[0001] Die Erfindung betrifft ein System zur Überprüfung eines Substrats auf Feuchtigkeitseinbrüche. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Systems und ein für den vorgenannten Zweck geeignetes Verfahren.
[0002] Im Strassenbau, bei Brücken, bei Trassen für Schienenfahrzeuge und dergleichen Anwendungen besteht immer die Gefahr, dass die Oberfläche beschädigt wird oder sich Risse bilden, durch welche Feuchtigkeit in den Fahrbahnaufbau oder in den Trassenunterbau eindringen kann. Durch den ständigen Temperaturwechsel, insbesondere durch Frost, kommt es an solchen Schadstellen zu grossflächigen Frostaufbrüchen oder gar zu Korrosionen an Strukturmaterialien. Jedes Jahr müssen daher für die Sanierung dieser Schäden an Strassen, Brücken, Trassen und dergleichen enorme Beträge investiert werden.
Die laufenden grossflächigen Reparaturen führen auch zu Beeinträchtigungen des Strassen- und Schienenverkehrs durch Baustellen und erhöhen die Unfallgefahr.
[0003] Auch bei Hausfassaden kann es baubedingt oder infolge mangelhafter Verputzarbeiten oder wegen mit der Zeit durch Untergrundveränderungen auftretenden Spannungen im Gemäuer zu feinen Rissen in der Aussenhaut von Gebäuden kommen. Diese feinen Risse sind vorerst kaum sichtbar, ermöglichen es aber der Feuchtigkeit unter den Verputz einzudringen. Durch die witterungsbedingten Temperaturunterschiede, insbesondere durch Frost, aber auch durch die korrosive Wirkung der eindringenden Feuchtigkeit kann es dann zu grossflächigen Schäden kommen, die eine aufwändige Sanierung erforderlich machen, die für den Besitzer mit hohen Kosten verbunden ist.
Bei Flachdächern mit oder ohne zusätzliche Begrünung besteht gleichfalls eine grosse Gefahr, dass bei Beschädigungen der Aussenhaut Feuchtigkeit eindringt, die zu Beschädigungen der Dachkonstruktion führen kann.
[0004] Bei speziellen Lagerbehältern für aggressive und/oder korrosive Flüssigkeiten, die nicht in die Umwelt gelangen sollen, können sich im Lauf der Zeit in den Beschichtungen der Tankinnenwandungen Schadstellen bilden, an denen die Flüssigkeit in das Strukturmaterial eindringen kann. Dies kann zu Beschädigungen der Tankinnenwandungen und zu Beeinträchtigungen der Rückhaltefunktion führen.
[0005] Bei all den vorgenannten und ähnlichen Anwendungen besteht daher ein grosses Interesse, einen Feuchtigkeitseinbruch rechtzeitig festzustellen.
Dann kann die im Allgemeinen noch auf einen kleinen Bereich lokalisierte schadhafte Stelle festgestellt und repariert werden, bevor es zu grösseren Frostaufbrüchen, zu Korrosionsschäden oder dergleichen Beschädigungen des Substrats und des Strukturmaterials kommen kann, die eine aufwändige Grosssanierung erforderlich machen.
[0006] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zu schaffen, Feuchtigkeitseinbrüche in Substrate wie Strassenfahrbahnen, Schienentrassen, Brücken, Hauswände, Flachdächer, Wandungen von Lagerbehältern und dergleichen frühzeitig zu erkennen, damit rechtzeitig Gegenmassnahmen getroffen werden können.
[0007] Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem System zur Überprüfung eines Substrats auf Feuchtigkeitseinbrüche mit den im Patentanspruch 1 angeführten Merkmalen.
Die zugehörige Verwendung des Systems und ein zugehöriges erfindungsgemässes Verfahren weisen die in den unabhängigen Verwendungs- bzw. Vorrichtungsansprüchen aufgelisteten Verfahrensschritte auf. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche der jeweiligen Kategorie.
[0008] Die Erfindung schlägt ein System zur Überprüfung eines Substrats auf Feuchtigkeitseinbrüche vor, welches wenigstens zwei elektrische Leiter, die in einem Abstand von bis zu einigen Zentimetern, beispielsweise bis zu 5 cm, vorzugsweise 1 mm bis 10 mm voneinander, vorzugsweise parallel verlaufend in das elektrisch nicht leitfähige Substrat eingebettet und im Normalfall gegenüber in der Umgebung des Substrats auftretender Feuchtigkeit abgeschirmt sind, und eine Prüfeinrichtung umfasst,
die über eine am Substrat vorgesehene Schnittstelle mit den beiden elektrischen Leitern verbindbar ist. Die Prüfeinrichtung ist derart ausgebildet, dass wenigstens eine elektrischen Messgrösse erfassbar ist, die einen Rückschluss auf einen Feuchtigkeitseinbruch im Bereich der elektrischen Leiter erlaubt, und bei Detektion eines Feuchtigkeitseinbruchs eine Warninformation generierbar ist.
[0009] Das System gemäss der Erfindung erlaubt es, einen Feuchtigkeitseinbruch in ein Substrat, beispielsweise eine Strassenfahrbahn oder eine Schienentrasse, ein Flachdach oder eine Hauswand, die Wandung eines Behälters und dergleichen mehr, frühzeitig zu erkennen. Ein Sensor in der Form von wenigstens zwei elektrischen Leitern ist in das Substrat eingebettet und im Normalfall gegenüber der Umgebung abgeschirmt.
Bei Fahrbahnen und Brücken wird der Sensor beispielsweise auf dem Fahrbahnunterbau angeordnet, bevor der Deckbelag aufgebracht wird. Bei Tanks kann der Sensor unter einer Schutzbeschichtung angeordnet sein. Der Sensor kann dabei geradlinig oder in gekrümmten Bahnen verlaufend verlegt sein. Der Abstand der elektrischen Leiter ist derart gewählt, dass im Normalfall kein Kurzschluss auftreten kann, bei Feuchtigkeitseinbruch jedoch eine elektrische Verbindung geschaffen wird. Die Prüfeinrichtung ist über eine Schnittstelle mit den elektrischen Leitern in der Regel permanent verbunden oder gemäss einer Prüfvorschrift anschliessbar. Die Prüfeinrichtung ist zur Bestimmung wenigstens einer elektrischen Messgrösse ausgebildet, welche einen Rückschluss auf einen Feuchtigkeitseinbruch in das Substrat im Bereich der elektrischen Leiter erlaubt.
Wird von der Prüfeinrichtung ein Feuchtigkeitseinbruch detektiert, dann erzeugt die Prüfeinrichtung einer Warninformation. Diese kann beispielsweise ein akkustisches oder visuelles Alarmsignal sein. Ist die Prüfeinrichtung mit einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage verbunden, kann die Warninformation automatisch auf einer Anzeige ausgegeben werden. Die Prüfeinrichtung kann aber auch derart ausgebildet sein, dass bei Detektion eines Feuchtigkeitseinbruchs beispielsweise eine bestimmte Telefonnummer angewählt und eine vorbereitete Nachricht übermittelt wird. Die Übermittlung kann beispielsweise auch als SMS oder in ähnlicher Form erfolgen. Die Prüfeinrichtung kann batteriegestützt oder vom Festnetz versorgt sein. Das erfindungsgemässe System zur Überprüfung eines Substrats auf Feuchtigkeitseinbrüche ist sehr einfach und kostengünstig im Aufbau.
