DE102015015150A1

DE102015015150A1 - Gasmesssystem mit einer Gasmessvorrichtung und einer Kontrolleinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Gasmessvorrichtung mittels einer Kontrolleinrichtung

Info

Publication number: DE102015015150A1
Application number: DE102015015150.9A
Authority: DE
Inventors: Kai EINECKE; Hans-Ulrich Hansmann; Karsten Hiltawsky; Matthias Martens
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: DE102015015150B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gasmesssystem (1) mit einer Gasmessvorrichtung (3) und mit einer Kontrolleinrichtung (9) und einer Pumpeinrichtung (92) und ein Verfahren zum Betrieb einer Gasmessvorrichtung (3) mittels einer Kontrolleinrichtung (9). Die Kontrolleinrichtung (9) ist ausgebildet, Betriebsfunktionen der Gasmessvorrichtung (3) und der Pumpeinrichtung (92) zu kontrollieren, eine Dosierung einer vorbestimmten Menge eines Gases mittels der Pumpeinrichtung (92) zu der Gasmessvorrichtung (3) anzufordern, einen mittels eines Gassensors (5) der Gasmessvorrichtung (3) ermittelten Gaskonzentrationswert zu erfassen, den ermittelten Gaskonzentrationswert zu bewerten, einen Zustandswert auf Basis der Bewertung des ermittelten Gaskonzentrationswertes und mindestens einen weiteren vorgegebenen Wertes zu ermitteln und bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gasmesssystem mit einer Gasmessvorrichtung und mit einer Kontrolleinrichtung. Gasmesssysteme und Gasmessvorrichtungen werden zur technischen Gasmessung eingesetzt und schützen Personen, welche sich in Arealen oder Räumen aufhalten, vor Gefahren für Gesundheit und Leben. Im Umfeld der Industrie, wie petrochemischer Industrie, Raffinerien, chemischer Industrie ist die technische Gasmessung von Bedeutung zur Überwachung explosiver oder giftiger Gase oder Dämpfe. Zum Einsatz kommen dabei sowohl mobile, wie auch stationäre Geräte. Es werden auch Kombinationen aus mobilen oder stationären Geräten eingesetzt, um Gaskonzentrationen oder Gasanalysen in Langertanks, Bohrlöchern, oder Silos vornehmen zu können. So ist aus der DE 10 2005 045 272 B4 eine Kombination aus einem mobilen Gasmessgerät mit einer Aufladestation zur Versorgung mit elektrischer Energie sowie mit einer Pumpe bekannt. Damit ist es möglich, mobile Gasmessgeräte auch zu einer Messung von Gaskonzentrationen in einem Förderschacht oder in einem Bohrloch einzusetzen, in dem mittels der Pumpe über einen langen Schlauch die Gaskonzentration aus dem Bohrloch an die Oberfläche zu dem mobilen Gasmessgerät gefördert werden kann. Die Steuerung der Pumpe mit Förderbeginn, Fördermenge, Förderende und weiteren Betriebseigenschaften der Pumpe erfolgt dabei durch das mobile Gasmessgerät, bzw. dessen Steuerung. Eine solche Gerätekombination ist für einen zeitweisen, mobilen Einsatz gut geeignet. Für einen dauerhaften Einsatz ergeben sich Nachteile hinsichtlich einer kontinuierlichen Energieversorgung. Zudem ist eine Einbindung in ein Datennetzwerk zur Weiterleitung von Messwerten und Alarmen relativ aufwendig, da diese gleichsam für jeden zeitweisen mobilen Einsatz erneut vorgenommen, bzw. konfiguriert werden müsste. Als Datennetzwerk wäre in einer solchen Ausgestaltung auch lediglich eine drahtlose Variante sinnvoll einsetzbar, da die erforderliche Netzwerk-Infrastruktur für die Kombination aus Gasmessgeräten und Pumpe nicht bereits in der jeweiligen Industrieanlage vorliegen muss.
Stationäre Gasmesseinrichtungen sind oftmals und üblicherweise in Industrieanlagen als eine Vielzahl von Sensoreinheiten zur Gasmessung über eine Mehrzahl von Räumen oder größere Areale verteilt. Die US 6,182,497 B1 beschriebt ein Gasmesssystem, das ausgebildet ist, eine Vielzahl von Sensoren an einer zentralen Auswerteeinheit anzuschließen. Der Anschluss der Sensoren kann dabei über einen universellen, seriellen Bus (USB) erfolgen. Die zentrale Auswerteeinheit erhält von den Sensoren Messsignale und/oder Alarmsignale zur Auswertung und/oder Bereitstellung oder Ausgabe. Aus dem Stand der Technik sind weitere zur Datenübertragung zwischen Sensoren und Auswerteeinheit geeignete Schnittstellen, wie beispielsweise RS232, RS485, NMEA815, NMEA2000, analoge Spannungsschnittstellen (0 ... 10 V), analoge Stromschnittstellen (4 ... 20 mA), mit oder ohne eine digitale sogenannte HART Protokoll-Implementierung, bekannt.
Aus der US 7,406,854 B2 ist ein Gassensor mit einem Adapter bekannt. Der Adapter ist zu einem Anschluss einer Schlauchleitung ausgebildet. Über diese Schlauchleitung ist es möglich, Gas von einem entfernt liegenden Messort oder ein Kalibriergas an den Gassensor heranzuführen.
Der genannte Stand der Technik stellt eine Vielzahl von singulären Lösungsansätzen in der Gasmesstechnik bereit. Für eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer großen Vielzahl von Gassensoren in einer industriellen Anlage in regelmäßigen Zeitabständen ist eine Anbringung von Adaptern, wie in der US 7,406,854 B2 beschrieben nur mit hohem Aufwand an Zeit und Personal möglich.
Insbesondere für bereits bestehende Anlagen oder Installationen von Gasmesssystemen ist ein Bedürfnis vorhanden, ohne, dass große Veränderungen in der Infrastruktur, Daten- und/oder Protokollstruktur in der zentralen Steuerung oder an der Betriebssteuerung der zentralen, wie auch dezentralen Auswerteeinheiten erforderlich sind, eine regelmäßige Überprüfung der Gassensoren vornehmen zu können.
Die vorliegende Erfindung hat sich in Kenntnis des zuvor angeführten bekannten Standes der Technik und Analyse der Nachteile des bekannten Standes der Technik daher die Aufgabe gestellt, eine Kontrolleinrichtung für ein Gasmesssystem anzugeben, welches es ermöglicht, die Funktion des Gasmesssystems zu überprüfen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontrolleinrichtung für eine Überprüfung eines bereits installierten Gasmesssystems anzugeben.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb der Kontrolleinrichtung anzugeben.
Diese und weitere Aufgaben werden mit einem Gasmesssystem mit einer Kontrolleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Diese Aufgaben werden weiterhin mit den Merkmalen eines Verfahrens zum Betrieb einer Gasmessvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweise Bezugnahme der Figuren näher erläutert.
Grundlage der vorliegenden Erfindung ist, dass gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung in oder an dem Gasmesssystem mit einer Gasmessvorrichtung und in der Gasmessvorrichtung vorhandener und zu einer Gasmessung geeigneter Gassensorik, sowie Komponenten zu einem Betrieb der Gasmessvorrichtung, erfindungsgemäß eine Kontrolleinrichtung vorgesehen ist.
Zu Beginn werden einige der im Rahmen dieser Patentanmeldung verwendeten Begrifflichkeiten näher erläutert.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einem Prüfgas ein Gas oder ein Gasgemisch zu verstehen, das derart beschaffen ist, dass der mindestens eine Gassensor der Gasmessvorrichtung auf eine Änderung einer Gaskonzentration dieses Prüfgases empfindlich ist und auf Änderungen in der Gaskonzentration dieses Prüfgases mit Änderungen des Gaskonzentrationsmesswertes reagiert.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einem Nullungsgas ein Gas oder Gasgemisch zu verstehen, das derart beschaffen ist, dass der mindestens eine Gassensor der Gasmessvorrichtung auf eine Änderung einer Gaskonzentration dieses Nullungsgases nicht empfindlich ist und auf Änderungen in der Gaskonzentration dieses Nullungsgases nicht mit Änderungen des Gaskonzentrationsmesswertes reagiert.
