WO2012167909A1 - Verfahren zur diebstahlüberwachung von solarmodulen und solaranlage mit einer vielzahl von solarmodulen zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur diebstahlüberwachung von solarmodulen und solaranlage mit einer vielzahl von solarmodulen zur durchführung des verfahrens Download PDF

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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a method for theft monitoring of solar modules and to a solar system with a multiplicity of solar modules for carrying out the method according to the preamble of claims 1 and 10.
  • Monitoring devices such as contact wires surrounding the solar panels and tearing to produce an alarm signal in contact, as well as cameras with which the systems are monitored, have the disadvantage that additional security personnel is required to register the alarm, or the monitors on which the
  • each solar module usually requires its own GSM unit, which accordingly also has to be equipped in each case with its own SIM card of a mobile network operator, the operation of such solar modules already leads due to the large amount to be acquired SIM cards and the operation of the GSM Units incurred connection fees at significant operating costs.
  • the GSM units require a lot of electrical power that must be provided by the solar modules, which is by day and high solar radiation is no problem at night and on days with little or almost no sunlight, as well as in snow, requires an additional accumulator with sufficient capacity, which again increases the cost.
  • a method for theft-monitoring of individual solar modules in a solar system comprising a plurality of photovoltaic solar modules, for example several hundred solar modules, an electronic
  • the status information such as the generated electrical voltage of one or more modules, the temperature of the modules, etc. transmitted via a remote area data communication network to a server.
  • the transmission can take place, for example, by means of a known GSM mobile data transmission device, as used, for example, in mobile telephones.
  • GSM mobile data transmission device as used, for example, in mobile telephones.
  • the electronic monitoring unit which preferably contains a microcontroller, and will be discussed in more detail below, in this case ensures that when removing one or more solar modules from the solar system, a warning signal is generated, which transmits over the long-range data communication network to the server which forwards this, for example, to a monitoring center in which the warning signal is output eg as an acoustic or optical warning signal via a loudspeaker and / or a monitor.
  • a first monitoring unit is arranged on a first solar module and a second monitoring unit is arranged on a second solar module Exchange of data over another short-range data communication network are interconnected, for example via a Bluetooth network, or a ZigBee or a W-Lahn network.
  • the first monitoring unit on the first solar module has the function of a slave in the local area data communication network, which local status information, such as its own status, its own network address, or the voltage just generated and / or the temperature of the solar module, etc., at which the first monitoring unit is arranged, via the short-range kommu- nikationsnetztechnik sent to the second monitoring unit.
  • the second monitoring unit assumes the function of a master in the near-field data communication network, which collects the local status information of the first solar module and also collects local status information of the second solar module and preferably sends it cumulatively at predetermined time intervals to the server via the long-range data communication network.
  • Monitoring unit which occurs in particular in the case of the theft of the first solar module in the removal of the same from the local area data communication network, for example, when the remote solar module is transported and transported in a transport vehicle, the first monitoring unit takes on the stolen module the function of a master, in this case even an alarm signal and / or the
  • Status information which can be determined, for example, by means of a GPS module assigned to the first monitoring unit or by means of a GSM module can be transmitted to the server via the remote area data communication network.
  • the invention has the advantage that during proper operation of the solar system, only a single GSM module is active on the master monitoring unit and the status information at predetermined intervals, for example, every one to two or more hours transmitted to the server, whereas the slave serving Surveillance units, of which several are preferably provided within the solar system, although a GSM data transmission unit may have, but this remains inactive until the short-range kommuritechnischsimpl is canceled and the solar module removed from the local area data communication network itself assumes the function of a master.
  • the operating costs which are caused solely by the GSM transmission of the status information to the server, can be reduced to a minimum, in particular in the case of very large solar systems with a multiplicity of solar modules, for example one hundred or even one thousand solar modules.
  • a further advantage resulting from the use of the method according to the invention is that the costs for operating the short-range data commutation network, which is in particular a short-range radio network, requires little power compared to remote area radio via GSM or satellite or the like. and on the other hand, no provider fees caused, as it is, for example, in Bluetooth networks or in W-LAN or ZigBee wireless networks to free wireless networks.
  • each of the preferably larger number of first monitoring units which work as slaves during proper operation of the solar system, also assumes the function of a master in the event of a failure of the second master monitoring unit, a redundancy is created in an advantageous manner which increases security in the event of failure a failure of the otherwise only master-monitoring unit provides.
  • the first monitoring unit and / or the second monitoring unit detect the own geographical position after an interruption of the data communication via the short-range data communication network, in particular via a global positioning system (GPS) or Mobile network (GSM) and send them independently as status information over the Fem Suites data communication network to the server.
  • GPS global positioning system
  • GSM Mobile network
  • the current location position of the first monitoring unit after the interruption of the short-range data communication network ie the position of the respective solar module after removal from the solar system, preferably continuously stored at predetermined intervals in a memory of the first monitoring unit, the position for example via a in the
  • the first monitoring unit also contained GPS module is obtained and / or can be determined using the positioning methods available in the mobile network, when the removal of the stolen solar modules in the short term, a cellular connection is established.
  • Criminological traceability of a theft can also be beneficial.
  • first and / or second monitoring units respectively equip the first and / or second monitoring units respectively with accumulators which supply the electronics of the monitoring unit with power, if the solar modules themselves do not generate any energy, for example at night, or even in closed ones , darkened transport vehicles.
  • the first monitoring unit and preferably also the second monitoring unit detect its own spatial position and / or the instantaneous acceleration of the monitoring unit, for example via a known in the prior art acceleration or
  • the monitoring unit ie the microcontroller contained therein compares in predetermined time intervals, the current spatial position and / or acceleration of the monitoring unit with a predetermined target value, ie the previous position and / or the angle of inclination and / or the usual acceleration, which latter in calm conditions at the rate of 0 m / s 2 . If the collected value or values repeat from the
  • the monitoring unit sets via the short-range data communication network from an alarm signal to the current master, which forwards this preferably to the server.
  • the solar system comprises a plurality of first solar modules, to each of which a first monitoring unit is arranged, which are arranged together with other solar modules that have no monitoring units in an array of solar modules.
  • Short-range data communication network connected to a single second monitoring unit for data exchange of local status information and alarm signals, which compares the status information of all first solar modules with each other and preferably cumulates the status information and sent in a processed form to the server.
  • the solar module, on which the second monitoring unit is located, which forms the master in the short-range data communication network is preferably arranged in the region of the center of the array of solar modules, and the solar modules, which are provided with the first monitoring units , are located in the area of the outer edges of the array.
  • This embodiment of the invention provides the advantage that the solar module, which carries the second master data transmission device, which sends the alarm signal to the server when removing one or more of the first data monitoring units arranged in the edge regions, in the event of theft only much later than the first edge solar modules are removed.
  • the length of time in which the alarm signal from the master data monitoring unit is continuously transmitted to the server to notify a theft alarm, considerably extended, and the security personnel and the security forces is correspondingly more time available to take appropriate action and the place of To seek theft.
  • a first monitoring unit which is used for data exchange over the
  • Short range data communication network are interconnected. This has the advantage that the cost of theft protection against a solar system in which all modules are equipped with a corresponding first monitoring unit, or a second monitoring unit, again significantly reduced, without the theft contactor thereby adversely affected. Compared with a fence that is mounted around the entire system, or a camera that monitors the system around the clock and their images must be constantly evaluated by appropriate security personnel, it is with the previously described embodiment of the invention
  • Solar modules arranged first and / or second monitoring units as already mentioned above, supplied via an associated accumulator after removing the solar modules with electrical energy to the alarm signal and / or the status information at one or even several predetermined times after removing the respective solar module via to send the long-range data communications network to the server.