Der Sensor besteht im einfachsten Fall nur aus zwei elektrischen Leitern, die mit einer Schnittstelle verbunden sind. Die Prüfeinrichtung ist beispielsweise in Anlehnung an die Feuchtigkeits- und Temperaturdetektoren der Serie Ecolog aufgebaut, die von der Anmelderin angeboten werden.
[0010] Insbesondere für Anwendungen im Strassen- oder Trassenbau für Schienen, bei Brücken aber auch bei Flachdächern erweist es sich von Vorteil, wenn die elektrischen Leiter in einem bandartigen Träger angeordnet sind, der gegenüber einer den Feuchtigkeitseinbruch verursachenden Substanz beständig und durchlässig ist. Indem die elektrischen Leiter in den bandartigen Träger eingewebt sind, ist ihr Abstand voneinander fixiert.
Das Verlegen der elektrischen Leiter beschränkt sich auf das Verlegen des bandartigen Trägers, der beispielsweise von einer Rolle abgewickelt werden und bei Erreichen der gewünschten Länge einfach abgeschnitten werden kann. Das bandartige Trägermaterial ist gegenüber der die Feuchtigkeit verursachenden Substanz beständig und durchlässig. In der Regel handelt es sich bei der Substanz um ein wässriges Medium bzw. um Wasser.
[0011] Gerade bei wässrigen Medien bzw. bei Wasser erweist es sich als vorteilhaft, wenn der bandartige Träger hygroskopisch ist. Dadurch werden auch kleine Feuchtigkeitsmengen vom Trägermaterial angezogen und können detektiert werden. Auf diese Weise kann ein Feuchtigkeitseinbruch bereits im Anfangsstadium zuverlässig erfasst werden.
[0012] Das Gewebeband ist aus einem fasrigen Material hergestellt.
Insbesondere handelt es sich dabei um Textilfasern, wie beispielsweise Nylon- oder Baumwollfasern oder um Mineralfasern, beispielsweise Glasfasern, oder um eine Fasergemisch. Für viele Anwendung erweist es sich von Vorteil, wenn das Gewebeband aus einer Mineralfaser besteht. Die Mineralfasern werden dabei beispielsweise nach ihrer Hitzebeständigkeit, beispielsweise für Anwendungen im Fahrbahn- oder Trassenbau, aber auch bei Flachdächern, ausgewählt. Ein weiterer Vorteil von Mineralfasern ist die im Allgemeinen fehlende elektrische Leitfähigkeit, so dass die eingewebten elektrischen Leiter im Normalzustand voneinander elektrisch isoliert sind.
[0013] In einer Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Sensor aus mehr als zwei elektrischen Leitern besteht.
Die elektrischen Leiter sind alle mit der am Substrat vorgesehenen Schnittstelle verbunden und jeweils wenigstens paarweise ansteuerbar. Die Verbindung erfolgt mit Vorteil über ein elektrisch isoliertes und vorzugsweise wasserabstossendes Leiterverbindungsstück, um Randeinflüsse von den Schnittstellen zu verhindern. Indem mehrere elektrische Leiter vorgesehen sind, können durch verschiedene Kombinationen der Leiter miteinander von der Prüfeinrichtung Kontrollmessungen durchgeführt werden, um das Ereignis eines Feuchtigkeitseinbruchs zuverlässig zu bestimmen und fehlerhafte Alarmierungen gänzlich auszuschliessen.
[0014] Zweckmässigerweise ist der Sensor kein Einwegsensor sondern sind die elektrischen Leiter gegenüber der den Feuchtigkeitseinbruch verursachenden Substanz beständig.
Das heisst für die üblichen Anwendungen als Wassersensor, dass für die elektrischen Leiter Materialien gewählt werden, die insbesondere korrosionsbeständig sind. Für Spezialanwendungen, wie beispielsweise die Überwachung der beschichteten Wandungen von Lagerbehältern für Öl oder andere Substanzen, ist eine Beständigkeit gegenüber den gelagerten Substanzen ein wesentliches Auswahlkriterium.
[0015] In einer zweckmässigen Ausführungsvariante der Erfindung ist die von der Prüfeinrichtung zu bestimmende elektrische Grösse der elektrische Leitwert bzw. der elektrische Widerstand. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Schwellwertmessung mit digitaler Auswertung oder um eine Zustandsauswertung handeln.
In einem ideal isolierenden Substrat ist der zwischen den beiden elektrischen Leitern gemessene Leitwert üblicherweise gleich Null oder sehr klein bzw. ist der elektrische Widerstand unendlich gross bzw. sehr gross. Im Fall eines Wassereinbruchs verändert sich der Leitwert sprunghaft auf einen Wert, der deutlich grösser als Null ist, bzw. der elektrische Widerstand verringert sich und erreicht eine endliche Grösse. Diese Veränderung gegenüber dem Normalzustand wird detektiert. Bei schwach leitfähigen Substraten weist der Leitwert im Normalzustand einen gewissen Wert auf bzw. wird zwischen den beiden Leitern ein endlicher Widerstand gemessen.
Bei Vorliegen einer Veränderung der beobachteten elektrischen Messgrösse wird die Warninformation erzeugt.
[0016] Es kann vorgesehen sein, dass die Prüfeinrichtung nach einem vorgeschriebenen Prüfschema in periodischen Abständen an die Schnittstelle zu den elektrischen Leitern angeschlossen wird, um die Messung durchzuführen. Vorzugsweise ist die Prüfeinrichtung jedoch permanent über die Schnittstelle mit den elektrischen Leitern verbunden. Dann wird in vorgebbaren Prüfintervallen die wenigstens eine elektrische Messgrösse bestimmt und mit einem vorgebbaren Schwellenwert verglichen. Bei Über- bzw. Unterschreiten des Schwellenwertes wird die Warninformation generiert. Die permanente Anordnung des System weist den Vorteil auf, dass eine lückenlose Überwachung des Substrats auf Feuchtigkeitseinbrüche ermöglicht ist.
Bei Anwendungen im Strassen-oder im Trassenbau kann beispielsweise die vorhandene Infrastruktur für die Energieversorgung und für die Daten- und Informationsübermittlung benutzt werden.
[0017] Die Einfachheit des Sensors erlaubt die Anpassung der Länge des zu überwachenden Substrats an die vorhandene Infrastruktur. So kann der Sensor abschnittweise beispielsweise in Längen von 100 m bis 3 km vorgesehen sein. Am Anfangs- und/oder Endabschnitt des Substrats ist jeweils eine Schnittstelle für die Prüfeinrichtung vorgesehen, an welche die Prüfeinrichtung anschliessbar bzw. permanent angeschlossen ist. Bei Fahrbahnen von Autobahnen können die Schnittstellen beispielsweise im Bereich der Notrufsäulen angeordnet sein.
