeben erkennt. Auch möglich ist, dass der Erdbebenanzeiger nur dann aktiviert wird, wenn beide Verfahren ein Erdbeben erkennen.

3 ist eine vereinfachte Darstellung eines Systems 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das System 100 umfasst mindestens einen Bolzensensor 1 und eine Auswerteelektronik 2. Ferner ist ein Bolzen 3 dargestellt und eine nicht weiter relevante Vorrichtung 6, in der der Bolzen 3 befestigt ist. Der Bolzensensor 1 ist hier in Form einer Unterlegscheibe ausgeführt, in der sich Elemente befinden, welche bspw. Kräfte in axiale Richtung AX erfassen. Das Bolzensensorsignal wäre dann eine Funktion der auftretenden axialen Kräfte zwischen dem Bolzen und der Vorrichtung 6. Ebenfalls nur schematisch dargestellt ist eine Auswertungselektronik 2, die sich vorteilhaft teilweise oder vollständig im Bolzensensor 1 befindet. In anderen Ausgestaltungen könnte sich die Auswerteelektronik 2 auch außerhalb des Bolzensensors 1 befinden. Die Auswerteelektronik 2 ist vorteilhaft so ausgestaltet, dass sie das zuvor beschriebene Verfahren bzw. die Auswerteroutine durchführen kann. Die Auswerteelektronik 2 kann einen Prozessor, einen Speicher und andere Komponenten enthalten. Sie kann fest programmiert oder fest verdrahtet sein.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist außerdem ein Beschleunigungssensor 5 vorgesehen, der beispielhaft im Bolzensensor 1 angeordnet ist. Alternativ könnte dieser Beschleunigungssensor 5 auch am Bolzensensor angeordnet sein. Der Beschleunigungsensor 5 liefert einen Beschleunigungsvektor (elektrisches Signal) an die Auswerteelektronik 2. Anhand des Beschleunigungsvektors kann detektiert werden, ob ein Erdbeben aufgetreten ist.

Ferner kann die Auswerteelektronik 2 ausgestaltet sein, eine Nachricht, die einen der Alarme umfasst, beispielsweise mittels Netzwerkinfrastruktur und/oder Nachrichtenbus an einen Nachrichtenempfänger zu versenden. Außerdem könnte über ein Netzwerk oder einen Bus auch ein Erdbebenindikator von einem Signalgeber 7 an die Auswertelektronik 2 übermittelt werden.

Die Auswerteelektronik 2 oder der Bolzensensor 1 kann vorteilhaft einen Energiespeicher 4 umfassen, wobei die Auswerteelektronik 2 mit der im Energiespeicher 4 gespeicherte Energie autark betrieben werden kann.

Die Auswerteelektronik 2 kann ferner geeignet sein, den Energiespeicher 4 mit frei verfügbarer Energie, beispielsweise aus Solarenergie, Windenergie oder durch Energy-Harvesting zu laden.

Das Verfahren bzw. das System kann ferner um einen absoluten Alarmschwellenwert ergänzt werden, der dafür sorgt, dass auch ein langsames Losrütteln einer Schrauben- bzw. Bolzenverbindung detektiert werden kann bzw. für einen Alarm sorgen, bevor das Messsignal die Grenzen des Messbereichs der nachfolgenden Elektronik erreicht bzw. verlässt.

Ferner kann insbesondere zur Driftprognose die Differenz zwischen gespeichertem und aktuellem Signal ausgewertet werden, die dann durch die Messperiode geteilt wird. Diese Werte geben ein Indiz für einen Frühausfall, so dass eine vorsorgliche Wartung erfolgen kann. Durch eine variable Periode im Auswertealgorithmus kann beispielsweise der Energieverbrauch des Systems reduziert werden. Andererseits kann der Informationsgehalt erhöht werden, wenn beispielsweise bei leichten Erdstößen die Messfrequenz erhöht wird.

Bezugszeichenliste

1
Bolzensensor
2
Auswerteelektronik
3
Bolzen
4
Energiespeicher
5
Beschleunigungssensor
6
Vorrichtung
7
Signalgeber
100
System
AX
Axiale Richtung
T0
Messperiodendauer
BSi
Bolzensensorsignal
S1...S11
Schritte des Verfahrens