  • the solar modules have corresponding GSM units, which are activated only in this case and record a mobile radio connection via the Fem Schemes- data communication network with the respective server. This has the advantage that the systems can also be monitored at night, to which the theft activity experience has shown to be greatest.
  • Femments data communication network are sent to the server, are dynamically changeable, which can extend the monitoring period even at relatively low battery capacities advantageously even further in an advantageous manner.
  • the solar modules feed the electrical energy generated by them in the daytime via an inverter into an electrical line network, and that the first and second monitoring unit at night in case of snowfall, when the solar modules themselves generate no energy, their Operation of the short-range data communications network as well as of the long-range data communications network required electrical energy via the inverter from the line network, via which the electrical energy is fed into the electrical network in the event of solar radiation. This ensures that the batteries are always fully charged, even at night or in snowfall, so that in case of theft, the full capacity of the batteries for location purposes is available.
  • the number of charge / discharge cycles of the batteries is significantly reduced by the operation of the short-range data communication network, and the long-range data communication network, resulting in a favorable increase in the life of the same.
  • the energy requirement of the device according to the invention is very low overall, so that correspondingly favorable and smaller accumulators a small capacity are sufficient.
  • the data over the short-range data communications network are preferably not transmitted continuously but at predetermined time intervals, which may be, for example, one transmission per hour.
  • the second master monitoring unit By transmitting the data at predetermined time intervals, i. in given time slots, in addition to a significant reduction in operating costs, the further advantage that the second master monitoring unit a disturbance, such. the failure of one of the first monitoring units, also recognizes that it does not send the status information within the specified period. If one or more others
  • the first and / or the second monitoring unit monitor the module voltage of the associated solar module, and that alarm signals and / or data are transmitted via a detected voltage profile over the long-range data communication network, if changed the course of the module voltage according to a predetermined pattern. This opens up the possibility that, in addition to monitoring by an inserted acceleration or position sensor, irregularities in one or more of the first solar modules, which are equipped with the first monitoring units, are detected early.
  • the alarm signal can be output, for example, when the
  • Module voltage in sunlight within a given time period e.g.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a solar system according to the invention with a total
  • Monitoring unit are arranged in the center of the array,
  • FIG. 2 shows a schematic spatial representation of a connection box used on the solar modules of the solar system of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the opened connection box with inserted additional board
  • Fig. 4 is a schematic representation of the bottom of a junction box with inserted additional board to illustrate the position of the locating module
  • Fig. 5 is a schematic spatial representation of the connection box with attached
  • a solar system 1 comprises a plurality of solar modules 2, each of which solar module 2 has a closable junction box 4, which is mounted on the underside of the module and the interior 6 is sealed watertight by a lid not shown in detail.
  • first solar modules 2a which are referred to below as first solar modules 2a and which are arranged at the four outer corners of the array shown, are assigned a first electronic monitoring unit 12a, respectively in the connection box 4 shown in detail in Figures 2 to 5 is added as an additional board 8b, which is plugged onto a base plate 8a shown in the illustration of Figure 2 in the piggyback process.
  • each of the solar modules 2 of the solar system 1 is provided with a connection box 4 which is identical in its outer form and which contains at least the base board 8 a shown in FIG. 2, which is provided via housing feedthroughs 16 and
  • Terminals 18a is connected to the two electrical leads 20, via which the electrical connection of the respective solar module 2 takes place to adjacent solar modules or to an inverter, not shown.
  • the base board 8a is connected to all solar modules 2 of the solar system 1 via a solder or clamp connection with Kunststofffähnchen not shown in detail of the associated solar module 2, which is preferably provided via terminals 18b, which are also arranged on the base board 8a.
  • bypass diodes 5 are preferably further provided which provide a return flow of the electric current in the event of a short circuit in one or more Photovoltai see prevent elements of a solar module 2, in order to bridge the photovoltaic element in such a case.
  • Fig. 2 and Fig. 3 can be further taken in detail, further preferably four pin-like fastening means 10 are arranged on the base board 8a, via which the additional board 8b after attachment to the base board 8a fixedly connected to this, in particular can be screwed.
  • the additional board 8b in this case contains the actual electronic components of the first electronic monitoring unit 12a, as well as the second electronic monitoring unit 12b, which is preferably constructed identically thereto, and which is located in the center of the
  • the first and second electronic monitoring units 12a and 12b each comprise a microcontroller 22, a positioning module 23, which is preferably a GPS module, which is received in the base board 8a for improving the radio connection to a satellite within an opening 3 shown in FIG , and a short-range data communication module connected to the microcontroller 22 in the form of a ZigBee module 25.
  • the short-range data communication module 25 is used to transmit status information about the respective first solar module 2a, which is transmitted via the short-range data communication network shown in FIG 1 is indicated by the arrow 26, to the centrally arranged second
  • Monitoring unit 12b are sent.
  • the second monitoring unit 2b hereby has the function of a master, and the first monitoring units 12a take over the function of a slave within the short-range data communication network 26.
  • the status information is e.g. the position and / or acceleration of the additional board 8b of a monitoring unit 12a detected by a sensor (not shown) on the additional board 8b and preferably also by the instantaneous module voltage or power of the solar module 2a and further parameters such as those detected by the locating module 23
  • Remote area data communication module arranged in the form of a GSM module 27 with associated SIM card holder which generates a radio link via a long range data communication network indicated in Fig. 1 by the arrow 28 to a remote server 30 at regular intervals, which the local status information receives and processes the four first solar modules 2a.
  • the second electronic monitoring unit 12b differs thereby only from the first electronic
  • Monitoring unit 12 a that it assumes the function of the master in the local area data communication network, which activates the remote area data communication module 27 and causes the transmission of the previously preferably processed by the microcontroller 22 of the second monitoring unit 12 b status information to the server 30.
  • the additional boards 8b of all four first electronic monitoring units 12a shown preferably also have a long-range data communication module 27 with a SIM card, these modules are not activated during the proper operation of the system 1, so that advantageously no transmission fees or telephone costs are incurred ,
  • Remote area data communication module 27 has activated, sends the microcontroller on the additional board 8b of the remote first data transmission unit 12a an alarm signal and preferably also the current position information of the locating module 23, which he receives continuously or at predetermined intervals of this.
  • Monitoring unit 12b in the center of the solar system 1 sends in the event of a
  • a power supply unit 24 is furthermore arranged on the additional board 8b, which is preferably connected to a rechargeable battery not shown in detail and via the supply lines 20 also to an inverter likewise not shown in greater detail the electrical energy generated by the solar module 2 is fed into the pipeline network.
  • the accumulator which is preferably charged via a charging electronics of the power supply 24, supplies the relevant first electronic monitoring unit 12a on the module 2a with electrical energy in the event of theft, so that the data transmission via the master working in this case
  • Long-range data communication module 27 can be maintained even in the dark over several weeks, for example, to track the path of the stolen solar module based on the position data obtained from the server 30. If at the same time several of the stolen first solar modules 2a are transported together in a vehicle and stored together in a building, the data transmission of the position data is preferably made exclusively via the master operating monitoring unit 12a of the solar module 2a first removed from the short-range data communication network 26, and other first monitoring units 12a of the removed and stored first solar modules 2a take over the function of a slave in the then automatically established short-range kornmunikationsnetztechnik 26 until the accumulator capacity of the master due to the continuous data transmission of the position data via the GSM module 27 of the master monitoring unit 12a depletes is and the remote area radio link is broken.