Unter einem Steuersignal wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein einzelnes Steuersignal, ein Steuersignal als Teil einer Menge von Steuersignalen, wie auch eine Vielzahl oder eine Menge von Steuersignalen verstanden. Unter einem Datensignal wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein einzelnes Datensignal, ein Datensignal als Teil einer Menge von Datensignalen, wie auch eine Vielzahl oder eine Menge von Datensignalen verstanden. Unter einem Ausgabesignal wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein einzelnes Ausgabesignal, ein Ausgabesignal als Teil einer Menge von Ausgabesignalen, wie auch eine Vielzahl oder eine Menge von Ausgabesignalen verstanden.
Eine Datenverbindung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindung von mindestens zwei Teilnehmern mittels einer drahtgebundenen, drahtlosen oder optischen Verbindung, welche zu einer Übermittlung von Steuersignalen, Datensignalen oder Ausgabesignalen geeignet ist. Dabei sind sowohl direkte physikalische Verbindungen (Kabelverbindungen, Funkverbindungen, Lichtleiterverbindungen), wie auch indirekte oder logische Verbindungen zur Übermittlung von Informationen, Steuersignalen, Datensignalen oder Ausgabesignalen mit physikalischen oder Datentechnischen Wandlungen oder Umwandlungen von Signalen, Spannungen oder Strömen mit umfasst.
Ein erfindungsgemäßes Gasmesssystem mit einer Kontrolleinrichtung weist damit als wesentliche Komponenten

– eine Gasmessvorrichtung mit mindestens einem Gassensor zu einer Erfassung von Messwerten mindestens einer Gaskonzentration und mit einer Elektronik zu einer Durchführung des Betriebes der Gasmesseinrichtung, wie auch zu einer Erfassung und Verarbeitung der Messwerte und einer Ausgabe und Bereitstellung der Messdaten und Daten,
– eine Kontrolleinrichtung mit einer der Kontrolleinrichtung zugeordneten oder in oder an der einer der Kontrolleinrichtung angeordneten Pumpeinrichtung,
– ein Auswertesystem

Die erfindungsgemäße Kontrolleinrichtung als Bestandteil des erfindungsgemäßen Gasmesssystems weist als wesentliche Komponente eine Steuereinheit mit einer dieser Steuereinheit zugeordneten Einheit zur Datenspeicherung auf. Die Steuereinheit ist üblicherweise als eine zu einer Programmierung ausgestaltete programmierbare oder speicherprogrammierbare Einheit, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors (μP), Mikrocomputers, Mikrocontrollers (μC) oder in vergleichbarer Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder eines programmierbaren Logikbaustein (ASIC, FPGA, PAL, GAL) ausgestaltet. Die Einheit zur Datenspeicherung ist ausgestaltet mit Elementen zur Datenspeicherung und Bereitstellung, welche üblicherweise in Form von flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicherbausteinen (RAM, ROM, EEPROM) oder Wechselmedien zur Datenspeicherung (SD-Card, CF-Card, USB-Stick) ausgebildet sind. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Kontrolleinrichtung mindestens eine Schnittstelle zur Verbindung mit der Gasmessvorrichtung und optionale weitere Schnittstellen zur Verbindung mit weiteren Geräten oder Komponenten auf.
In oder an der Kontrolleinrichtung oder an der Gasmessvorrichtung sind Komponenten aus einer Gruppe weiterer Komponenten vorgesehen, so dass ein erweiterter Betrieb des Gasmesssystems zusammen mit der Kontrolleinrichtung ermöglicht ist.
Dieser erweiterte Betrieb des Gasmesssystems in Zusammenwirkung mit der Kontrolleinrichtung ist im Sinne der vorliegenden Erfindung derart zu verstehen, dass die Kontrolleinrichtung:

• eine Überprüfung einer Betriebsbereitschaft oder einer Zuverlässigkeit des Gasmesssystems,
• eine Überprüfung von Betriebs- oder Fehlerzuständen des Gasmesssystems,

Zu der Gruppe weiterer Komponenten, welche in oder an der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung als weitere Komponenten vorgesehen sind und/oder mit der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung zusammenwirken können, zählen:

• eine zu einem Gastransport geeignete Pumpeinrichtung, welche mindestens eine Pumpe zur Dosierung oder Förderung des Messgases, des Nullungsgases oder des Prüfgases,
• ein Prüfgasanschluss zur Zuführung des Prüfgases,
• ein Messsignalanschluss zur Zuführung des Messgases,
• ein Nullungsgas-Anschluss zur Zuführung des Nullungsgases,
• ein Gasgenerator zur Erzeugung des Prüfgases,
• ein Prüfgasvorrat mit einem bevorrateten Volumen an gasförmigen oder flüssigem Prüfgas,
• ein oder mehrere Dosiermittel, wie beispielsweise Ventile zur Dosierung des vom Gasgeneratorerzeugten Prüfgases oder am Prüfgas-Anschluss einströmenden Prüfgases,
• ein oder mehrere Schaltmittel oder Ventile zur Umschaltung zwischen Prüfgas und Nullungsgas,
• der Pumpeinrichtung, der Pumpe, den Dosiermitteln, den Schaltmitteln, den Ventilen oder dem Gasgenerator zugehörige Sensorik, wie ein oder mehrere Sensoren zur Druckmessung und Durchflussmessung.

Erfindungsgemäß ergibt sich ein Gasmesssystem mit den wesentlichen Komponenten Auswertesystem, Gasmessvorrichtung und Kontrolleinrichtung,

– wobei die Gasmessvorrichtung mindestens einen zu einer Ermittlung einer Gaskonzentration einer Gasmenge ausgebildeten Gassensor und Datenverbindungen zu einer Bereitstellung der ermittelten Gaskonzentration als ein Datensignal an das Auswertesystem aufweist,
– wobei die Kontrolleinrichtung eine Pumpeinrichtung mit einer Gaszuführungsleitung aufweist, welche zu einer Zuführung einer Gasmenge an die Gasmessvorrichtung zugeordnet ist und eine Steuereinheit und eine Datenausgabeeinheit aufweist,
– wobei der Pumpeinrichtung eine Pumpe zugeordnet ist und
– wobei mindestens ein gasführendes Verbindungselement die Pumpeinrichtung mit der Gasmessvorrichtung verbindet, und die Kontrolleinrichtung
– mittels der Steuereinheit ausgebildet ist, einen Datenaustausch mit der Gasmessvorrichtung zu kontrollieren,
– mittels der Steuereinheit und/oder der Datenausgabeeinheit ausgebildet ist, einen Datenaustausch mit zu dem Auswertesystem zu kontrollieren,
– mittels der Steuereinheit ausgebildet ist, die Pumpeinrichtung zu steuern, um eine Dosierung oder Förderung einer vorbestimmten Menge eines Gases mittels der Pumpeinrichtung zu der Gasmessvorrichtung anzufordern oder zu veranlassen,
– mittels Datenverbindungen ausgebildet ist, das Datensignal des mindestens einen Gassensors zu erfassen,
– mittels der Steuereinheit ausgebildet ist, aus dem Datensignal des mindestens einen Gassensors einen Gaskonzentrationswert zu ermitteln und in Abhängigkeit des Gaskonzentrationswertes, sowie wenigstens eines weiteren vorgegebenen Wertes einen Zustandswert der Gasmessvorrichtung welcher für einen Zustand der Gasmessvorrichtung oder des mindestens einen Gassensors kennzeichnend ist, zu ermitteln und bereitzustellen,
– mittels der Datenausgabeeinheit zu einer Ausgabe und/oder Bereitstellung des ermittelten Zustandswertes und zu einer Übermittlung des ermittelten Zustandswertes in einem Datenaustausch mit dem Auswertesystem ausgebildet ist.