Dort sind eine Energieversorgung und ein Zugang zu einer fernmeldlichen Übertragung einer allfälligen Warninformation an eine Zentrale bereits vorhanden.
[0018] In der Grundausstattung umfasst das System den aus wenigstens zwei elektrischen Leitern bestehenden Sensor und die Prüfeinrichtung die vorteilhaft permanent mit den Leitern verbunden ist. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung umfasst das System ein Prüfgerät, welches bei Bedarf parallel zur Prüfeinrichtung an die am Substrat vorgesehene Schnittstelle anschliessbar und mit den elektrischen Leitern verbindbar ist. Das Prüfgerät ist zur Lokalisierung des Ortes des Feuchtigkeitseinbruches ausgebildet. Dabei basiert das Messprinzip des Prüfgeräts beispielsweise auf dem Prinzip der Laufzeitmessung eines aufgeprägten Impulses.
Dabei wird die Lauf dauer des am Impedanzsprung an der Fehlerstelle reflektierten Impulses gemessen und daraus auf den Ort der Fehlerstelle zurückgeschlossen. Derartige Messgeräte sind an sich bereits aus der Elektrotechnik als Kabelprüfgeräte zur Suche von Fehlern bei Elektrokabeln bekannt. Bei der erfindungsgemässen Anwendung eines derartigen Messgeräts wird jedoch nicht der Ort eines Fehlers in den elektrischen Leitern bestimmt, sondern es wird ein Fehler im die elektrischen Leiter umgebenden Substrat ausgemessen und lokalisiert.
[0019] Das erfindungsgemässe System eignet sich insbesondere für die frühzeitige Feststellung von Feuchtigkeitseinbrüchen, insbesondere von Wassereinbrüchen, in korrosionsgefährdeten und/oder frostschadengefährdeten Substraten.
Die Substrate können beispielsweise Abschnitte einer Fahrbahn oder einer Trasse für Schienenfahrzeuge oder dergleichen sein. Dabei ist der Sensor in die Fahrbahn bzw. die Trasse eingebettet. Die Schnittstellen für den Anschluss der Prüfeinrichtung sind beispielsweise in Abständen von 1 km bis 3 km am Fahrbahn- bzw. am Trassenrand angeordnet. Üblicherweise sind die Prüfeinrichtungen permanent an die Schnittstellen angeschlossen, damit die Überwachung laufend erfolgen kann.
[0020] Das erfindungsgemässe Verfahren zur Überprüfung eines Substrats auf Feuchtigkeitseinbrüche ist einfach durchführbar. Die Aufwendungen bestehen im Wesentlichen nur darin, dass ein Sensor, der permanent in das zu untersuchende Substrat eingebettet ist und im Normalfall gegenüber Feuchtigkeit abgeschirmt ist, mit einer Prüfeinrichtung überwacht wird.
Die Prüfeinrichtung ist über eine am Substrat vorgesehene Schnittstelle üblicherweise ständig mit dem Sensor verbunden und steuert diesen in vorgebbaren Prüfintervallen an. Dabei wird wenigstens eine elektrische Messgrösse bestimmt, die Rückschlüsse auf einen Feuchtigkeitseinbruch im Bereich des Sensors erlaubt. Der gemessene Werkt der elektrischen Messgrösse wird mit einem vorgebbaren Schwellenwert verglichen. Bei einer Über- bzw. Unterschreitung des Schwellenwertes wird von der Prüfeinrichtung eine Warninformation generiert. Die für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens erforderlichen Komponenten sind einfach zusammenstellbar und erfordern keine grossen Investitionen.
Das Verfahren eignet sich für eine sparadische Überprüfung gemäss einem Prüfkonzept genauso wie für eine permanente Überwachung.
[0021] Besonders zweckmässig und kostengünstig lässt sich das Verfahren durchführen, wenn als Sensor wenigstens zwei elektrische Leiter eingesetzt werden, die in einem Abstand von bis zu einigen Zentimetern, beispielsweise bis zu 5 cm, vorzugsweise 1 mm bis 10 mm voneinander, vorzugsweise parallel verlaufend in das elektrisch nicht leitfähige Substrat eingebettet Im Normalfall sind die elektrischen Leiter dann gegenüber in der Umgebung des Substrats auftretender Feuchtigkeit abgeschirmt.
Die Prüfeinrichtung, die über eine am Substrat vorgesehene Schnittstelle mit den beiden elektrischen Leitern verbunden ist, ermöglicht beispielsweise die Bestimmung des elektrischen Leitwerts bzw. des elektrischen Widerstands der angesteuerten elektrischen Leiter. Bei Messung eines von der Norm abweichenden Leitwerts bzw.
Widerstands wird die Warninformation generiert.
[0022] Bei der Verwendung eines Sensors, der mehr als zwei elektrische Leiter umfasst, können beispielsweise durch verschiedene paarweise Kombinationen der ausgemessenen elektrischen Leiter Fehler in der Messroutine erkannt und vermieden werden.
[0023] Wenn die elektrischen Leiter in einen streifenförmigen Träger eingewebt sind, der vorzugsweise aus einem mineralischen Gewebe besteht, welches feuchtigkeitsdurchlässig und vorzugsweise hygroskopisch ist, ist die Verlegung der elektrischen Leiter in das Substrat erleichtert.
Beim Bau einer Fahrbahn oder einer Trasse wird zur Erstellung des Systems beispielsweise der mit den Leitern versehene Streifen auf die Unterfahrbahn aufgebracht, bevor der heisse Asphalt darüber gegossen wird.
[0024] Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt auch eine Fernalarmierung, indem die von der Prüfeinrichtung bei Detektion eines Feuchtigkeitseinbruchs automatisch generierte Warninformation über Telekommunikationseinrichtungen an eine Warnzentrale weitergeleitet wird.
Dazu ist beispielsweise die Prüfeinrichtung mit einem automatischen Wählsystem ausgestattet, welches eine zuvor eingespeicherte Telefonnummer anwählt und über das Fernmeldenetz die generierte Warninformation übermittelt.
[0025] Nachdem in einem ersten Schritt ein Feuchtigkeitseinbruch in das Substrat festgestellt wurde, kann in einem zweiten Schritt der Ort des Feuchtigkeitseinbruchs lokalisiert werden. Dazu wird ein höher ortsauflösendes Messgerät parallel zu der Prüfeinrichtung mit dem in das Substrat eingebetteten Sensor verbunden und der Ort des Wassereinbruchs detektiert.
[0026] In einer Ausführungsvariante der Erfindung wird für die Lokalisierung des Feuchtigkeitseinbruchs ein Tester für metallische Kabel eingesetzt, der beispielsweise auf der Basis der Laufzeitmessung von Impulsen betrieben wird.