  • the microcontroller 22 and / or the long-range data communication module 27 and / or a module not shown in detail for monitoring the electrical power of the solar module 2 and / or Nah Schlschalkommunikationsmodul 25 are preferably plugged as modules on the additional board 8b to the functions of the first and or to expand the second electronic monitoring units 12a, 12b, or z: B. replace a ZigBee short-range data communication module with a Bluetooth module or a W-LA module.
  • GPS location module

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Abstract

Ein Verfahren zur Diebstahl-Überwachung von einzelnen Solarmodulen (2a, 2b) in einer Solaranlage (1) mit einer Vielzahl von Solarmodulen, wobei die Solaranlage (1) eine elektronische Überwachungseinheit (12a, 12b) aufweist, die Statusinformationen wie insbesondere die erzeugte Spannung und Temperatur der Module, über ein Fernbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (28) an einen Server (30) übermittelt, und beim Entfernen eines Solarmoduls (2a, 2b) aus der Solaranlage (1) ein Warnsignal erzeugt, zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Überwachungseinheit (12a) an einem ersten Solarmodul (2a) und eine zweite Überwachungseinheit (12b) an einem zweiten Solarmodul (2b) der Solaranlage (1) zum Datenaustausch über ein weiteres Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (26) miteinander verbunden sind, dass die erste Überwachungseinheit (12a) am ersten Solarmodul (2a) die Funktion eines Slaves im Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (26) besitzt, welcher lokale Statusinformationen über das Nahbereichs-Datenkornmunikationsnetzwerk an die zweite Überwachungseinheit (12b) übersendet, dass die zweite Überwachungseinheit (12b) die Funktion eines Masters im Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (26) übernimmt, der die lokalen Statusinformationen des ersten Solarmoduls (2a) sowie lokale Statusinformationen des zweiten Solarmoduls (2b) kumuliert über das Fembereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (28) an den Server (30) übersendet, und dass bei einer Unterbrechung des Datenaustauschs zwischen der ersten Überwachungseinheit (12a) und der zweiten Überwachungseinheit (12b) die erste Überwachungseinheit (12a) die Funktion eines Masters annimmt, der über das Fembereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (28) ein Alarmsignal und/oder Statusinformationen an den Server (30) übersendet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Solaranlage (1) mit einer Vielzahl von Solarmodulen (2, 2a, 2b) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

VERFAHREN ZUR DIEBSTAHLÜBERWACHUNG VON SOLARMODULEN UND SOLARANLAGE MIT EINER VIELZAHL VON SOLARMODULEN ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diebstahlüberwachung von Solarmodulen sowie eine Solaranlage mit einer Vielzahl von Solarmodulen zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 10.
Der Einsatz von photovoltaischen Solarmodulen stellt heutzutage einen bedeutenden
Wachstumsmarkt dar. da die Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht mit Hilfe von Solarmodulen nicht nur umweltverträglich und Ressourcen schonend ist, sondern der elektrische Strom auch effizient transportiert und in nahezu jedwede beliebige andere Energieform umgewandelt werden kann. Hinzu kommt, dass Sonnenlicht in nahezu unbegrenzter Menge kostenlos zur Verfügung steht, was den Anreiz zum Bau von großen Solaranlagen mit einer Vielzahl von Solarmodulen, z.B. mit einigen 100 bis 10000 Modulen zusätzlich vergrößert.
Allerdings zeigt es sich in der letzen Zeit, dass die in derartigen Solaranlagen eingesetzten Solarmodule aufgrund ihres doch nicht unerheblichen Preises gerade bei Solaranlagen, die abgelegen von Ortschaften oder Städten installiert sind, oftmals in größerem Umfang gestohlen werden, um diese weiter zu veräußern oder in kleineren Anlagen selbst zu nutzen.
Die dadurch für die Eigentümer und Versicherer derartiger Anlagen entstehenden Schäden sind aus diesem Grunde in der letzten Zeit stark angestiegen, so dass von den Versicherern zunehmend höhere Versicherungsbeiträge verlangt oder Anlagen in kritischen Umgebungen überhaupt nicht mehr versichert werden, um dieser Entwicklung Rechnung zu tragen.
Obgleich aus dem Stand der Technik bereits Vorrichtungen und Verfahren bekannt sind, Solarmodule gegen die Gefahr eines Diebstahls abzusichern, sind die dafür benötigten Vorrichtungen vergleichsweise uneffektiv und teuer.
BESTÄTIGUNGSKOPIE So ist es bekannt, die gesamten Anlagen mit einem Zaun zu umgeben, was ohne zusätzliche Überwachungseinrichtungen wie Kameras und Zugangswameinrichtungen nur einen geringen Schutz darstellt, da derartige Zäune gerade bei abgelegenen Freilandanlagen von Dieben sehr leicht überkommen werden können. Der zusätzliche Einsatz von elektronischen
Überwachungseinrichtungen wie Kontaktdrähten, die die Solaranlagen umgeben und unter Erzeugung eines Alarmsignal bei einem Kontakt reißen sowie auch Kameras, mit denen die Anlagen überwacht werden, besitzen den Nachteil, dass zusätzliches Wachpersonal erforderlich ist, welches den Alarm registrieren, bzw. die Monitore, auf denen die
Kamerabilder übertragen werden, ständig überwachen muss. Dies erhöht die Betriebskosten derartiger Anlagen beträchtlich.
Hinzu kommt das Problem, dass in der Regel mehrere Anlagen von einer zentralen Alarmzentrale aus gleichzeitig überwacht werden, die bei Freilandanlagen üblicher Weise zentral mehrere Kilometer entfernt von den Anlagen angeordnet ist, so dass im Falle eines Diebstahls einige Zeit vergeht, bis das Wachpersonal zur betroffenen Anlage gelangt. Da bei einem tatsächlichen Diebstahl in der Regel zusätzlich auch die Ordnungskräfte alarmiert werden, vergeht meist zusätzliche Zeit, die den Dieben zur Verfügung steht, um die entwendeten Solarmodule abzutransportieren. Aus der EP 2077588A2 ist es bekannt, die Solarmodule einer Solaranlage mit GPS und GSM Einheiten zu versehen, die es ermöglichen, ein Solarmodul per Funk zu überwachen.