Die Ausgestaltung der Kontrolleinrichtung zur Kontrolle des Datenaustausches zwischen der Gasmessvorrichtung und dem Auswertesystem erfolgt in einer Weise, dass die Kontrolleinrichtung in den Datenaustausch zwischen der Gasmessvorrichtung (Ausgangssignal) und dem Auswertesystem (Eingangssignal) zwischengeschaltet ist.
Bei dieser besonderen Art der Zwischenschaltung kann der in einer vorhandenen Installation bereits etablierte Datenaustausch zwischen der Gasmessvorrichtung und dem Auswertesystem und die darin vorhandene Art und Weise der Kommunikation (Art und Weise der Datenübertragung (seriell, parallel, Strom, Spannung, Bus), Übertragungsverfahren, Protokoll) zwischen der Gasmessvorrichtung und dem Auswertesystem beibehalten werden. Für die Zeitdauer der Prüfung mit dem Prüfgas übernimmt die Kontrolleinrichtung mittels der Zwischenschaltung den Datenaustausch in der Weise, – zumindest zeitweilig – dass weder von der Gasmessvorrichtung quantitativ und/oder qualitativ bestimmte Messwerte oder Datensignale des mindestens einen Gassensors, noch von diesen Messwerten abgeleitete Gaskonzentrationswerte, Alarmmeldungen oder Statusmeldungen an das Auswertesystem direkt weitergeleitet werden.
Die zuvor genannten Komponenten, welche in oder an der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung als weitere Komponenten mitwirken können, werden im Folgenden hinsichtlich ihrer Funktionsweise mit, in oder an der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung näher erläutert.
Die der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung zugeordnete Pumpeinrichtung weist eine Pumpe auf, welche, – mittels der Kontrolleinrichtung angesteuert –, dazu ausgebildet ist, mittels eines gasführenden Verbindungselements, eine bestimmte Menge an Gas zu der Gasmessvorrichtung zu fördern. Ein solches gasführendes Verbindungselement kann beispielsweise als eine in der Länge fixe oder veränderbare, elastische, flexible, halb-flexible oder starre Schlauchleitung oder als Rohrleitung, vorzugsweise mit zugehörigen Anschluss- und Verbindungsstücken (Muffen, Steckverbinder) ausgestaltet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpeinrichtung mit der Pumpe als ein integraler Bestandteil in oder an der Kontrolleinrichtung ausgebildet, so dass sich die Kontrolleinrichtung als eine Einheit darstellt, in deren Innern, sowohl die Pumpe, als auch für die Steuerung der Pumpe erforderliche Elektronik- oder Steuerungskomponenten befinden. Eine solche Ausgestaltung nach dieser bevorzugten Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Pumpeinrichtung in kompakter Bauweise, ohne eine Notwendigkeit zusätzlicher elektrischer Verbindungen zwischen Pumpe und Elektronik- oder Steuerungskomponenten, ausgestaltet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpeinrichtung mit der Pumpe als eine von der Kontrolleinrichtung separat angeordnete Einheit ausgebildet, welche in oder an der Gasmesseinrichtung oder dem mindestens einen Gassensor angeordnet ist und mittels einer Steuerverbindung und Steuersignalen von den für die Steuerung der Pumpe zuständigen Elektronik- oder Steuerungskomponenten von der Kontrolleinrichtung angesteuert wird.
Eine solche Ausgestaltung nach dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Pumpe hinsichtlich der elektrischen Leistungsaufnahme, Fördermenge oder hinsichtlich der Einsatz- und Umgebungsbedingungen, wie auch hinsichtlich von Zulassungsvoraussetzungen, – beispielsweise Explosionsschutz –, an den jeweiligen Einsatzfall ausgewählt und mit den Elektronik- oder Steuerungskomponenten einer gleichsam standardisierten Kontrolleinrichtung kombiniert, betrieben werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Pumpeinrichtung ein Prüfgasanschluss angeordnet, welcher zu einer Zuführung eines Prüfgases an die Pumpeinrichtung ausgebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mit dem Prüfgasanschluss ein Gasgenerator verbunden, welcher zu einer Erzeugung eines Prüfgases ausgebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mit dem Prüfgasanschluss ein Prüfgasvorrat mit einem Vorrat eines Prüfgases verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Pumpeinrichtung ein Nullungsgasanschluss angeordnet, welcher zu einer Zuführung eines Nullungsgases an die Pumpeinrichtung ausgebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mit dem Nullungsgasanschluss ein Gasgenerator verbunden, welcher zu einer Erzeugung eines Nullungsgases ausgebildet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mit dem Nullungsgasanschluss ein Nullungsgasvorrat mit einem Vorrat eines Nullungsgases verbunden.
Der Prüfgasanschluss und auch der Nullungsgasanschluss bieten die Möglichkeit und den Vorteil, direkt an der Pumpeinrichtung zur Überprüfung der Gasmessvorrichtung geeignete Nullungsgase oder Prüfgase zuführen zu können.
Die Anordnung des Gasgenerators am Prüfgasanschluss oder am Nullungsgasanschluss bietet den Vorteil, Prüfgase oder Nullungsgase zu Überprüfung der Gasmessvorrichtung direkt an der Pumpeinrichtung zu erzeugen, für die Überprüfung der Gasmessvorrichtung bereitzuhalten und für jeden Bedarf einer Überprüfung der Gasmessvorrichtung ausreichend Prüfgas oder Nullungsgas erzeugen und bereithalten zu können. Dies ist insbesondere für Gasmessvorrichtungen mit Einsatzdauern von mehreren Jahren vorteilhaft, da auf diese Weise ohne nennenswerten Wartungsaufwand mittels des an der Pumpeinrichtung angeordneten Gasgenerators gleichsam jederzeit geeignetes Prüfgas oder Nullungsgas erzeugt und bereitgestellt werden kann.
Die Anordnung des Prüfgasvorrates oder des Nullungsgasvorrates an der Pumpeinrichtung bietet den Vorteil, dass eine kompakte Ausgestaltung aus Pumpeinrichtung mit den zur Überprüfung der Gasmessvorrichtung erforderlichen Komponenten zur Bevorratung von Nullungsgasen oder Prüfgasen ermöglicht ist.
Das von der Pumpe aus dem Prüfgasvorrat oder Nullungsgasvorrat, wie auch aus der Messumgebung als Prüfgas oder Nullungsgas geförderte, oder vom Gasgenerator erzeugte und bereitgestellte Gas oder Gasgemisch, kann dabei in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ein Gas oder ein Gasgemisch sein, welches zum Zwecke einer Prüfung, Kalibrierung, Justierung oder zum Zwecke eines Null-Abgleichs der Gasmessvorrichtung zu dem mindestens einen Gassensor in der Gasmessvorrichtung gefördert wird. In optionaler Weise kann zu einer Beruhigung gegen Wind-Effekte und zu einer Reinigung des geförderten Gases oder Gasgemisches aus der Messumgebung von Partikeln, wie Staub, Sand oder Ruß ein optionales Gasfilterelement vor der Pumpe vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Ventilanordnung zu einer Umschaltung zwischen dem an dem Prüfgasanschluss vorhandenen Prüfgas und dem an dem Nullungsgasanschluss vorhandenen Nullungsgas in das mindestens eine gasführende Verbindungselement zu der Gasmesseinrichtung vorgesehen.
Das zur Kalibrierung oder Justierung eingesetzte Gas oder Gasgemisch kann dabei sowohl ein Nullungsgas, als auch ein Prüfgas sein, wie auch eine bestimmte Abfolge von Nullungsgas und Prüfgas sein.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist in der Pumpeinrichtung mindestens ein Sensor zur Erfassung und/oder Bestimmung mindestens einer Messgröße oder mindestens eines Zustandes der von der Pumpe geförderten Gases oder Gasgemisches vorhanden. Der mindestens eine Sensor ist dabei beispielsweise als ein Drucksensor zur Erfassung eines Absolutdrucks oder eines Relativdrucks des geförderten Gases oder Gasgemisches ausgebildet. Der mindestens eine Sensor ist dabei beispielsweise als ein Durchflusssensor zur Erfassung einer Durchflussmenge (Flow) des geförderten Gases oder Gasgemisches ausgebildet.