Der Tester misst die Laufzeit, die ein eingeprägter und am Impedanzsprung der Fehlerstelle reflektierter Impuls für den Hin- und Rückweg benötigt und errechnet daraus den Ort des Feuchtigkeitseinbruchs. Durch eine geeignete Modellierung des eingeprägten Impulses kann auch über die Fehlstelle hinweg gemessen werden. Auf diese Weise können auch zwei oder mehrere Fehlstellen hintereinander lokalisiert werden. Andererseits kann der Tester aber auch an die Schnittstelle der anderen Enden der elektrischen Leiter angeschlossen werden, um aus der dort gemessenen Laufzeit darauf zurück zu schliessen, ob es sich um einen oder um zwei verschiedene Bereiche eines Feuchtigkeitseinbruchs handelt.
[0027] Das erfindungsgemässe Verfahren bietet sich insbesondere für die laufende Überwachung von Strassenfahrbahnen oder Trassen für Schienenfahrzeuge an.
In diesem Fall sind die elektrischen Leiter mit Vorteil in ein Gewebeband eingewebt. Das Gewebeband mit den elektrischen Leitern ist feuchtigkeitsdicht in die Fahrbahn bzw. in die Trasse eingebettet. Die Anschlussschnittstellen für die Prüfeinrichtungen sind am Rand der Fahrbahn bzw. der Trasse angeordnet. Die Prüfeinrichtung ist mit Vorteil permanent mit den Schnittstellen verbunden und steuert den Sensor in vorgebbaren Intervallen an. Bei Autobahnen können die Prüfeinrichtungen beispielsweise im Abstand der bereits vorhandenen Notrufsäulen angeordnet werden. Dies hat den Vorteil, dass die dort vorhandene Infrastruktur, insbesondere Energieversorgung, genutzt und ein direkter Anschluss in das Fernmeldenetz besteht.
Die moderne Mobilfunktechnologie ermöglicht aber auch den Einsatz batteriegestützter Systeme, die mit Mobilfunkanlagen in Verbindung stehen, um nötigenfalls die generierte Warninformation zu übermitteln.
[0028] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielsweise Variante des erfindungsgemässen Systems unter Bezugnahme auf die nicht massstabsgetreue Zeichnung.
[0029] Die einzige schematische Zeichnung, die auch zur Illustration des erfindungsgemässen Verfahrens dient, zeigt einen Abschnitt einer Strassenfahrbahn 1, die mit einem erfindungsgemässen System zur Überprüfung eines Substrats auf Feuchtigkeitseinbrüche ausgestattet ist. Die Strassenfahrbahn 1 ist dabei ohne Deckbelag aus Asphalt oder Beton dargestellt.
Die Darstellung zeigt, dass auf die Fahrbahn 1 ein Sensor 2 aufgebracht ist, der gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel 4 elektrische Leiter 3, 4, 5, 6 umfasst. Grundsätzlich kann der Sensor 2 auch noch mehr oder auch weniger elektrische Leiter umfassen, solange ein Minimum, von zwei elektrischen Leitern gewährleistet ist. Die elektrischen Leiter 3-6 sind im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet und können geradlinig oder gekrümmt verlaufend verlegt sein. Sie weisen voneinander einen Abstand d auf, der bis zu einigen Zentimetern, beispielsweise bis zu etwa 5 cm betragen kann. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung beträgt der Abstand der elektrischen Leiter 3-6 etwa 1 mm bis etwa 10 mm. Die elektrischen Leiter 3-6 sind bei der fertigen Fahrbahn in den Deckbelag eingebettet.
Dadurch sind sie im Normalfall auch gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen abgeschirmt. Im Normalfall sind die elektrischen Leiter voneinander auch im Wesentlichen elektrisch isoliert, da der Deckbelag üblicherweise elektrisch nicht oder nur geringfügig leitfähig ist.
[0030] Es erweist sich von Vorteil, wenn die elektrischen Leiter 3-6 in ein bandartiges Gewebe, das vorzugsweise aus einer mineralischen Faser besteht, eingewebt sind. Dadurch ist die räumliche Beziehung der elektrischen Leiter zueinander festgelegt. Insbesondere bei kleinen Abständen der elektrischen Leiter voneinander ist durch die Einbindung in das Gewebe die Gefahr einers Kurzschlusses der Leiter untereinander zuverlässig verhindert. Das Gebewebeband weist beispielsweise eine Breite von 30 mm bis 50 mm auf. Es kann aufgerollt und dadurch einfach gelagert werden.
Zur Herstellung des Systems wird einfach die gewünschte Länge vom Band abgerollt und auf die Unterfahrbahn verlegt. Das Gewebeband ist feuchtigkeitsdurchlässig und besteht aus einer mineralischen Faser, die vorzugsweise hygroskopisch ist, damit auch geringe Mengen von Feuchtigkeit zu den elektrischen Leitern transportiert werden.
[0031] An ihren Enden sind die elektrischen Leiter 3-6 mit einer am Fahrbahnrand angeordneten Schnittstelle 7 verbunden. Die Schnittstelle 7 ist als ein fester Bestandteil der Fahrbahninstallation ausgebildet und kann bei Autobahnen beispielsweise im Abstand der ohnehin vorgesehenen Notrufsäulen angeordnet sein. Ganz allgemein können die Schnittstellen in einem Abstand von 100 m bis 3 km angeordnet sein. Die angegebenen Längen entsprechen dann auch den Längen der in aufeinander folgende Fahrbahnabschnitte eingebetteten elektrischen Leiter 3-6.
In der Fig. ist nur ein Ende der elektrischen Leiter 3-6 an eine Schnittstelle 7 angeschlossen. Es versteht sich, dass auch das zweite Ende mit einer analog ausgebildeten Schnittstelle versehen sein kann. Für die Funktion des erfindungsgemässen Systems ist die zweite Schnittstelle jedoch keine Voraussetzung; es reicht auch, wie dargestellt, eine einzige Schnittstelle 7 pro Fahrbahnabschnitt 1 aus. Wie in der Darstellung angedeutet ist, sind die einzelnen elektrischen Leiter 3-6 über ein Leiterverbindungsstück 12 mit der am Fahrbahnrand angeordneten Schnittstelle 7 verbunden. Das Leiterverbindungsstück 12 umfasst eine gleich grosse Anzahl von Leitern wie der Sensor 2. Diese sind isoliert und vorzugsweise in eine wasserabstossende Matrix eingebettet.
Dadurch ist sichergestellt, dass die Messergebnisse des interessierenden Fahrbahnabschnitts 1 nicht durch Randeffekte der Schnittstellen 7 bzw. der Leiterverbindungsstücke 12 beeinflusst werden. Im Fall der Fahrbahn handelt es sich beispielsweise um teflonisierte elektrische Leiterabschnitte. Diese halten auch den bei der Fahrbahnerstellung auftretenden hohen Temperaturen stand.
[0032] Die Schnittstelle 7 dient zum Anschluss einer Prüfeinrichtung 8, die zur Bestimmung wenigstens einer elektrischen Messgrösse ausgebildet ist, aus der auf einen Feuchtigkeitseinbruch in den Bereich der elektrischen Leiter 3-6 zurückgeschlossen werden kann.