Da jedes Solarmodul in der Regel eine eigene GSM-Einheit benötigt, die demgemäß auch jeweils mit einer eigenen SIM-Karte eines Mobilfunknetzbetreibers ausgerüstet werden muss, führt der Betrieb derartiger Solarmodule schon aufgrund der großen Menge an anzuschaffenden SIM-Karten sowie der beim Betrieb der GSM-Einheiten entstehenden Verbindungsgebühren zu erheblichen Betriebskosten. Hinzu kommt, dass die GSM-Einheiten aufgrund der großen Distanzen zwischen Sender und Empfängen zum Aufbau der Funkverbindung im Vergleich zu Nahbereichs-Funkverbindungen, wie z.B. Bluetooth- Verbindungen, viel elektrische Energie benötigen, die von den Solarmodulen bereit gestellt werden muss, was bei Tage und hoher Sonneneinstrahlung kein Problem darstellt, bei Nacht und an Tagen mit wenig oder nahezu keiner Sonneneinstrahlung, sowie auch bei Schnee, einen zusätzlichen Akkumulator mit einer ausreichenden Kapazität erfordert, was die Kosten abermals verteuert.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine
Solaranlage mit einer Vielzahl von Solarmodulen zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen sich die Kosten für einen wirksamen Diebstahlschutz beim Betrieb derartiger Solaranlagen reduzieren lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 und 10 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Diebstahl-Überwachung von einzelnen Solarmodulen in einer Solaranlage, die eine Vielzahl von photovoltaischen Solarmodulen aufweist, beispielsweise mehrere einhundert Solarmodule, eine elektronische
Überwachungseinheit, die Statusinformationen, wie beispielsweise die erzeugte elektrische Spannung eines oder mehrerer Module, die Temperatur der Module etc. über ein Fernbe- reichs-Datenkommunikationsnetzwerk an einen Server übermittelt. Die Übermittlung kann hierbei beispielsweise mittels einer bekannten GSM-Mobilfunk-Datenübertragung- seinrichtung erfolgen, wie sie beispielsweise in Mobiltelefonen eingesetzt wird. Hierdurch lassen sich die Anlagen weitestgehend autark und ohne leitungsgebundene Netzwerkverbindungen auch an abgelegenen Standorten betreiben. Die elektronische Überwachungseinheit, die bevorzugt einen Mikrocontroller enthält, und auf die nachfolgend noch weiter eingegangen wird, sogt in diesem Falle dafür, dass beim Entfernen eines oder mehrerer Solarmodule aus der Solaranlage ein Warnsignal erzeugt wird, welches über das Fernbereichs- Datenkommunikationsnetzwerk an den Server übermittelt wird, der dieses z.B. an eine Überwachungszentrale weiterleitet, in der das Warnsignal z.B. als ein akustisches oder optisches Warnsignal über einen Lautsprecher und/oder einen Monitor ausgegeben wird. Gemäß der Erfindung ist hierbei an einem ersten Solarmodul eine erste Überwachungseinheit und an einem zweiten Solarmodul eine zweite Überwachungseinheit angeordnet, die zum Austausch von Daten über ein weiteres Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind, beispielsweise über ein Bluetooth-Netzwerk, oder ein ZigBee oder ein W-Lahn-Netzwerk. Die erste Überwachungseinheit am ersten Solarmodul besitzt hierbei erfindungsgemäß die Funktion eines Slaves im Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk, welcher lokale Statusinformationen, wie beispielsweise den eigenen Status, die eigene Netzwerkadresse, oder auch die gerade erzeugte Spannung und/oder die Temperatur des Solarmoduls etc. , an welchem die erste Überwachungseinheit angeordnet ist, über das Nahbereichs-Datenkommu- nikationsnetzwerk an die zweite Überwachungseinheit übersendet. Die zweite Überwachungseinheit übernimmt hierbei erfindungsgemäß die Funktion eines Masters im Nahbereichs- Datenkommunikationsnetzwerk, der die lokalen Statusinformationen des ersten Solarmoduls, sowie auch lokale Statusinformationen des zweiten Solarmoduls sammelt und kumuliert bevorzugt in vorgegebenen Zeitabständen, über das Fernbereichs- Datenkommunikationsnetz- werk an den Server übersendet.
Im Falle einer Unterbrechung des Datenaustauschs zwischen der ersten und zweiten
Überwachungseinheit, die insbesondere im Falle eines Diebstahls des ersten Solarmoduls beim Entfernen desselben aus dem Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk eintritt, beispielsweise wenn das entfernte Solarmoduls in ein Transportfahrzeug verfrachtet und abtransportiert wird, übernimmt die erste Überwachungseinheit am entwendeten Modul die Funktion eines Masters, der in diesem Falle selbst ein Alarmsignal und/oder auch die
Statusinformationen, die beispielsweise mit Hilfe eines der ersten Überwachungseinheit zugeordneten GPS-Moduls oder mittels eines GSM-Moduls durch Funkpeilung ermittelt werden können, über das Fembereichs-Datenkommunikationsnetzwerk an den Server übersendet.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass beim ordnungsgemäßen Betrieb der Solaranlage lediglich ein einziges GSM-Modul an der Master-Überwachungseinheit tätig ist und die Statusinformation in vorgegebenen Zeitabständen, beispielsweise alle ein bis zwei oder auch mehr Stunden an den Server übermittelt, wohingegen die als Slave dienenden Überwachungseinheiten, von denen bevorzugt mehrere innerhalb der Solaranlage vorgesehen sind, zwar eine GSM-Datenübertragungseinheit aufweisen können, jedoch diese solange inaktiv bleibt, bis die Nahbereichs-Datenkommuriikationsverbindung aufgehoben wird und das aus dem Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk entfernte Solarmodul selbst die Funktion eines Masters übernimmt. Hierdurch lassen sich insbesondere bei sehr großen Solaranlagen mit einer Vielzahl von Solarmodulen, beispielsweise einhundert oder gar eintausend Solarmodulen, die Betriebskosten, die allein durch die GSM-Übertragung der Statusinformationen an den Server hervorgerufen werden, auf ein Minimum reduzieren. Ein weiterer Vorteil, der sich durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt, besteht darin, dass die Kosten zum Betrieb des Nahbereichs-Datenkommumkationsnetzwerks, das insbesondere ein Nahbereichs-Funknetzwerk ist, gegenüber dem Fembereichsfunk über GSM oder Satellit oder dergleichen zum einen wenig Strom benötigt, und zum anderen keine Providergebühren verursacht, da es sich z.B. bei Bluetooth-Netzwerken oder auch bei W-LAN- oder ZigBee-Funknetzwerken um freie Funknetzwerke handelt.
Dadurch, dass jeder der bevorzugt größeren Anzahl von ersten Überwachungseinheiten, die beim ordnungsgemäßen Betrieb der Solaranlage als Slaves arbeiten, beim Ausfall der zweiten Master-Überwachungseinheit ebenfalls die Funktion eines Masters übernimmt, wird in vorteilhafter Weise eine Redundanz geschaffen, die eine erhöhte Sicherheit im Falle eines Ausfalls der sonst einzigen Master-Überwachungseinheit bietet.
Das erfindungsgemäße Vorsehen einer beim ordnungsgemäßen Betrieb einzigen zweiten Master-Überwachungseinheit bietet den weiteren Vorteil, dass die Statusinformationen der gesamten Solaranlage bereits vor ihrer Übersendung an den Server zentral durch die Master- Datenüberwachungseinheit miteinander verrechnet und auf redundante Daten hin optimiert werden können.
Nach einem weiteren, der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken erfassen die erste Überwachungseinheit und/oder die zweite Überwachungseinheit nach einer Unterbrechung der Datenkommunikation über das Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk die eigene geographische Position, insbesondere über ein globales Positionierungssystem (GPS) oder ein Mobilfunknetzwerk (GSM) und übersenden diese selbständig als Statusinformation über das Fembereichs-Datenkommunikationsnetzwerk an den Server. Hierbei wird die momentane Ortsposition der ersten Überwachungseinheit nach der Unterbrechung des Nahbereichs- Datenkommunikationsnetzwerks, d.h. die Position des jeweiligen Solarmoduls nach dem Entfernen aus der Solaranlage, bevorzugt fortlaufend in vorgegebenen Zeitabständen in einem Speicher der ersten Überwachungseinheit abgelegt, wobei die Position beispielsweise über ein in der ersten Überwachungseinheit ebenfalls enthaltenes GPS-Modul erhalten wird und/oder mit Hilfe der im Mobilfunknetz verfügbaren Positionierungsmethoden ermittelt werden kann, wenn beim Abtransport der entwendeten Solarmodule kurzfristig eine Mobilfunkverbindung hergestellt wird.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die örtliche Position - und damit der Weg der entwendeten Solarmodule - auch in Regionen nachverfolgt werden kann, in denen aktiv kein Fembereichs-Datenkommunikationsnetzwerk zur Verfugung steht. Ebenso kann in vorteilhafter Weise im Nachhinein anhand der in der zweiten Überwachungseinheit abgespeicherten Positionsdaten bewiesen werden, dass die entwendeten Photovoltaik-Module entlang einer bestimmten Strecke transportiert wurden, was in Hinblick auf eine
kriminologische Nachweisbarkeit eines Diebstahls ebenfalls von Vorteil sein kann.