Der mindestens eine Sensor ist dabei beispielsweise als ein Temperatursensor zur Erfassung einer Temperatur des geförderten Gases oder Gasgemisches ausgebildet. Aus den von dem mindestens einen Sensor erfassten Messgrößen lassen sich weitere Messgrößen ableiten und/oder bestimmen, beispielsweise lässt sich eine Dichte des geförderten Gases oder Gasgemisches aus Druck und Temperatur, wie auch eine Strömungsgeschwindigkeit aus Durchflussmenge, Temperatur und Druck, ableiten.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist in dem von der Pumpeinrichtung zur Gasmesseinrichtung gasführenden Verbindungselement mindestens ein Schaltmittel, beispielsweise als ein Schaltventil ausgebildet, angeordnet. Die Kontrolleinrichtung ist in dieser weiter bevorzugten Ausführungsform dazu ausgebildet und vorgesehen, den Zustand des Schaltmittels zu kontrollieren. Dadurch ist die Kontrolleinrichtung, vorzugsweise auch im Zusammenwirken mit dem mindestens einen Sensor in der Lage, genau definierte Mengen an Gas oder Gasgemisch als Prüfgas oder Nullungsgas aus der Messumgebung, aus dem Prüfgas- oder Nullungsgasvorrat oder vom Gasgenerator erzeugt an die Gasmesseinrichtung und damit an den mindestens einen Gassensor zu leiten.
In einer besonderen Variante dieser weiter bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem Gasvorrat oder dem Gasgenerator und vor der Pumpe in der Pumpeinrichtung mindestens ein weiteres Schaltmittel vorgesehen. Damit kann die Kontrolleinrichtung eine Umschaltung zwischen Gas oder Gasgemisch aus der Messumgebung, Prüfgas oder Nullungsgas vornehmen, um beispielsweise im Rahmen eines Mess- oder Prüfzyklus eine Umschaltung zwischen Nullungsgas und Prüfgas oder eine Umschaltung zwischen verschiedenen Prüfgasen im Rahmen des Prüfzyklus vorzunehmen. Eine solche Dosierung, Förderung oder Zuführung einer bestimmten Menge eines bestimmten Prüfgases auf einen Gassensor dient der Überprüfung der Funktion des Gassensors ist auch unter dem Begriff „Bump-Test” oder „Sensor-Alive-Test” bekannt. Die Pumpeinrichtung hat dabei in dieser weiter bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe der Pumpe und des mindestens einen Schaltmittels oder der weiteren Schaltmittel, vorzugsweise in Verbindung mit dem mindestens einen Sensor, die Aufgabe einer Gas-Bereitstellung mit Gas aus der Messumgebung, mit Prüfgas oder mit Nullungsgas.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontrolleinrichtung in Zusammenwirkung mit der Pumpeinrichtung ausgestaltet, die Bereitstellung mit Prüfgas und/oder mit Nullgas zu der Gasmessvorrichtung zu übernehmen. Die Kontrolleinrichtung ist gemäß dieser Ausführungsform in der Lage, mittels der Pumpeinrichtung, Pumpe, Schaltmittel und/oder Sensorik, die Gasmesseinrichtung einem Prüfzyklus zu unterziehen. Ein beispielhafter Prüfzyklus besteht aus der Zuführung von mindestens zwei unterschiedlichen Gasen oder Gasgemischen in einer zeitlichen Abfolge nacheinander an den mindestens einen Gassensor in der Gasmessvorrichtung. Zumindest eines der zwei unterschiedlichen Gase oder Gasgemische ist ein Prüfgas und provoziert an dem mindestens einen Gassensor in der Gasmessvorrichtung eine Messwert-Änderung, was sich als eine Änderung am Ausgangssignal der Gasmessvorrichtung bemerkbar macht. Dieses Ausgangssignal wird von der Kontrolleinrichtung dahingehend analysiert, ob der mindestens eine Gassensor qualitativ und/oder quantitativ auf das Prüfgas reagiert. Als Ergebnis dieser Analyse ergibt sich ein Maß für die aktuelle Funktionsbereitschaft des mindestens einen Gassensors und/oder der Gasmesseinrichtung.
In vorteilhafter Weise wird in dem beispielhaften Prüfzyklus vor der Begasung mit dem Prüfgas eine Begasung mit Nullungsgas vorgenommen. Dies ergibt den Vorteil, dass der mindestens eine Gassensor mit dem Nullungsgas gleichsam gespült wird und somit Verunreinigungen, beispielsweise bedingt durch Umweltverschmutzungen (Staub, Sand, Ruß) welche sich in/oder am mindestens einen Gassensor im Betrieb der Gasmessvorrichtung niedergeschlagen haben können, entfernt werden. Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass die Überprüfung des Gassensors und/oder der Gasmessvorrichtung von einem definierten Zustand aus vorgenommen wird. In vorteilhafter Weise wird in dem beispielhaften Prüfzyklus nach der Begasung mit dem Prüfgas eine Begasung mit Nullungsgas vorgenommen. Dies ergibt den Vorteil, dass nach der Begasung mit dem Prüfgas der mindestens eine Gassensor mit dem Nullungsgas gleichsam gespült wird und damit der mindestens eine Gassensor unmittelbar nach dem Spülen direkt wieder einsatzfähig ist, ohne dass es erforderlich ist, abzuwarten, bis das Prüfgas durch Diffusion wieder aus dem mindestens einen Gassensor entwichen ist.
In vorteilhafter Weise wird in dem beispielhaften Prüfzyklus vor und nach der Begasung mit dem Prüfgas jeweils eine Begasung mit Nullungsgas vorgenommen. Dies ergibt den Vorteil, dass einerseits die Überprüfung des mindestens einen Gassensors und/oder der Gasmessvorrichtung von einem definierten Zustand aus vorgenommen wird, andererseits nach der Überprüfung der mindestens eine Gassensor und/oder die Gasmessvorrichtung gleichsam gespült wird und damit der mindestens eine Gassensor und damit die Gasmessvorrichtung unmittelbar nach dem Spülen direkt wieder einsatzfähig ist.
Zusammenfassend ergibt sich damit als wesentlicher Vorteil der Erfindung, dass das Gasmesssystem, insbesondere die Gasmessvorrichtung und der mindestens eine Gassensor mittels der Kontrolleinrichtung im laufenden Betrieb überprüfbar ist, ohne dass zur Überprüfung eine komplette oder teilweise Abschaltung des Gasmesssystems erforderlich ist oder, dass in komplexen oder großen Industrieanlagen eine an Zeit und Personal aufwändige Überprüfung jedes einzelnen Gassensors oder jeder einzelnen Gasmessvorrichtung an einer Vielzahl von Messorten erforderlich ist.
Weiterhin ergibt sich mit der vorliegenden Erfindung die besonders vorteilhafte Möglichkeit, mit nachträglich zwischengeschalteten Installationen von Kontrolleinrichtungen in bereits bestehenden Installationen einer Vielzahl von am Auswertesystem angeschlossenen Gasmessvorrichtungen, die Möglichkeit der Überprüfung des bereits installierten Gasmesssystems, nachzurüsten. Dabei sind keinerlei Anpassungen oder Veränderungen am Auswertesystem, weder an Hardware noch an Software erforderlich. Ebenso sind keine Anpassungen oder Veränderungen an Hardware, noch an Software auf Seiten der Gasmessvorrichtungen notwendig. Dadurch bedingt sind die für eine Nachrüstung erforderlichen Fehleranalysen, Testmaßnahme und Dokumentationsmaßnahmen im Vergleich zu einer Neuzulassung bei einer Anpassung der Betriebs-Software des Auswertesystems oder der Gasmessvorrichtung nahezu vernachlässigbar. Damit hält sich der Aufwand, die Möglichkeit der Überprüfung des bereits installierten Gasmesssystems nachzurüsten, in überschaubaren Grenzen. Dies verdeutlicht, dass die vorliegende Erfindung neben den erwähnten technischen Vorteilen auch deutliche wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt.