Beispielsweise handelt es sich bei der Prüfeinrichtung 8 um ein Messgerät, welches den elektrischen Leitwert bzw. den elektrischen Widerstand zwischen einem elektrischen Leiterpaar bestimmt und aus der Veränderung gegenüber einem Normalwert auf einen Feuchtigkeitseinbruch in den Bereich der elektrischen Leiter zurück schliesst. Im Normalfall sind die elektrischen Leiter 3-6 voneinander elektrisch isoliert. Somit misst die Prüfeinrichtung 8 zwischen zwei elektrischen Leitern 3-6 einen elektrischen Leitwert gleich Null bzw. einen unendlich grossen elektrischen Widerstand. Im Fall eines gering leitfähigen Substrats ist der Leitwert von Null verschieden bzw. weist der elektrische Widerstand einen sehr hohen, aber endlichen Wert auf.
Gelangt Feuchtigkeit in den Bereich der elektrischen Leiter 3-6, verändert sich der elektrische Leitwert bzw. der elektrische Widerstand zwischen zwei Leitern. Aus dieser Änderung der elektrischen Messgrösse kann auf einen Feuchtigkeitseinbruch zurückgeschlossen werden. Im Regelfall reicht dazu ein Sensor 2 mit nur zwei elektrischen Leitern aus. Ein Sensor 2 mit mehr als zwei elektrischen Leitern, beispielsweise mit vier elektrischen Leitern 3-6, weist den Vorteil auf, dass der Leitwert bzw. der elektrische Widerstand zwischen verschiedenen Leiterpaaren bestimmt und die Messwerte miteinander verglichen werden können.
Dadurch können Fehlmessungen und Fehlinterpretationen der Messergebnisse, beispielsweise infolge eines Leiterbruches, vermieden werden.
[0033] Eine Leitwertbestimmung kann daher beispielsweise durch eine Schwellwertmessung mit digitaler Auswertung oder durch eine Zustandsauswertung erfolgen. Ein Leitwert gleich Null bzw. ein sehr tiefer Leitwert bedeutet, dass die betrachteten Leiter ideal voneinander isoliert sind und die Umgebung der elektrischen Leiter trocken ist. Ein Leitwert, der deutlich von Null verschieden ist, deutet auf einen Feuchtigkeitseinbruch hin. Oft erweist es sich als zweckmässig, für die betrachtete elektrische Messgrösse in Abhängigkeit des Substrats einen Schwellenwert zu definieren.
Erst wenn der Schwellenwert über- bzw. unterschritten wird, schliesst die Prüfeinrichtung 8 auf das Vorliegen eines Feuchtigkeitseinbruches im Bereich der elektrischen Leiter und generiert eine Warninformation. Dazu ist die Prüfeinrichtung 8 beispielsweise an eine akustische oder an eine optische Alarmeinrichtung 9 angeschlossen, die bei Feuchtigkeitseinbruch durch die von der Prüfeinrichtung 8 generierte Warninformation aktiviert wird. In einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Systems ist die Prüfeinrichtung mit einer Wähleinrichtung ausgestattet. Dann kann die Warninformation auch über ein Fernmeldenetz 10 weitergegeben werden. Beispielsweise kann auf diese Weise eine SMS Nachricht oder eine zuvor abgespeicherte gesprochene Nachricht an eine Alarmzentrale (EMail, Efax oder Handy) übermittelt werden.
Die Verbindung über ein Fernmeldenetz erlaubt es auch, die Prüfeinrichtung 8 fernabzufragen. Eine dafür geeignete Prüfeinrichtung 8 ist beispielsweise nach der Art der von der Anmelderin vertriebenen Datenlogger des Typs Ecolog ausgebildet. Die Prüfeinrichtung 8 ist vorzugsweise permanent mit der Schnittstelle verbunden. Dadurch kann der Fahrbahnabschnitt permanent überwacht werden, wobei die Prüfeinrichtung 8 die elektrischen Leiter 3-6 in vorgebbaren Prüfintervallen nach einem vorgegebenen Prüfablauf ansteuert und beispielsweise den elektrischen Leitwert bzw. den elektrischen Widerstand zwischen den Leiterpaaren bestimmt.
[0034] In einer erweiterten Variante des erfindungsgemässen Systems umfasst dieses ein Prüfgerät 11 zur genauen Lokalisierung des Feuchtigkeitseinbruchs. Das Prüfgerät 11 ist parallel zur Prüfeinrichtung 8 an die Schnittstelle 7 angeschlossen.
Derartige Prüfgeräte 11 sind als Kabelprüfer zur Lokalisierung von Fehlstellen in elektrischen Kabeln hinreichend bekannt. Das Messprinzip dieser Time Domain Reflektometer genannten Geräte beruht auf der Laufzeitmessung eines ausgesandten hochfrequenten Impulses, der am Impedanzsprung einer Fehlstelle reflektiert wird. Zum Unterschied vom Einsatz dieser Geräte bei der Fehlersuche in elektrischen Stromkabeln wird bei der erfindungsgemässen Anwendung dieser Geräte nicht der Fehler in einem elektrischen Leiter, sondern die Fehlstelle, nämlich der Feuchtigkeitseinbruch, in der unmittelbaren Nachbarschaft der ausgemessenen elektrischen Leiter 3-6 lokalisiert.
[0035] Eine Lokalisierung eines Feuchtigkeitseinbruchs in einen Fahrbahnabschnitt 1 unter Verwendung des erfindungsgemässen erweiterten Systems besteht somit aus zwei Schritten.
Im ersten Schritt wird durch permanente oder periodische Überwachung des in den Fahrbahnabschnitt 1 eingebetteten Sensors 2 durch die Prüeinrichtung 8 ein Feuchtigkeitseinbruch festgestellt und eine Warninformation generiert. Danach kann in einem zweiten Schritt durch den Einsatz des an sich für andere Anwendungen bekannten Kabelprüfgeräts 11 der Ort des Feuchtigkeitseinbruchs sehr genau bestimmt werden. Dies hat den Vorteil, dass zur frühzeitigen Behebung des noch relativ kleinen Schadens keine grossflächige Sanierung erforderlich ist. Es genügt, die Fahrbahn im Umgebungsbereich des lokalisierten Feuchtigkeitseinbruchs zu reparieren.
[0036] Das erfindungsgemässe System wurde am Beispiel der Verwendung für Fahrbahnabschnitte erläutert.
Es versteht sich, dass das System auch bei Trassen für Schienen, bei Brücken, bei Flachdächern, bei Gebäudefassaden etc. und sogar bei beschichteten Wandungen von Behältern eingesetzt werden kann. In vielen Fällen reicht dabei ein System umfassend einen Sensor 2 samt Schnittstelle 7 und eine Prüfeinrichtung 8 aus, um rechtzeitig einen Feuchtigkeitseinbruch festzustellen. Eine gesonderte genaue Lokalisierung ist oft gar nicht mehr erforderlich. Bei grossflächigen Überwachungen, wie sie beispielsweise bei Fahrbahnen oder bei Trassen für Schienen auftreten können, bietet sich der Einsatz des um ein Prüfgerät für die Lokalisierung des Feuchtigkeitseinbruchs erweiterten Systems an.