Um die erste Überwachungseinheit am entwendeten ersten Solarmodul während des
Abtransport zuverlässig mit elektrischer Energie zu versorgen, ist es hierbei vorgesehen, die ersten und/oder zweiten Überwachungseinheiten jeweils mit Akkumulatoren auszurüsten, die die Elektronik der Uberwachungseinheit mit Strom versorgt, wenn die Solarmodule selbst keine Energie erzeugen, beispielsweise bei Nacht, oder auch in abgeschlossenen, verdunkelten Transportfahrzeugen.
Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass die erste Überwachungseinheit und bevorzugt auch die zweite Überwachungseinheit die eigene räumliche Lage und/oder die momentane Beschleunigung der Überwachungseinheit erfassen, beispielsweise über einen im Stand der Technik bekannten Beschleunigungs- oder auch
Lagesensor. Die Überwachungseinheit, d.h. der darin enthaltene Mikrokontroller vergleicht in vorgegebenen Zeitabständen die aktuelle räumliche Lage und/oder Beschleunigung der Überwachungseinheit mit einem vorgegebenen Sollwert, d.h. der bisherigen Lage und/oder dem Neigungswinkel und/oder der üblichen Beschleunigung, welch letztere bei Windstille in der Rege] bei 0 m/s2 liegt. Wenn der oder die erfassten Werte dabei wiederholt vom
vorgegebenen Wert abweichen, bzw. außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegen, setzt die Überwachungseinheit über das Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk ein Alarmsignal an den aktuellen Master ab, der dieses bevorzugt an den Server weiterleitet.
Die zuvor beschriebene Ausfuhrungsforrn der Erfindung besitzt den Vorteil, dass der
Energiebedarf der Überwachungseinheiten weiter reduziert werden kann, da die bekannten Lagesensoren, wie sie beispielsweise auch in Mobiltelefonen eingesetzt werden, einen verschwindend geringen Energiebedarf haben und somit eine Überwachung der Module über eine lange Zeit hinweg allein durch Akkumulatorbetrieb ermöglicht wird, wenn beispielsweise im Winter die Solarmodule über mehrere Tage oder Wochen hinweg mit Schnee bedeckt sind.
Ein weiterer Vorteil, der sich bei der zuletzt genannten Ausfuhrungsform ergibt, besteht darin, dass das Entfernen eines Solarmoduls aus der Solaranlage selbst dann innerhalb des vorgesehen Zeitraums zu einem Alarmsignal führt, welches aktiv über das Nahbereichs- Datenkommunikationsnetzwerk an den aktiven Master übertragen wird, wenn die Zeitinter- valle, in denen die Statusinformationen regelmäßig über das Nahbereichs-Datenkommu- nikationsnetzwerk an die Master-Überwachungseinheit übersandt werden, erheblich größer sind und beispielsweise mehrere Stunden betragen, um den Energieverbrauch der Anlage auf ein Mindestmaß zu verringern. Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken umfasst die Solaranlage eine Vielzahl von ersten Solarmodulen, an denen jeweils eine erste Überwachungseinheit angeordnet ist, die zusammen mit weiteren Solarmodulen, die keine Überwachungseinheiten aufweisen, in einem Array von Solarmodulen angeordnet sind. Die ersten
Überwachungseinheiten der ersten Vielzahl von Solarmodulen sind hierbei über das
Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk mit einer einzigen zweiten Überwachungseinheit zum Datenaustausch von lokalen Statusinformationen und Alarmsignalen verbunden, die die Statusinformationen sämtlicher erster Solarmodule miteinander vergleicht und die Statusinformationen bevorzugt kumuliert und in aufbereiteter Form an den Server übersendet.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist das Solarmodul, an welchem sich die zweite Überwachungseinheit befindet, welche den Master im Nahbereichs-Datenkommunikations- netzwerk bildet, bevorzugt im Bereich des Zentrums des Arrays von Solarmodulen angeordnet, und die Solarmodule, die mit den ersten Überwachungseinheiten versehen sind, befinden sich im Bereich der äußeren Ränder des Arrays. Durch diese Ausführungsform der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass das Solarmodul, welches die zweite Master-Datenübertragungseinrichtung trägt, die beim Entfernen eines oder mehrerer der in den Randbereichen angeordneten ersten Datenüberwachungseinheiten das Alarmsignal an den Server übersendet, im Falle eines Diebstahls erst wesentlich später als die ersten randseitigen Solarmodule entfernt wird. Hierdurch wird die Zeitdauer, in der das Alarmsignal von der Master-Datenüberwachungseinheit fortlaufend an den Server übertragen wird, um einen Diebstahlalarm mitzuteilen, erheblich verlängert, und dem Wachpersonal sowie den Ordnungskräften steht entsprechend mehr Zeit zur Verfügung, entsprechende Maßnahmen zu ergreifen und den Ort des Diebstahls aufzusuchen. Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung sind vorzugsweise lediglich 1% bis 30%, besonders bevorzugt lediglich 3% bis 5% aller Solarmodule der Solaranlage mit einer ersten Überwachungseinheit ausgerüstet, die zum Datenaustausch über das
Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk miteinander verbunden sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Kosten für den Diebstahlschutz gegenüber einer Solaranlage, bei der sämtliche Module mit einer entsprechenden ersten Überwachungseinheit, bzw. einer zweiten Überwachungseinheit ausgerüstet sind, noch einmal deutlich reduziert werden, ohne dass sich der Diebstahl schütz hierdurch nachteilig verschlechtert. Im Vergleich mit einem Zaun, der um die gesamte Anlage herum angebracht wird, oder einer Kamera, die die Anlage rund um die Uhr überwacht und deren Bilder von geeignetem Wachpersonal ständig ausgewertet werden müssen, ist es mit der zuvor beschriebenen Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens möglich, durch verteilt angeordnete, teilweise schlafende Module die gesamte Anlage kosteneffektiv zu überwachen.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken werden die an den
Solarmodulen angeordneten ersten und/oder zweiten Überwachungseinheiten wie bereits zuvor erwähnt, über einen zugeordneten Akkumulator nach dem Entfernen der Solarmodule mit elektrischer Energie versorgt, um das Alarmsignal und/oder die Statusinformationen zu einem oder auch zu mehreren vorgegebenen Zeitpunkten nach dem Entfernen des jeweiligen Solarmoduls über das Fernbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk an den Server zu übersenden. Hierzu weisen die Solarmodule entsprechende GSM-Einheiten auf, welche nur in diesem Falle aktiviert werden und eine Mobilfunkverbindung über das Fembereichs- Datenkommunikationsnetzwerk mit dem jeweiligen Server aufnehmen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Anlagen auch zu Nachtzeiten überwacht werden können, zu denen die Diebstahltätigkeit erfahrungsgemäß am größten ist. Zudem ist es ebenfalls möglich, die entwendeten Solarmodule auch über Wochen hinweg selbst dann noch zu orten, wenn die Module nach ihrer Demontage beispielsweise in einem LKW transportiert werden und selbst keine Energie mehr liefern.