Vorstehend wurde die Lösung der Aufgabe in Bezug auf das, als ersten Aspekt der Erfindung, beanspruchte Gasmesssystem mit einer Kontrolleinrichtung beschrieben. Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung werden die Aufgaben erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb eines Gasmesssystems mit einer Kontrolleinrichtung gelöst. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen des Gasmesssystems mit einer Kontrolleinrichtung, sind ebenso auch auf das im Folgenden beschriebene und beanspruchte Verfahren zu übertragen, wie auch umgekehrt, erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen des Verfahrens sich auf die vorstehend beanspruchten Gegenstände übertragen lassen. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module einer Vorrichtung, insbesondere durch Hardware-Bausteine (μC, DSP, MP, FPGA, ASIC, GAL), ausgebildet, die beispielsweise in Form eines Prozessors, mehrere Prozessoren (μC, μP, DSP) oder in Form von Instruktionen in einem Speicherbereich implementiert sein können, die durch den Prozessor verarbeitet werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Gasmesssystems mit einem Auswertesystem, einer Gasmessvorrichtung, mit mindestens einem Gassensor zur Erfassung mindestens einer Gaskonzentration und mit einer Kontrolleinrichtung, weist die Kontrolleinrichtung wenigstens eine Steuereinheit auf. Die Erfassung der Gaskonzentration kann dabei beispielsweise aus einer unmittelbar an die Gasmessvorrichtung angrenzenden Messumgebung oder von einem entfernt der Gasmessvorrichtung liegenden und mittels einer Gaszuführungsleitung mit der Gasmessvorrichtung verbundenen Messort erfolgen. Ferner ist der Kontrolleinrichtung eine Pumpeinrichtung zu einer Dosierung oder Förderung einer Menge eines Gases oder eines Gasgemisches zugeordnet oder ist eine zu einer Dosierung oder Förderung einer Menge eines Gases oder eines Gasgemisches geeignete Pumpeinrichtung in oder an der Kontrolleinrichtung angeordnet. Weiterhin ist die Gasmessvorrichtung über die Steuereinheit mit dem Auswertesystem für einen Datenaustausch zwischen der Gasmessvorrichtung und dem Auswertesystem verbunden.
In dem Verfahren zum Betrieb eines Gasmesssystems verbindet die Steuereinheit in einem ersten Zustand die Gasmessvorrichtung mit dem Auswertesystem für einen Datenaustausch direkt miteinander. Der erste Zustand stellt dabei gleichsam einen Mess-Zustand dar, in welchem die Kontrolleinrichtung den Datenaustausch zwischen der Gasmessvorrichtung und dem Auswertesystem lediglich durchleitet, ohne in den Datenaustausch wesentlich verändernd einzugreifen.
In einem zweiten Zustand unterbindet die Steuereinheit den Datenaustausch von der Gasmessvorrichtung an das Auswertesystem und gibt statt eines Datensignals der Gasmessvorrichtung ein Ersatz-Datensignal an das Auswertesystem aus. Der zweite Zustand stellt dabei gleichsam einen Prüf-Zustand dar, in welchem die Kontrolleinrichtung den Datenaustausch zwischen der Gasmessvorrichtung und dem Auswertesystem kontrolliert. Dabei ist die Kontrolleinrichtung in den Datenaustausch zwischen der Gasmessvorrichtung und dem Auswertesystem gleichsam zwischengeschaltet und übernimmt mittels des Ersatz-Datensignals vollständig den Datenaustausch mit dem Auswertesystem. Ferner gibt die Steuereinheit ein Steuersignal an die Pumpeinrichtung aus, welches eine Dosierung einer Menge eines Gases oder eines Gasgemisches durch die Pumpeinrichtung anfordert. Weiterhin erfasst die Steuereinheit das Datensignal von der Gasmessvorrichtung, bestimmt in Abhängigkeit des Datensignals einen Gaskonzentrationswert, detektiert in Abhängigkeit des Gaskonzentrationswertes sowie wenigstens eines weiteren vorgegebenen Wertes, einen möglichen kritischen Zustand der Gasmessvorrichtung und gibt bei Vorliegen des kritischen Zustands ein Fehlersignal aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gibt die Steuereinheit in dem zweiten Zustand, für den Fall, dass kein kritischer Zustand vorliegt, ein Statussignal aus.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wechselt die Steuereinheit nach der Detektion des möglichen kritischen Zustandes in den ersten Zustand.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird der wenigstens eine weitere vorgegebene Wert durch einen Vergleichswert oder einen Schwellwert repräsentiert.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform basiert der wenigstens eine weitere vorgegebene Wert auf einem Vergleich des Gaskonzentrationswertes mit der angeforderten dosierten Menge an Gas oder an Gasgemisch.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform entspricht die von der Steuereinheit angeforderte Dosierung der Menge des Gases oder Gasgemisches durch die Pumpeinrichtung einer vorbestimmten Gasmenge eines Prüfgases. Das als Prüfgas angeforderte Gas oder Gasgemisch ist geeignet, von dem mindestens einen in der Gasmesseinrichtung angeordneten Gassensor qualitativ und/oder quantitativ detektiert zu werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform entspricht die von der Steuereinheit angeforderte Dosierung der Menge des Gases oder Gasgemisches durch die Pumpeinrichtung einer vorbestimmten Gasmenge eines Nullungsgases. Das als Nullungsgas angeforderte Gas oder Gasgemisch ist dazu geeignet, das der mindestens eine in der Gasmesseinrichtung angeordnete Gassensor bei der Dosierung mit diesem Nullungsgas keine quantitative und/oder qualitative Änderung im Datensignal zeigt.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform erfolgen die von der Steuereinheit angeforderten Dosierungen von Nullungsgas oder Prüfgas in einer zeitlichen Abfolge eines Prüfzyklus.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst der Prüfzyklus eine Dosierung eines Nullungsgases, zeitlich gefolgt von einer Dosierung mindestens eines Prüfgases.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst der Prüfzyklus eine Dosierung eines Prüfgases, zeitlich gefolgt von einer Dosierung mindestens eines Nullungsgases.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst der Prüfzyklus eine Abfolge aus einer Dosierung eines Nullungsgases, zeitlich gefolgt von einer Dosierung mindestens eines Prüfgases, daran anschließend zeitlich gefolgt von einer Dosierung eines Nullungsgases.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden das Fehlersignal oder das Statussignal im Datenaustausch an das Auswertesystem in Form eines dem Auswertesystem bekannten Signals übertragen.
Dem Auswertesystem bekannte Signale sind beispielsweise bekannte Fehlersignale, wie ein Drahtbruch-Signal, ein Leitungsfehler-Signal oder ein anderes bekanntes Fehlersignal.
Die vorliegende Erfindung wird mit Hilfe folgender Figuren und den zugehörigen Figurenbeschreibungen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert.
Es zeigen in schematischer oder vereinfachter Darstellung:
1a eine Kontrolleinrichtung in einem Gasmesssystem in einer schematischen Ansicht,
1b die Kontrolleinrichtung nach 1 in Kombination mit weiteren Komponenten,
1c die Kontrolleinrichtung nach 1 in Kombination mit weiteren Komponenten,
2 einen schematischen Ablauf eines Verfahrens zum Betrieb des Gasmesssystems mit Gasmessvorrichtung mittels der Kontrolleinrichtung.