Mit Hinblick auf die Überwachung von beschichteten Wandungen von Behältern ist auch festzuhalten, dass es sich bei der den Feuchtigkeitseinbruch verursachenden Substanz nicht unbedingt um Wasser oder um wässrige Lösungen handeln muss. Mit dem erfindungsgemässen System sind auch Feuchtigkeitseinbrüche, die durch Öl oder ölhaltige Substanzen oder durch flüssige Chemikalien verursacht werden, feststellbar. In solchen Anwendungsfällen müssen die Materialien für die elektrischen Leiter in Abhängigkeit der zu überwachenden Substanzen ausgewählt werden. Insbesondere muss sichergestellt sein, dass die elektrischen Leiter und gegebenenfalls das Trägergewebe von den Substanzen nicht angegriffen werden.
The invention relates to a system for checking a substrate for moisture drops. The invention also relates to the use of the system and a method suitable for the aforementioned purpose.
In road construction, bridges, tracks for rail vehicles and the like applications, there is always the danger that the surface is damaged or cracks form, through which moisture can penetrate into the roadway or in the track substructure. Due to the constant temperature change, in particular by frost, it comes at such damaged areas to large-scale Frostaufbrüchen or even corrosion of structural materials. Every year, enormous amounts must be invested in the rehabilitation of these damages to roads, bridges, tracks and the like.
The ongoing large-scale repairs also lead to impaired road and rail traffic through construction sites and increase the risk of accidents.
Even with house facades, it may be due to building or due to poor plastering or because of tensions occurring in the background due to underground changes in the masonry to fine cracks in the outer skin of buildings. These fine cracks are barely visible for the time being, but allow the moisture to penetrate under the plaster. Due to the weather-related temperature differences, especially by frost, but also by the corrosive effect of moisture penetrating it can lead to large-scale damage, which require a complex renovation, which is associated with high costs for the owner.
In the case of flat roofs with or without additional greening, there is also a great danger that, if the outer skin is damaged, moisture penetrates, which can lead to damage to the roof structure.
In special storage containers for aggressive and / or corrosive liquids that should not be released into the environment, damaged areas can form in the coatings of the tank inner walls over time, at which the liquid can penetrate into the structural material over time. This can lead to damage to the tank inner walls and to impaired retention function.
In all the above and similar applications, therefore, there is a great interest to determine a moisture ingress in a timely manner.
Then, the damaged spot, which is still generally localized to a small area, can be detected and repaired before major frost breakage, corrosion damage, or the like damage to the substrate and structural material may be required, necessitating extensive refurbishment.
It is therefore the object of the present invention to provide a simple and cost-effective way to detect moisture drops in substrates such as roadways, rail tracks, bridges, house walls, flat roofs, walls of storage containers and the like early, so timely countermeasures can be taken.
The solution to these problems consists in a system for testing a substrate for moisture ingress with the cited in claim 1 features.
The associated use of the system and an associated inventive method have the in the independent use or Device claims listed method steps on. Further developments and / or advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims of the respective category.
The invention proposes a system for testing a substrate for moisture ingress, which at least two electrical conductors, at a distance of up to a few centimeters, for example up to 5 cm, preferably 1 mm to 10 mm from each other, preferably parallel to the electrically nonconductive substrate is embedded and normally shielded from moisture occurring in the environment of the substrate, and comprises a test device,
which can be connected to the two electrical conductors via an interface provided on the substrate. The test device is designed in such a way that at least one electrical measurement variable can be detected, which allows conclusions to be drawn regarding a moisture intrusion in the region of the electrical conductors, and warning information can be generated upon detection of a moisture intrusion.
The system according to the invention makes it possible to detect moisture penetration into a substrate, such as a roadway or a rail track, a flat roof or a house wall, the wall of a container and the like more early. A sensor in the form of at least two electrical conductors is embedded in the substrate and normally shielded from the environment.
In the case of lanes and bridges, the sensor is arranged, for example, on the roadway substructure before the deck covering is applied. In tanks, the sensor may be placed under a protective coating. The sensor can be laid in a straight line or running in curved paths. The distance of the electrical conductors is chosen such that normally no short circuit can occur, but moisture penetration, an electrical connection is created. The test device is usually permanently connected via an interface with the electrical conductors or can be connected in accordance with a test specification. The test device is designed to determine at least one electrical parameter which allows a conclusion about a moisture intrusion into the substrate in the region of the electrical conductors.
If a moisture intrusion is detected by the test device, then the test device generates a warning information. This can be, for example, an acoustic or visual alarm signal. If the test device is connected to an electronic data processing system, the warning information can be automatically output on a display. However, the test device can also be designed such that, for example, a specific telephone number is dialed upon detection of a moisture intrusion and a prepared message is transmitted. The transmission can also take place, for example, as an SMS or in a similar form. The testing device can be battery-powered or supplied by the fixed network. The inventive system for checking a substrate for moisture dips is very simple and inexpensive in construction.
The sensor consists in the simplest case only of two electrical conductors, which are connected to an interface. The test device is constructed, for example, on the basis of the humidity and temperature detectors of the Ecolog series, which are offered by the applicant.
In particular, for applications in road or track construction for rails, bridges but also with flat roofs, it proves to be advantageous if the electrical conductors are arranged in a band-like carrier, which is resistant to a substance causing the moisture intrusion resistant and permeable. By the electrical conductors are woven into the band-like carrier, their distance from each other is fixed.
The laying of the electrical conductors is limited to the laying of the tape-like carrier, which are for example unwound from a roll and can be easily cut off when reaching the desired length. The tape-like carrier material is resistant and permeable to the moisture-causing substance. As a rule, the substance is an aqueous medium or around water.
Especially with aqueous media or With water, it proves to be advantageous if the ribbon-like carrier is hygroscopic. As a result, even small amounts of moisture are attracted to the carrier material and can be detected. In this way, a moisture ingress can be detected reliably even in the initial stage.
The fabric tape is made of a fibrous material.
In particular, these are textile fibers, such as nylon or cotton fibers or mineral fibers, such as glass fibers, or a fiber mixture. For many applications, it is advantageous if the fabric band consists of a mineral fiber. The mineral fibers are selected, for example, according to their heat resistance, for example, for applications in roadway or track construction, but also in flat roofs. Another advantage of mineral fibers is the generally lack of electrical conductivity so that the woven electrical conductors are normally electrically isolated from each other.
In a variant of the invention can be provided that the sensor consists of more than two electrical conductors.
The electrical conductors are all connected to the interface provided on the substrate and in each case at least in pairs controlled. The connection is advantageously made via an electrically insulated and preferably water-repellent conductor connector in order to prevent edge influences from the interfaces. By providing a plurality of electrical conductors, control measurements can be made by various combinations of the conductors with one another by the test device in order to reliably determine the event of a moisture intrusion and to completely exclude erroneous alarms.
Conveniently, the sensor is not a disposable sensor but the electrical conductors are resistant to the substance causing the moisture intrusion.
This means for the usual applications as a water sensor that are selected for the electrical conductors materials that are particularly resistant to corrosion. For special applications, such as the monitoring of the coated walls of storage containers for oil or other substances, a resistance to the stored substances is an essential selection criterion.