Bei der zuletzt beschriebenen Ausfuhrungsform der Erfindung besteht weiterhin die
Möglichkeit, dass anhand einer dynamischen Anpassung der zeitlichen Abstände zwischen den vorgegebenen Zeitpunkten, zu denen ein Alarmsignal und/oder die örtlichen
Positionsdaten von einem entwendeten Solarmodul über das in diesem Fall aktivierte
Fembereichs-Datenkommunikationsnetzwerk an den Server übersandt werden, dynamisch veränderbar sind, wodurch sich der Überwachungszeitraum auch bei vergleichsweise geringen Akkukapazitäten in vorteilhafter Weise noch zusätzlich verlängern lässt.
Schließlich kann es vorgesehen sein, dass die Solarmodule die von ihnen am Tage erzeugte elektrische Energie über einen Wechselrichter in ein elektrisches Leitungsnetz einspeisen, und dass die erste und zweite Überwachungseinheit bei Nacht im Falle von Schneefall, wenn die Solarmodule selbst keine Energie erzeugen, ihre zum Betrieb des Nahbereichs- Datenkommunikationsnetzwerks sowie auch des Fernbereichs-Datenkommunikationsnetz- werks benötigte elektrische Energie über den Wechselrichter aus dem Leitungsnetz beziehen, über den die elektrische Energie bei Sonneneinstrahlung in das elektrische Leitungsnetz eingespeist wird. Hierdurch wird sicher gestellt, dass die Akkumulatoren auch bei Nacht oder bei Schneefall stets immer vollständig aufgeladen sind, so dass im Falle eines Diebstahls die volle Kapazität der Akkumulatoren für Ortungszwecke zur Verfügung steht. Zudem wird durch den Betrieb des Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerks, bzw. des Fernbereichs- Datenkommunikationsnetzwerks die Anzahl an Lade/Entladezyklen der Akkumulatoren erheblich verringert, was zu einer vorteilhaften Erhöhung der Lebensdauer derselben führt. Hierbei hat es sich weiterhin gezeigt, dass aufgrund des vergleichsweise geringen elektrischen Energiebedarfs des Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerks und auch der lediglich sporadischen Übersendung der kumulierten Statusinformationen durch die Master- Überwachungseinheit der Energiebedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung insgesamt sehr gering ist, so dass entsprechend günstige und kleinere Akkumulatoren mit einer geringen Kapazität ausreichend sind. Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken werden die Daten über das Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk bevorzugt nicht durchgehend, sondern in vorgegeben Zeitabständen übertragen, die z.B. bei einer Übertragung pro Stunde liegen können. Ebenso werden bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung zur
Verringerung des Energiebedarfs sowie auch zur Reduzierung der mit der Datenübertragung über das Fembereichs-Datenkommunikationsnetzwerk verbundenen Kosten die
Datenübertragung an den Server ebenfalls in weiteren vorgegebenen Zeiträumen
vorgenommen, z.B. alle 6 Stunden oder mehr. Durch die Übermittlung der Daten in vorgegebenen Zeitintervallen, d.h. in vorgegebenen Zeitschlitzen, ergibt sich neben einer deutlichen Reduzierung der Betriebskosten der weitere Vorteil, dass die zweite Master- Überwachungseinheit eine Störung, wie z.B. den Ausfall einer der ersten Überwachungseinheiten, auch daran erkennt, dass diese die Statusinformationen nicht innerhalb des vorgegebenen Zeitraums übersendet. Falls auch bei einer oder mehreren weiteren
Überwachungseinheiten keine Übermittlung von Daten innerhalb des vorgegebenen Zeitraums erfolgt, so wird dies als Diebstahl oder als eine schwerwiegende Beschädigung erkannt und von der zweiten Überwachungseinheit ein entsprechendes Alarmsignal an den Server abgesetzt. Schließlich kann es gemäß einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken vorgesehen sein, dass die erste und oder die zweite Überwachungseinheit die Modulspannung des zugeordneten Solarmoduls überwachen, und dass Alarmsignale und/oder Daten über einen erfassten Spannungsverlauf über das Fernbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk übersandt werden, wenn sich der Verlauf der Modulspannung entsprechend einem vorgegebenen Muster verändert. Hierdurch eröffnet sich die Möglichkeit, dass neben einer Überwachung durch einen eingesetzten Beschleunigungs- oder Lagesensors, Unregelmäßigkeiten bei einem oder mehreren der ersten Solarmodule, die mit den ersten Überwachungseinheiten ausgerüstet sind, frühzeitig erkannt werden.
So kann das Alarmsignal beispielsweise dann ausgegeben werden, wenn sich die
Modulspannung bei Sonneneinstrahlung innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums, z.B.
innerhalb von 10 Minuten, mehrmals sprunghaft verringert, was auf eine Demontage der Module hinweist. Ebenso ist es mit dieser Ausführungsform der Erfindung ebenfalls möglich, Störungen, wie z.B. lokale Verschmutzungen von Solarmodulen, frühzeitig zu erkennen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend am Beispiel einer Solaranlage mit einer Vielzahl von Solarmodulen zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Solaranlage mit insgesamt
5 X 5 Solarmodulen, bei der die ersten Solarmodule mit den ersten Überwachungseinheiten an den vier Ecken und das Solarmodul mit der zweiten
Überwachungseinheit im Zentrum des Arrays angeordnet sind,
Fig. 2 eine schematische räumliche Darstellung einer an den Solarmodulen der Solaranlage von Fig. 1 eingesetzten Anschlussbox,
Fig. 3 eine Aufsicht auf die geöffnete Anschlussbox mit eingesetzter Zusatzplatine, Fig. 4 eine schematische Darstellung der Unterseite einer Anschlussbox mit eingesetzter Zusatzplatine zur Verdeutlichung der Position des Ortungsmoduls, und
Fig. 5 eine schematische räumliche Darstellung der Anschlussbox mit aufgesetzter
Zusatzplatine von Fig. 3 mit geöffneten Gehäusedeckel.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, umfasst eine Solaranlage 1 eine Vielzahl von Solarmodulen 2, von denen jedes Solarmodul 2 eine verschließbare Anschlussbox 4 aufweist, die an der Unterseite des Moduls montiert ist und deren Innenraum 6 durch einen nicht näher gezeigten Deckel wasserdicht verschließbar ist.
Wie der Darstellung von Figur 1 hierbei weiterhin entnommen werden kann, ist beispielhaft insgesamt vier Solarmodulen 2a, die nachfolgend als erste Solarmodule 2a bezeichnet werden, und die an den vier äußeren Ecken des gezeigten Arrays angeordnet sind, eine erste elektronische Überwachungseinheit 12a zugeordnet, die jeweils in der in den Figuren 2 bis 5 im Detail gezeigten Anschlussbox 4 als Zusatzplatine 8b aufgenommen ist, die auf eine in der Darstellung von Figur 2 gezeigte Basisplatine 8a im Huckepack-Verfahren aufgesteckt ist.