Die 1a zeigt ein Gasmesssystem 1. Das Gasmesssystem 1 besteht aus Gasmessvorrichtung 3, einem Auswertesystem 7 und einer Kontrolleinrichtung 9, wobei die Kontrolleinrichtung 9 mit dem Auswertesystem 7 verbunden ist. Das Auswertesystem 7 ist ausgestaltet eine Vielzahl von Daten Ein-/Awgangsmodulen (I/O-Module) 17, 17' aufzunehmen. Diese Daten Ein-/Ausgangsmodule (I/O-Module) 17, 17' sind ausgestaltet, Daten von angeschlossenen Gasmessvorrichtungen 3, sowie Daten von angeschlossenen Kontrolleinrichtungen 9, aufzunehmen. Das Auswertesystem 7 befindet sind in einem Einsatz zu einer Überwachung von Gaskonzentrationen oder anderen Umweltmesswerten, wie Temperatur, Feuchtigkeit, Rauch usw. in einer zentralen Überwachungsstation, beispielsweise in einer industriellen, chemischen, petrochemischen oder bergbautechnischen Einrichtung. Dabei stellen die Gasmessvorrichtungen 3 bzw. eine Vielzahl von Gasmessvorrichtungen 3 an verschiedenen Orten der Anlage gemeinsam ein vernetztes System zur Überwachung von Umweltsituationen in der industriellen, chemischen, petrochemischen oder bergbautechnischen Einrichtung dar, welche gemeinsam auf dem Auswertesystem zusammengefasst, koordiniert, angezeigt, ausgewertet oder zu einer weiteren Verarbeitung bereitgestellt werden können.
Die Gasmessvorrichtung 3 weist einen Sensor 5, auf, mit dem Gaskonzentrationen aus der näheren Umgebung der Gasmessvorrichtung 3 erfasst werden können. Die erfassten Gaskonzentrationen werden von einer Elektronikeinheit 4 gewandelt und über Datenverbindungen 21 nach außen bereitgestellt. Dazu ist die Datenverbindung 21 zwischen der Kontrolleinrichtung 9 und der Gasmessvorrichtung 3 vorgesehen. Eine weitere Datenverbindung 19 ist zwischen dem Auswertesystem 7 und der Kontrolleinrichtung 9 vorgesehen.
In dieser 1a ist aus Gründen einer vereinfachten zeichnerischen Darstellung nur eines der Daten Ein-/Ausgangsmodule 17, in Verbindung mit einer Kontrolleinrichtung 9 und einer Gasmessvorrichtung 3 gezeigt. Das weitere mit gestrichelter Linienführung gezeigte Daten Ein-/Ausgangsmodul 17' ist in Verbindung 21' mit einer weiteren, optionalen Gasmessvorrichtung 3' gezeigt, welche mindestens einen Gassensor 3' und eine Elektronikeinheit 4' aufweist. In dieser dargestellten Anschlussvariante ist die Gasmessvorrichtung 3' mit dem Gassensor 5' und der Elektronikeinheit 4' mit direkter Anbindung 21' an das Auswertesystem 7, also ohne eine Zwischenschaltung einer zugehörigen Kontrolleinrichtung, gezeigt. Dabei findet die Übermittlung der Daten mittels einer direkten Datenverbindung 21' von der Gasmessvorrichtung 3' direkt zum Auswertesystem 7 statt. In der 1a ist damit anschaulich gezeigt, dass zwischen Auswertesystem 7 und Gasmessvorrichtung 3 die Kontrolleinrichtung 9 zusätzlich zu einer nach dem Stand der Technik bekannten Konfigurationen aus Auswertesystem 7 und Gasmessvorrichtung 3', bzw. mehreren Gasmessvorrichtungen 3', die Kontrolleinrichtung 9 als zusätzliche Komponente eingefügt oder gleichsam zwischengeschaltet ist. Diese Zwischenschaltung findet sowohl bei der Übermittlung von Daten, Energie und Bereitstellung von Gasen oder der Entsorgung von Gasen ihre Auswirkung. An der Kontrolleinrichtung 9 sind ein Gaseinlass für Prüfgas oder Messgas 11, ein Gaseinlass für Nullungsgas oder Luft 13, ein Gasauslass für Abgas 15, sowie Gasverbindungen zur Gasmessvorrichtung 3 vorgesehen. Als Gasverbindungen sind an der Gasmessvorrichtung 3 eine Gaszuführungsleitung 18 zur Zuführung von Gas von der Kontrolleinrichtung 9 zur Gasmessvorrichtung 3, sowie eine Gasfortführungsleitung 16 zur Fortführung von Gas von der Gasmessvorrichtung 3 zu der Kontrolleinrichtung 9 vorgesehen. Über die Datenverbindungen 19, 21, 21' werden Messdaten von der Gasmessvorrichtung 3 mittelbar oder unmittelbar zum Auswertesystem 7 übermittelt. Die Datenverbindungen 19, 21 sind typischerweise und beispielsweise als RS232, RS485, NMEA815, NMEA2000, analoge Spannungsschnittstellen (0 ... 10 V), analoge Stromschnittstellen (4 ... 20 mA, 0 ... 20 mA), – mit oder ohne digitales HART-Protokoll –, ausgestaltet. Zwischen der Kontrolleinrichtung 9 und der Gasmessvorrichtung 3 ist optional noch eine Energieversorgungsleitung 23 vorgesehen, welche es ermöglicht, Energie von der Kontrolleinrichtung 9 an die Gasmessvorrichtung 3 bereitzustellen, die es aber auch ebenso ermöglicht, Energie von der Gasmessvorrichtung 3 an die Kontrolleinrichtung 9 bereitzustellen. Alternativ kann die optionale Energieversorgungsleitung 23 auch zwischen der Kontrolleinrichtung 9 und dem Auswertesystem 7 vorgesehen sein, um Versorgungsenergie von dem Auswertesystem 7 an die Kontrolleinrichtung 9 bereitzustellen. Weiterhin kann die Kontrolleinrichtung 9 auch mit einer eigenen Energieversorgungsverbindung zu einer zentralen Energieversorgungseinheit oder mit einer eigenen Energieversorgung ausgestaltet sein. Die Kontrolleinrichtung 9 ist mittels einer Steuereinheit 91 ausgestaltet, beispielsweise in einer Ausgestaltung als programmierbares oder speicherprogrammierbares Element (μP, μC, SPS, ASIC, FPGA, PAL, GAL) mit zugehörigen Speicherelementen (RAM, ROM, EEPROM, SD-Card, CF-Card, USB-Stick) die Gasmesseinrichtung 3 und den Betrieb der Gasmesseinrichtung 3 über die Datenverbindung 21 in spezieller Weise zu steuern oder zu beeinflussen.
Damit sind die Grundkomponenten des Gasmesssystems 1 der 1a in ihrer Anordnung zueinander beschrieben und im Überblick erläutert.
In dem Gasmesssystem 1 können als in die Kontrolleinrichtung 9 integrierte, an die Kontrolleinrichtung 9 angebundene oder der Kontrolleinrichtung 9 zugeordnete weitere Komponenten vorhanden sein, wie es sich aus den 1b–1c schematisch ergibt. Gleiche Komponenten in den 1b bis 1c und in der 1a sind in den 1b bis 1c mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in der 1a.
In der 1b sind als Ausbildung der Kontrolleinrichtung 9 nach 1a eine spezielle Ausgestaltung einer Kontrolleinrichtung 9' mit einem Prüfgasanschluss 11 und einem Nullungsgasanschluss 13, mit einer zu einem Gastransport geeigneten Pumpeinrichtung 92 mit einer Pumpe 37, beispielsweise ausgestaltet als eine Membranpumpe, zu einer Förderung von Gasmengen in die Gaszuführungsleitung 18 zum Sensor 5 in die Gasmessvorrichtung 3 (1a), ein zu einer Durchflussmessung geeigneter Sensor 35, ein zu einer Druckmessung geeigneter Sensor 36 und eine Ventilanordnung 31 zu einer Umschaltung der Gasströmung zwischen dem Prüfgasanschluss 11 und dem Nullungsgasanschluss 13 angeordnet. An dem Prüfgasanschluss 11 ist ein Prüfgasvorrat 25 mit einem bevorrateten Volumen an gasförmigen oder mit einem bevorrateten Volumen an flüssigem Prüfgas angeordnet. Weiterhin ist in der 1b mit gestrichelter Linienführung ein optionaler Nullungsgasvorrat in Form eines Gasfilterelements 27 an dem Nullungsgasanschluss 13 gezeigt. Das optionale Gasfilterelement 27 dient einer Verminderung von Witterungseffekten, wie beispielsweise Wind aus einer Umgebung 37 und kann als ein zur Umgebung hin offen oder mit einer luft- oder gasdurchlässigen Membran abgetrennter Nullungsgasvorrat 27 ausgestaltet sein.