In an expedient embodiment of the invention, the electrical quantity to be determined by the test device is the electrical conductivity or the electrical resistance. This may be, for example, a threshold value measurement with digital evaluation or a status evaluation.
In an ideally insulating substrate, the conductance measured between the two electrical conductors is usually zero or very small or is the electrical resistance infinitely large or very large. In the case of a water ingress, the conductance changes abruptly to a value that is significantly greater than zero, or the electrical resistance decreases and reaches a finite size. This change from the normal state is detected. In the case of weakly conductive substrates, the conductance in the normal state has a certain value or a finite resistance is measured between the two conductors.
If there is a change in the observed electrical parameter, the warning information is generated.
It can be provided that the test device is connected according to a prescribed test scheme at periodic intervals to the interface to the electrical conductors to perform the measurement. Preferably, however, the test device is permanently connected to the electrical conductors via the interface. Then, the at least one electrical parameter is determined in predetermined test intervals and compared with a predetermined threshold. In over- or Falling below the threshold, the warning information is generated. The permanent arrangement of the system has the advantage that a complete monitoring of the substrate is possible for moisture drops.
In road or track applications, for example, the existing infrastructure can be used for power supply and data and information transmission.
The simplicity of the sensor allows the adaptation of the length of the substrate to be monitored to the existing infrastructure. Thus, the sensor can be provided in sections, for example in lengths of 100 m to 3 km. At the beginning and / or end portion of the substrate in each case an interface for the test device is provided, to which the test device connectable or permanently connected. In the case of carriageways of highways, the interfaces can be arranged, for example, in the area of the emergency call pillars.
There, a power supply and access to a telecommunications transmission of any warning information to a control center already exist.
In the basic configuration, the system comprises the existing of at least two electrical conductors sensor and the test device which is advantageously permanently connected to the conductors. In a further embodiment variant of the invention, the system comprises a test device, which can be connected to the interface provided on the substrate and connected to the electrical conductors as required parallel to the test device. The tester is designed to locate the location of the moisture intrusion. The measuring principle of the test device is based, for example, on the principle of transit time measurement of an impressed pulse.
The duration of the pulse reflected at the impedance jump at the fault location is measured and deduced therefrom to the location of the fault location. Such measuring devices are already known from electrical engineering as Kabelprüfgeräte to search for errors in electrical cables. In the application of such a measuring device according to the invention, however, the location of a fault in the electrical conductors is not determined, but an error in the substrate surrounding the electrical conductor is measured and localized.
The inventive system is particularly suitable for the early detection of moisture ingress, especially of water ingress, in corrosion prone and / or frost damage endangered substrates.
The substrates may be, for example, sections of a roadway or a track for rail vehicles or the like. The sensor is in the lane or the route is embedded. The interfaces for the connection of the testing device are, for example, at intervals of 1 km to 3 km on the roadway or arranged at the edge of the road. Usually, the test facilities are permanently connected to the interfaces, so that the monitoring can be done continuously.
The inventive method for checking a substrate for moisture drops is easy to carry out. Essentially, the expenditures consist only in the fact that a sensor, which is permanently embedded in the substrate to be examined and which is normally shielded from moisture, is monitored with a test device.
The test device is usually connected via an interface provided on the substrate constantly connected to the sensor and controls it in predetermined test intervals. In this case, at least one electrical parameter is determined, which allows conclusions about a moisture intrusion in the region of the sensor. The measured value of the electrical quantity is compared with a predefinable threshold value. In an over- or If the threshold value is undershot, warning information is generated by the checking device. The components required for carrying out the process according to the invention are easy to assemble and do not require any large investments.
The method is suitable for a sparadian check in accordance with a test concept as well as for permanent monitoring.
Particularly expedient and inexpensive, the method can be carried out when at least two electrical conductors are used as a sensor, at a distance of up to a few centimeters, for example up to 5 cm, preferably 1 mm to 10 mm from each other, preferably parallel embedded in the electrically non-conductive substrate In the normal case, the electrical conductors are then shielded from occurring in the vicinity of the substrate moisture.
The test device, which is connected via an interface provided on the substrate with the two electrical conductors, allows, for example, the determination of the electrical conductance or the electrical resistance of the driven electrical conductors. When measuring a non-standard conductance or
Resistance, the warning information is generated.
When using a sensor comprising more than two electrical conductors, errors in the measuring routine can be detected and avoided, for example, by different pairwise combinations of the measured electrical conductor.
When the electrical conductors are woven into a strip-shaped carrier, which preferably consists of a mineral tissue which is permeable to moisture and preferably hygroscopic, the laying of the electrical conductors in the substrate is facilitated.
When building a roadway or a roadway, for example, the strip provided with the ladders is applied to the undercarriage to create the system before the hot asphalt is poured over it.
The inventive method also allows remote alarming by the automatically forwarded by the test device upon detection of moisture loss warning information is transmitted via telecommunication facilities to a warning center.
For this purpose, for example, the testing device is equipped with an automatic dialing system which dials a previously stored telephone number and transmits the generated warning information via the telecommunications network.
After a moisture ingress has been detected in the substrate in a first step, the location of the moisture ingress can be located in a second step. For this purpose, a higher-resolution measuring device is connected in parallel to the test device with the sensor embedded in the substrate and detects the location of the water ingress.
In one embodiment of the invention, a tester for metallic cable is used for the localization of moisture penetration, which is operated for example on the basis of the transit time measurement of pulses.
The tester measures the transit time required by an imprinted impulse for the outward and return path which is reflected by the impedance jump of the fault location and calculates the location of the moisture intrusion. By suitable modeling of the impressed pulse, it is also possible to measure over the defect. In this way, two or more defects can be located one behind the other. On the other hand, however, the tester can also be connected to the interface of the other ends of the electrical conductors in order to conclude from the transit time measured there, whether it is one or two different areas of a moisture intrusion.
The inventive method is particularly suitable for the continuous monitoring of roadways or tracks for rail vehicles.
In this case, the electrical conductors are advantageously woven into a fabric tape. The fabric tape with the electrical conductors is moisture-proof in the road or embedded in the track. The connection interfaces for the test equipment are at the edge of the carriageway or arranged the route. The test device is advantageously permanently connected to the interfaces and controls the sensor at predeterminable intervals. For highways, the test facilities can be arranged, for example, at a distance of the existing emergency call. This has the advantage that the existing infrastructure there, in particular energy supply, used and there is a direct connection to the telecommunications network.
However, the modern mobile technology also allows the use of battery-based systems that are connected to mobile radio systems in order to transmit, if necessary, the generated warning information.
Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of an example variant of the inventive system with reference to the non-scale drawing.
The only schematic drawing, which also serves to illustrate the inventive method, shows a portion of a roadway 1, which is equipped with a system according to the invention for testing a substrate for moisture ingress. The roadway 1 is shown without decking of asphalt or concrete.