Gemäß der Darstellung von Figur 1 ist jedes der Solarmodule 2 der Solaranlage 1 mit einer von der äußeren Form her identischen Anschlussbox 4 versehen, welche zumindest die in Figur 2 gezeigte Basisplatine 8a enthält, die über Gehäusedurchfuhrungen 16 und die
Anschlussklemmen 18a mit den beiden elektrischen Zuleitungen 20 verbunden ist, über welche der elektrische Anschluss des jeweiligen Solarmoduls 2 an benachbarte Solarmodule oder auch an einen nicht dargestellten Wechselrichter erfolgt. Die Basisplatine 8a ist bei allen Solarmodulen 2 des Solaranlage 1 über eine Löt- oder Klemmverbindung mit nicht näher gezeigten Kontaktfähnchen des zugehörigen Solarmoduls 2 verbunden, die bevorzugt über Anschlussklemmen 18b bereit gestellt wird, die ebenfalls mit auf der Basisplatine 8a angeordnet sind. Auf der Basisplatine 8a sind bevorzugt weiterhin Bypassdioden 5 vorgesehen, die einen Rückfluss des elektrischen Stroms im Falle eines Kurzschlusses in einem oder in mehreren photovoltai sehen Elementen eines Solarmoduls 2 verhindern, um das photovoltaische Element in einem solchen Falle zu überbrücken.
Wie der Darstellung von Fig. 2 und Fig. 3 weiterhin im Detail entnommen werden kann, sind auf der Basisplatine 8a ferner jeweils bevorzugt vier stiftartige Befestigungsmittel 10 angeordnet, über die die Zusatzplatine 8b nach dem Aufstecken auf die Basisplatine 8a mit dieser fest verbunden, insbesondere verschraubt werden kann.
Die Zusatzplatine 8b enthält hierbei die eigentlichen elektronischen Bauteile der ersten elektronischen Überwachungseinheit 12a, sowie auch der bevorzugt identisch dazu aufgebauten zweiten elektronischen Überwachungseinheit 12b, die im Zentrum der
Solaranlage 1 angeordnet ist. Die erste und zweite elektronische Überwachungseinheit 12a und 12b umfassen jeweils einen Mikrocontroller 22, ein Ortungsmodul 23, das bevorzugt ein GPS-Modul ist, welches zur Verbesserung der Funkverbindung zu einem Satelliten innerhalb einer in Fig. 4 gezeigten Öffnung 3 in der Basisplatine 8a aufgenommen ist, sowie ein mit dem Mikrocontroller 22 verbundenes und durch diesen angesteuertes Nahbereichs- Datenkommunikationsmodul in Form eines ZigBee-Moduls 25. Das Nahbereichs- Datenkommunikationsmodul 25 dient zur Übermittlung von Statusinformationen über das jeweilige erste Solarmodul 2a, welche über das Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk, welches in Fig. 1 durch den Pfeil 26 angedeutet ist, an die zentral angeordnete zweite
Überwachungseinheit 12b übersandt werden. Bei einem ordnungsgemäßen Betrieb der Solaranlage 1 besitzt die zweite Überwachungseinheit 2b hierbei die Funktion eines Masters, und die ersten Überwachungseinheiten 12a übernehmen die Funktion eines Slaves innerhalb des Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerks 26. Bei den Statusinformationen handelt es sich z.B. um die von einem nicht näher gezeigten Sensor auf der Zusatzplatine 8b erfasste Lage und/oder Beschleunigung der Zusatzplatine 8b einer Überwachungseinheit 12a sowie bevorzugt auch um die momentane Modulspannung oder Leistung des Solarmoduls 2a und weitere Parameter wie insbesondere die durch das Ortungsmodul 23 erfassten
Ortskoordinaten. Auf der Zusatzplatine 8b ist weiterhin ein vom Mikrocontroller 22 ansteuerbares
Fernbereichs-Datenkommunikationsmodul in Form eines GSM-Moduls 27 mit zugeordnetem SIM-Kartenhalter angeordnet, welches in regelmäßigen Zeitabständen eine Funkverbindung über ein in Fig. 1 durch den Pfeil 28 angedeutetes Fernbereichs-Datenkommunikations- netzwerk zu einem entfernten Server 30 erzeugt, welcher die lokalen Statusinformationen der vier ersten Solarmodule 2a erhält und verarbeitet. Die zweite elektronische Überwachungseinheit 12b unterscheidet sich dabei lediglich dadurch von der ersten elektronischen
Überwachungseinheit 12a, dass sie die Funktion des Masters im Nahbereichs-Datenkommu- nikationsnetzwerk übernimmt, der das Fernbereichs-Datenkommunikationsmodul 27 aktiviert und zur Übermittlung der bevorzugt zuvor vom Mikrocontroller 22 der zweiten Überwachungseinheit 12b aufbereiteten Statusinformationen an den Server 30 veranlasst. Obgleich die Zusatzplatinen 8b aller vier gezeigten ersten elektronischen Überwachungseinheiten 12a bevorzugt ebenfalls ein Fernbereichs-Datenkommunikationsmodul 27 mit einer SIM-Karte besitzen, sind diese Module während des ordnungsgemäßen Betriebs der Anlage 1 nicht aktiviert, so dass in vorteilhafter Weise keine Übertragungsgebühren, bzw. Telefonkosten anfallen.
Erst wenn im Falle eines Diebstahls eines der vier ersten Solarmodule 2a aus der Anlage 1 entfernt wird und dadurch der Datenaustausch zwischen der bis dahin als Slave arbeitenden ersten Überwachungseinrichtung 12a dieses ersten Solarmoduls 2a und der als Master arbeitenden zweiten elektronischen Überwachungseiinichtung 12b des zentralen zweiten Solarmoduls 2b abreißt, übernimmt die erste elektronische Überwachungseinheit 12a auf dem entfernten Moduls 2a die Funktion eines Masters und aktiviert das Fernbereichs- Datenkommunikationsmodul 27 auf der Zusatzplatine 8b der ersten elektronischen
Überwachungseinheit 12a. Sobald die erste elektronische Überwachungseinheit 12a das
Fernbereichs-Datenkommunikationsmodul 27 aktiviert hat, übersendet der Mikrocontroller auf der Zusatzplatine 8b der entfernten ersten Datenübertragungseinheit 12a ein Alarmsignal sowie bevorzugt auch die aktuellen Positionsangaben des Ortungsmodul 23, welche er fortlaufend oder auch in vorgegebenen Zeitabständen von diesem erhält. Die zweite
Überwachungseinheit 12b im Zentrum der Solaranlage 1 übersendet im Falle einer
Unterbrechung der Nahbereichsfunkverbindung zu einem der mit ihr zum Datenaustausch gekoppelten ersten Überwachungseinheiten bevorzugt ebenfalls ein Alarmsignal an den zentralen Server 30, der dieses beispielsweise an eine Alarmzentrale weiterleitet und in akustischer oder visueller Form ausgibt. Wie der Darstellung der Figuren 3 und 5 weiterhin entnommen werden kann, ist auf der Zusatzplatine 8b weiterhin ein Netzteil 24 angeordnet, welches bevorzugt mit einem nicht näher gezeigten Akkumulator sowie über die Zuleitungen 20 auch mit einem ebenfalls nicht näher gezeigte Wechselrichter verbunden ist, über welchen die vom Solarmodul 2 erzeugte elektrische Energie in das Leitungsnetz eingespeist wird. Der Akkumulator, der bevorzugt über eine Ladeelektronik des Netzteils 24 geladen wird, versorgt im Falle eines Diebstahls die betreffende erste elektronische Überwachungseinheit 12a auf dem Modul 2a mit elektrischer Energie, so dass die Datenübertragung über das in diesem Falle als Master arbeitende
Fernbereichs-Datenkommunikationsmoduls 27 auch bei Dunkelheit über mehrere Wochen aufrecht erhalten werden kann, um z.B. den Weg des entwendeten Solarmoduls anhand der vom Server 30 erhaltenen Positionsdaten zu verfolgen. Wenn gleichzeitig mehrere der entwendeten ersten Solarmodule 2a gemeinsam in einem Fahrzeug abtransportiert und zusammen in einem Gebäude gelagert werden, wird die Datenübertragung der Positionsdaten bevorzugt ausschließlich über die als Master arbeitende Überwachungseinheit 12a des zuerst aus dem Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk 26 entfernten Solarmoduls 2a vorgenommen, und die anderen ersten Überwachungseinheiten 12a der entfernten und zusammen gelagerten ersten Solarmodule 2a übernehmen in dem dann automatisch aufgebauten Nahbereichs-Datenkornmunikationsnetzwerk 26 solange die Funktion eines Slaves, bis die Akkumulatorkapazität des Masters aufgrund der fortlaufenden Datenübertragung der Positionsdaten über das GSM-Modul 27 der Master Überwachungseinheit 12a erschöpft ist und die Fembereichs-Funkverbindung unterbrochen wird. Nach dem Ausfall der Master - Überwachungseinheit 12a übernimmt dann eine der bisherigen Slave- Überwachungseinheiten 12a wiederum solange die Funktion des Masters, bis auch deren Akkumulatorkapazität erschöpft ist, usw.. Hierdurch ergibt sich insgesamt eine deutlich längere Betriebsdauer der Überwachungseinheiten 12a in den entwendeten ersten Modulen 2a, da die Energie zehrende GSM- Verbindung über das Fembereichs-Datenkommunikations- netzwerk 28 bevorzugt immer nur von einer Überwachungseinheit 12a aufgebaut wird, wohingegen die übrigen Überwachungseinheiten 12a an den entwendeten Modulen 2a lediglich Daten über das Nahbereichs-Datenkornrnunikationsnetzwerk 26 austauschen, was mit einem erheblich geringeren elektrischen Leistungsbedarf verbunden ist.