In der 1c sind als Ausbildung der Kontrolleinrichtung 9 nach 1a eine spezielle Ausgestaltung einer Kontrolleinrichtung 9'' mit einem an dem Prüfgasanschluss 11 angeschlossenen Gasgenerator 33 zur Erzeugung eines Prüfgases in Verbindung mit einer Ventilanordnung 31 zu einer Umschaltung zwischen einem mittels des Gasgenerators 33 erzeugten Prüfgases und dem als Umgebungsluft 39 vorhandenen Nullungsgas angeordnet.
Die 2 zeigt einen schematischen Ablauf 100 des Verfahrens zum Betrieb eines Gasmesssystems 1 (1a) mit Gasmessvorrichtung 3, Auswertesystem 7 (1a) und Kontrolleinrichtung 9 (1a). Gleiche Komponenten in den 1a bis 1c und in der 2 sind in der 2 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wie in den 1a bis 1c. Die Kontrolleinrichtung 9 gemäß der 1a weist eine Steuereinheit 91 (1a, 1b, 1c) auf, welche eine Umsetzung des schematischen Ablaufs 100 ermöglicht. Der schematische Ablauf 100 stellt einen Ablauf einer Überprüfung der Gasmessvorrichtung 3 mit einem Start 60 mit einem Messbetrieb, einem Wechsel von einem ersten Zustand 61 in einen zweiten Zustand 63, dar. Im ersten Zustand 61 verbindet die Steuereinheit 91 (1b 1c) die Gasmessvorrichtung 3 direkt mit dem Auswertesystem 7 zu einem Datenaustausch 69 mit Hilfe von Datensignalen 65, 21.
Im zweiten Zustand 63 unterbindet die Steuereinheit 91 (1b, 1c) den direkten Datenaustausch 69 von der Gasmessvorrichtung 3 an das Auswertesystem 7 und etabliert einen kontrollierten Datenaustausch 69'. In diesem zweiten Zustand 63 wird in dem kontrollierten Datenaustausch 69' statt des Datensignals 65 Ersatz-Datensignal 67 an das Auswertesystem 7 ausgegeben. In diesem zweiten Zustand 63 wird ein Steuersignal 77 erzeugt und an die Pumpeinrichtung 92 ausgegeben, welches eine Dosierung einer Menge eines Gases oder eines Gasgemisches 78 als ein Prüfgas oder Nullungsgas durch die Pumpeinrichtung 92 anfordert. In diesem zweiten Zustand 63 wird das Datensignal 65, 21 von der Gasmessvorrichtung 3 fortlaufend erfasst und in Abhängigkeit des Datensignals 65 wird ein Gaskonzentrationswert 79 bestimmt. In diesem zweiten Zustand 63 wird in Abhängigkeit des Gaskonzentrationswertes 79, sowie wenigstens eines weiteren vorgegebenen Wertes 75 ein Zustand der Gasmessvorrichtung 3 detektiert und dabei unterscheiden, ob kein kritischer Zustand 81 vorliegt oder, ob ein möglicher kritischer Zustand 83 gegeben ist. Bei Vorliegen des kritischen Zustands 83 wird ein Fehlersignal 73 ausgegeben. Bei Vorliegen des unkritischen Zustands 81 wird kein Fehlersignal 73, sondern in optionaler Weise ein Statussignal 71 ausgegeben. Diese Zustände 81, 83 werden im Datenaustausch 69 an das Auswertesystem 7 übermittelt. Nach der Fehlerausgabe 73, bzw. nach der optionalen Statusausgabe 71 ist der zweite Zustand 63 und damit der Ablauf 100 am Schluss 89 angekommen und beendet. Vorzugsweise wird nach Beendigung des zweiten Zustands 63 der Ablauf 100 mit einem Wechsel in den ersten Zustand 61 fortgesetzt, so dass der reguläre Messbetrieb mit Datenaustausch 65 zwischen Gasmessvorrichtung 3 und Auswertesystem 7 wieder fortgesetzt werden kann. In optionaler Weise kann nach Beendigung des zweiten Zustands 63 im Ablauf 100 ein optionaler dritter oder weiterer Zustand 87 vorgesehen sein, aus dem wiederum optional in den ersten Zustand 61 gewechselt werden kann. Ein solcher dritter Zustand 87 kann beispielsweise eine Anforderung einer Dosierung mittels eines weiteren Steuersignals 77' an die Pumpeinrichtung 92 mit einem weiteren Gas umfassen, beispielsweise zu einer Spülung der Gasmessvorrichtung 3 mit einer vorgegebenen Menge 78' eines Nullungsgases, beispielsweise Luft aus der Messumgebung 39 (1b), bevor wieder in den Messbetrieb zurückgewechselt wird. Dies ergibt den Vorteil, dass das für die Prüfung verwendete Gas oder Gasgemisch 78 nicht erst aus der Gasmessvorrichtung 3, bzw. von dem Gassensor 5 (1a), beispielsweise mittels Diffusion über eine gewisse Zeitdauer, entweichen muss, sondern die Gasmessvorrichtung 3 nach Beendigung des zweiten Zustandes 63 direkt wieder für den Messbetrieb einsatzfähig ist.
Bezugszeichenliste

1: Gasmesssystem
3, 3': Gasmessvorrichtung
4, 4': Elektronikeinheit
5, 5': Sensor
7: Auswertesystem
9, 9', 9'': Kontrolleinrichtung
11: Gaseinlass für Prüfgas oder Messgas
13: Gaseinlass für Nullungsgas/Luft
15: Gasauslass für Abgas
16: Gasfortführungsleitung
17₁ ... 17_n: Daten-Ein-/Ausgangsmodule (I/O-Module)
18: Gaszuführungsleitung, Ansaugleitung
19, 21, 21': Datenverbindung, Datensignal
23: Energieversorgungsleitung
25: Prüfgasvorrat
27: Gasfilterelement, Nullungsgasvorrat
29: Dosierventil
31: Ventilanordnung
33: Gasgenerator
35: Durchflusssensor
36: Drucksensor
37: Pumpe, Membranpumpe
39: Umgebung, Messumgebung (Luft)
60: START
61: Erster Zustand
63: Zweiter Zustand
65: Datensignal
67: Ersatz-Datensignal
69, 69': Datenaustausch
71: Statussignal
73: Fehlersignal
75: Vorgegebener Wert
77, 77': Steuersignal
78, 78': angeforderte dosierte Menge an Gas oder Gasgemisch
79: Gaskonzentrationswert
81: Unkritischer Zustand
83: Kritischer Zustand, Fehlerzustand,
85: bekanntes Fehlersignal
87: Optionaler dritter Zustand
89: STOP
91: Steuereinheit
92: Pumpeinrichtung
93: Datenausgabeeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005045272 B4 [0001]
US 6182497 B1 [0002]
US 7406854 B2 [0003, 0004]

Claims

Gasmesssystem (1) mit einem Auswertesystem (7), mit einer Gasmessvorrichtung (3), welche – mindestens einen zu einer Ermittlung einer Gaskonzentration einer Gasmenge ausgebildeten Gassensor (5) – und Datenverbindungen (21) zu einer Bereitstellung der ermittelten Gaskonzentration als ein Datensignal (65) an das Auswertesystem (7), aufweist, mit einer Kontrolleinrichtung (9), welcher – eine Pumpeinrichtung (92) mit einer Gaszuführungsleitung (18) zu einer Zuführung einer Gasmenge an die Gasmessvorrichtung (3) zugeordnet ist und welche – eine Steuereinheit (91) – und eine Datenausgabeeinheit (93) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpeinrichtung (92) eine Pumpe (37) zugeordnet ist und mindestens ein gasführendes Verbindungselement (16, 18) die Pumpeinrichtung (92) mit der Gasmessvorrichtung (3) verbindet, und die Kontrolleinrichtung (9) – mittels der Steuereinheit (91) und der Datenverbindungen (21) ausgebildet ist, einen Datenaustausch (69) mit der Gasmessvorrichtung (3) zu kontrollieren, – mittels der Steuereinheit (91) und/oder der Datenausgabeeinheit (93) ausgebildet ist, einen Datenaustausch (69) mit dem Auswertesystem (7) zu kontrollieren, – mittels der Steuereinheit (91) ausgebildet ist, die Pumpeinrichtung (92) zu steuern, um eine Dosierung oder Förderung einer vorbestimmten Menge (78) eines Gases mittels der Pumpeinrichtung (92) zu der Gasmessvorrichtung (3) anzufordern oder zu veranlassen, – mittels der Datenverbindungen (21) ausgebildet ist, das Datensignal (65) des mindestens einen Gassensors (5) zu erfassen, – mittels der Steuereinheit (91) ausgebildet ist, aus dem Datensignal (65) des mindestens einen Gassensors (5) einen Gaskonzentrationswert (79) zu ermitteln und in Abhängigkeit des Gaskonzentrationswertes (79), sowie wenigstens eines weiteren vorgegebenen Wertes (75) einen Zustandswert (71, 73) der Gasmessvorrichtung (3), welcher für einen Zustand (81, 83) der Gasmessvorrichtung (3) oder des mindestens einen Gassensors (5) kennzeichnend ist, zu ermitteln und bereitzustellen, – mittels der Datenausgabeeinheit (93) zu einer Ausgabe und/oder Bereitstellung (19) des ermittelten Zustandswertes (71, 73) und zu einer Übermittlung des ermittelten Zustandswertes (71, 73) in einem Datenaustausch (69, 19) mit dem Auswertesystem (7) ausgebildet ist.
Gasmesssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Pumpeinrichtung (92) und/oder die der Pumpeinrichtung (92) zugeordnete Pumpe (37) in oder an der Kontrolleinrichtung (9) angeordnet ist.
Gasmesssystem (1) nach einem der Ansprüche 1, wobei die Pumpeinrichtung (92) und/oder die der Pumpeinrichtung (92) zugeordnete Pumpe (37) in oder an der Gasmesseinrichtung (3) oder dem mindestens einen Gassensor (5) angeordnet ist.
Gasmesssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pumpeinrichtung (92) einen, mit einem an der Kontrolleinrichtung (9) oder an der Pumpeinrichtung (92) angeordneten Prüfgasanschluss (11) verbundenen Gasgenerator (33) zu einer Erzeugung eines Prüfgases aufweist.
Gasmesssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an der Pumpeinrichtung (92) ein mit dem Prüfgasanschluss (11) verbundener Prüfgasvorrat (25) mit einem Volumen an Prüfgas angeordnet ist.
Gasmesssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pumpeinrichtung (92) einen mit einem an der Kontrolleinrichtung (9) oder an der Pumpeinrichtung (92) angeordneten Nullungsgasanschluss (13) verbundenen Gasgenerator (33) zu einer Erzeugung eines Nullungsgases aufweist.
Gasmesssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an der Pumpeinrichtung (92) ein mit dem Nullungsgasanschluss (13) verbundener Nullungsgasvorrat (27) mit einem Volumen an Nullungsgas angeordnet ist.
Gasmesssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Pumpeinrichtung (92) eine Ventilanordnung (31) zu einer Umschaltung zwischen dem an dem Prüfgasanschluss (11) vorhandenen Prüfgas und dem an dem Nullungsgasanschluss (13) vorhandenen Nullungsgas in das mindestens eine gasführende Verbindungselement (18) zu der Gasmesseinrichtung (3) aufweist.
Verfahren zum Betrieb eines Gasmesssystems (1) mit einem Auswertesystem (7), einer Gasmessvorrichtung (3) mit mindestens einem Gassensor (5) zur Erfassung mindestens einer Gaskonzentration und mit einer Kontrolleinrichtung (9), mit einer Kontrolleinrichtung (9) zugeordneten oder in oder an der Kontrolleinrichtung (9) angeordneten, zu einer Dosierung oder Förderung einer Menge eines Gases oder eines Gasgemisches geeigneten Pumpeneinrichtung (92), wobei die Kontrolleinrichtung (9) wenigstens eine Steuereinheit (91) aufweist, wobei die Gasmessvorrichtung (3) über die Steuereinheit (91) mit dem Auswertesystem (7) für einen Datenaustausch (69) vzwischender Gasmessvorrichtung (3) und dem Auswertesystem (7) verbunden ist, – wobei die Steuereinheit (91) in einem ersten Zustand (61) die Gasmessvorrichtung (3) mit dem Auswertesystem (7) für einen Datenaustausch direkt miteinander verbindet, – wobei die Steuereinheit (91) in einem zweiten Zustand (63) den Datenaustausch (69) von der Gasmessvorrichtung (3) an das Auswertesystem (7) unterbindet, – und statt eines Datensignals (65) der Gasmessvorrichtung (3) ein Ersatz-Datensignal (67) an das Auswertesystem (7) ausgibt, – ein Steuersignal (77) an die Pumpeinrichtung (92) ausgibt, welches eine Dosierung einer Menge eines Gases oder eines Gasgemisches durch die Pumpeinrichtung (92) anfordert, – das Datensignal (65) von der Gasmessvorrichtung (3) erfasst, – in Abhängigkeit des Datensignals (65) einen Gaskonzentrationswert (79) bestimmt, – und in Abhängigkeit des Gaskonzentrationswertes, sowie wenigstens eines weiteren vorgegebenen Wertes (75) einen möglichen kritischen Zustand (83) der Gasmessvorrichtung (3) detektiert – und bei Vorliegen des kritischen Zustands (93) ein Fehlersignal (73) ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit (91) in dem zweiten Zustand (63), für den Fall, dass kein kritischer Zustand (81) vorliegt, ein Statussignal (71) ausgibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die Steuereinheit (91) aus dem zweiten Zustand (63) nach der Detektion des möglichen kritischen Zustandes (83) in den ersten Zustand (61) wechselt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei von der Steuereinheit (91) bei der Detektion des möglichen kritischen Zustandes (83) der wenigstens eine weitere vorgegebene Wert (75) durch einen Vergleichswert oder einen Schwellwert repräsentiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei von der Steuereinheit (91) bei der Detektion des möglichen kritischen Zustandes (83) der wenigstens eine weitere vorgegebene Wert (75) auf einem Vergleich des Gaskonzentrationswertes (79) mit der angeforderten dosierten Menge (78) an Gas oder an Gasgemisch basiert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die von der Steuereinheit (91) angeforderte Dosierung der Menge (78) des Gases oder Gasgemisches durch die Pumpeinrichtung (92) einer vorbestimmten Gasmenge eines Prüfgases entspricht, wobei das als Prüfgas angeforderte Gas oder Gasgemisch geeignet ist, von dem mindestens einen in der Gasmesseinrichtung (3) angeordneten Gassensor (5) qualitativ und/oder quantitativ detektiert zu werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die von der Steuereinheit (91) angeforderte Dosierung der Menge des Gases oder Gasgemisches durch die Pumpeinrichtung (92) einer vorbestimmten Gasmenge eines Nullungsgases entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9, sowie nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die von der Steuereinheit (91) angeforderten Dosierungen von Nullungsgas oder Prüfgas in einer zeitlichen Abfolge eines Prüfzyklus erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Prüfzyklus eine Abfolge aus einer Dosierung eines Nullungsgases, zeitlich gefolgt von einer Dosierung mindestens eines Prüfgases umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Prüfzyklus eine Abfolge aus einer Dosierung mindestens eines Prüfgases, zeitlich gefolgt von einer Dosierung eines Nullungsgases umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Prüfzyklus eine Abfolge aus einer Dosierung eines Nullungsgases, zeitlich gefolgt von einer Dosierung mindestens eines Prüfgases, daran anschließend zeitlich gefolgt von einer Dosierung eines Nullungsgases umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9 oder nach Anspruch 10, wobei das Fehlersignal (73) oder das Statussignal (71) im Datenaustausch (65) in Form eines dem Auswertesystem (7) bekannten Signals (85), beispielsweise als ein Drahtbruch-Signal oder als ein anderes bekanntes Fehlersignal (73), an das Auswertesystem (7) übertragen werden.