The illustration shows that on the roadway 1, a sensor 2 is applied, which according to the illustrated embodiment comprises 4 electrical conductors 3, 4, 5, 6. In principle, the sensor 2 can also comprise more or fewer electrical conductors as long as a minimum, of two electrical conductors is ensured. The electrical conductors 3-6 are arranged substantially parallel to one another and can be routed in a straight line or in a curved manner. They have a distance d from each other, which can be up to a few centimeters, for example up to about 5 cm. In an advantageous embodiment of the invention, the distance of the electrical conductors 3-6 is about 1 mm to about 10 mm. The electrical conductors 3-6 are embedded in the finished deck in the deck covering.
As a result, they are normally shielded from the effects of moisture. In the normal case, the electrical conductors are also substantially electrically insulated from one another, since the cover layer is usually not electrically conductive or only slightly conductive.
It proves advantageous if the electrical conductors 3-6 are woven into a band-like fabric, which preferably consists of a mineral fiber. As a result, the spatial relationship of the electrical conductors is fixed to each other. In particular, with small distances of the electrical conductors from each other by the integration into the tissue, the risk of a short circuit of the conductors with each other reliably prevented. The Gebewebeband has, for example, a width of 30 mm to 50 mm. It can be rolled up and thus easily stored.
For the production of the system simply the desired length is unrolled from the tape and laid on the undercarriage. The fabric tape is moisture permeable and consists of a mineral fiber, which is preferably hygroscopic, so that even small amounts of moisture are transported to the electrical conductors.
At their ends, the electrical conductors 3-6 are connected to an interface 7 arranged on the roadway edge. The interface 7 is formed as an integral part of the roadway installation and may be located at highways, for example, at a distance from the already provided emergency call. In general, the interfaces can be arranged at a distance of 100 m to 3 km. The specified lengths then also correspond to the lengths of the electrical conductors 3-6 embedded in successive roadway sections.
In the Fig. only one end of the electrical conductors 3-6 is connected to an interface 7. It is understood that the second end may be provided with an analog interface. For the function of the system according to the invention, however, the second interface is not a prerequisite; It is also sufficient, as shown, a single interface 7 per lane section 1. As indicated in the illustration, the individual electrical conductors 3-6 are connected via a conductor connecting piece 12 to the interface 7 arranged on the roadway edge. The conductor connector 12 includes an equal number of conductors as the sensor. 2 These are isolated and preferably embedded in a water-repellent matrix.
This ensures that the measurement results of the lane section 1 of interest are not affected by edge effects of the interfaces 7 or the conductor connectors 12 are affected. In the case of the roadway, for example, it is teflonized electrical conductor sections. These also withstand the high temperatures that occur during the road construction.
The interface 7 is used to connect a test device 8, which is designed to determine at least one electrical measurement, from which can be deduced a moisture intrusion into the range of electrical conductors 3-6.
For example, the test device 8 is a measuring device which determines the electrical conductivity or determines the electrical resistance between an electrical conductor pair and closes from the change from a normal value to a moisture intrusion in the region of the electrical conductor back. Normally, the electrical conductors 3-6 are electrically isolated from each other. Thus, the test device 8 measures between two electrical conductors 3-6 an electrical conductivity equal to zero or an infinitely high electrical resistance. In the case of a low-conductivity substrate, the conductance is different from zero or the electrical resistance has a very high but finite value.
If moisture reaches the area of the electrical conductors 3-6, the electrical conductance or the electrical resistance between two conductors. From this change in the electrical parameter can be deduced to a moisture intrusion. As a rule, a sensor 2 with only two electrical conductors is sufficient. A sensor 2 with more than two electrical conductors, for example with four electrical conductors 3-6, has the advantage that the conductance or the electrical resistance between different conductor pairs determined and the measured values can be compared with each other.
As a result, incorrect measurements and misinterpretations of the measurement results, for example as a result of a conductor break, can be avoided.
A conductance determination can therefore be carried out, for example, by a threshold value measurement with digital evaluation or by a status evaluation. A conductance equal to zero or a very low conductance means that the considered conductors are ideally isolated from each other and the environment of the electrical conductors is dry. A conductance that is clearly different from zero indicates an ingress of moisture. Often it proves to be expedient to define a threshold value for the electrical measured quantity under consideration as a function of the substrate.
Only when the threshold above or is exceeded, closes the test device 8 to the presence of a moisture intrusion in the electrical conductors and generates a warning information. For this purpose, the test device 8 is connected, for example, to an acoustic or to an optical alarm device 9, which is activated in the event of moisture ingress by the warning information generated by the test device 8. In an alternative embodiment variant of the system according to the invention, the testing device is equipped with a selection device. Then the warning information can also be passed through a telecommunications network 10. For example, in this way an SMS message or a previously stored spoken message to an alarm center (email, e-fax or mobile phone) are transmitted.
The connection via a telecommunications network also makes it possible to query the testing device 8 remotely. A test device 8 suitable for this purpose is designed, for example, according to the type of data logger of the Ecolog type distributed by the Applicant. The test device 8 is preferably permanently connected to the interface. As a result, the roadway section can be permanently monitored, the test device 8 activating the electrical conductors 3-6 at predefinable test intervals according to a predetermined test procedure and, for example, the electrical conductivity or determines the electrical resistance between the pairs of conductors.
In an extended variant of the system according to the invention, this comprises a test device 11 for the precise localization of the moisture intrusion. The tester 11 is connected to the interface 7 parallel to the test device 8.
Such testers 11 are well known as cable testers for locating defects in electrical cables. The measurement principle of these time domain reflectometers called devices based on the transit time measurement of a transmitted high-frequency pulse, which is reflected at the impedance jump of a defect. In contrast to the use of these devices in troubleshooting electrical power cables in the inventive application of these devices is not the fault in an electrical conductor, but the flaw, namely the moisture intrusion, located in the immediate vicinity of the measured electrical conductors 3-6.
A localization of a moisture intrusion into a roadway section 1 using the extended system according to the invention thus consists of two steps.
In the first step, moisture or moisture is detected by permanent or periodic monitoring of the sensor 2 embedded in the roadway section 1 by the test device 8 and warning information is generated. Thereafter, in a second step, the location of the moisture intrusion can be determined very precisely by using the cable testing device 11, which is known per se for other applications. This has the advantage that no large-scale remediation is required for the early rectification of the relatively small damage. It is sufficient to repair the road in the vicinity of the localized moisture ingress.
The inventive system has been explained using the example of the use for road sections.
It goes without saying that the system is also suitable for tracks for rails, bridges, flat roofs, building facades, etc. and can even be used on coated walls of containers. In many cases, a system comprising a sensor 2 including an interface 7 and a test device 8 is sufficient to detect a moisture drop in time. A separate exact localization is often no longer necessary. In the case of large-scale monitoring systems, such as those that can occur in the case of tracks or tracks for rails, the use of the system, which has been expanded to include a device for locating the moisture ingress, makes sense.
With regard to the monitoring of coated walls of containers, it should also be noted that the substance causing the moisture ingress does not necessarily have to be water or aqueous solutions. With the system according to the invention, moisture ingress caused by oil or oil-containing substances or by liquid chemicals can also be detected. In such applications, the materials for the electrical conductors must be selected depending on the substances to be monitored. In particular, it must be ensured that the electrical conductors and possibly the carrier tissue are not attacked by the substances.