Der Mikrocontroller 22 und/oder das Fernbereichs-Datenkommunikationsmodul 27 und/oder auch ein nicht näher gezeigtes Modul zur Überwachung der elektrischen Leistung des Solarmoduls 2 und/oder das Nahbereichsdatenkommunikationsmodul 25 sind bevorzugt als Module auf die Zusatzplatine 8b aufsteckbar, um die Funktionen der ersten und/oder zweiten elektronischen Überwachungseinheiten 12a, 12b erweitern zu können, oder um z:B. ein ZigBee-Nahbereichs-Datenkommunikationsmodul durch ein Bluetoothmodul oder ein W-LA -Modul ersetzen zu können.
Liste der Bezugszeichen
1 Solaranlage
2 Solarmodul
2a erstes Solarmodul mit erste Überwachungseinheit
2b zweites Solarmodul mit zweiter Überwachungseinheit
3 Öffnung in Basisplatine
4 Anschlussbox
5 Bypassdiode
6 Innenraum der Anschlussbox
8 Platineneinheit
8a Basisplatine
8b Zusatzplatine
10 Befestigungsmittel
12 erste elektronische Überwachungseinheit
14 zweite elektronische Überwachungseinheit
16 Gehäusedurchfuhrung/ Kabelverschraubung
18a Anschlussklemme
18b Anschlussklemme
20 elektrisches Leitungsnetz
22 Mikrocontroller
23 Ortungsmodul (GPS)
24 Netzteil
25 Nahbereichs-Datenkommunikationsmodul
26 Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk
27 Fernbereichs-Datenkommunikationsmodul
28 Fembereichs-Datenkommunikationsnetzwerk
30 Server

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Diebstahl-Überwachung von einzelnen Solarmodulen (2a. 2b) in einer Solaranlage (1) mit einer Vielzahl von Solarmodulen, wobei die Solaranlage (1) eine elektronische Überwachungseinheit (12a, 12b) aufweist, die Statusinformationen wie insbesondere die erzeugte Spannung und Temperatur der Module, über ein
Fernbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (28) an einen Server (30) übermittelt, und beim Entfernen eines Solarmoduls (2a, 2b) aus der Solaranlage (1) ein Warnsignal erzeugt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass eine erste Überwachungseinheit (12a) an einem ersten Solarmodul (2a) und eine zweite Überwachungseinheit (12b) an einem zweiten Solarmodul (2b) der Solaranlage (1) zum Datenaustausch über ein weiteres Nahbereichs-Daten-Kommunikations- netzwerk (26) miteinander verbunden sind, dass die erste Überwachungseinheit (12a) am ersten Solarmodul (2a) die Funktion eines Slaves im Nahbereichs-Datenkommu- nikationsnetzwerk (26) besitzt, welcher lokale Statusinformationen über das
Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk an die zweite Überwachungseinheit (12b) übersendet, dass die zweite Überwachungseinheit (12b) die Funktion eines Masters im Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (26) übernimmt, der die lokalen
Statusinformationen des ersten Solarmoduls (2a) sowie lokale Statusinformationen des zweiten Solarmoduls (2b) kumuliert über das Fernbereichs-Datenkommunikations- netzwerk (28) an den Server (30) übersendet, und dass bei einer Unterbrechung des Datenaustausche zwischen der ersten Überwachungseinheit (12a) und der zweiten Überwachungseinheit (12b) die erste Überwachungseinheit (12a) die Funktion eines Masters annimmt, der über das Fernbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (28) ein Alarmsignal und/oder Statusinformationen an den Server (30) übersendet.
Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die erste Überwachungseinheit (12) und/oder die zweite Überwachungseinheit (12b) nach einer Unterbrechung der Datenkommunikation über das Nahbereichs- Datenkommunikationsnetzwerk (26) die eigene geographische Position, insbesondere über ein globales Positionierungssystem (GPS) oder ein Mobilfunknetzwerk (GSM), erfasst und diese selbständig als Statusinformation über das Fembereichs- Datenkommunikationsnetzwerk (28) an den Server (30) übermittelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Überwachungseinheit (12a) die eigene räumliche Lage und/oder die momentane Beschleunigung der Überwachungseinheit (12a) erfasst und über das Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (26) ein Alarmsignal übersendet, wenn diese innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums wiederholt von einem vorgegebenen Sollwert abweicht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Solaranlage (1) eine Vielzahl von ersten Solarmodulen (2a) mit einer jeweils daran angeordneten ersten Überwachungseinheit (12a) umfasst, die zusammen mit weiteren Solarmodulen (2) in einem Array von Solarmodulen angeordnet sind, und dass die Vielzahl von ersten Solarmodulen (2a) über das Nahbereichs- Datenkommunikationsnetzwerk (26) mit einer einzigen zweiten Überwachungseinheit (12b) zum Datenaustausch von lokalen Statusinformationen und Alarmsignalen verbunden ist, welche sich bevorzugt an einem Solarmodul (2b) im Bereich des Zentrums des Arrays von Solarmodulen (2, 2a, 2b) befindet.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass lediglich 1 bis 30 %, bevorzugt 3 bis 5% aller Solarmodule (2, 2a, 2b) der Solaranlage (1) eine erste Überwachungseinheit (12a) besitzen, die zum Datenaustausch über das Nahbereichs-Datenkommunikationsnetzwerk (26) miteinander verbunden sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die an einem Solarmodul (2a, 2b) angeordnete erste und/oder zweite
Überwachungseinheit (12a, 12b) nach dem Entfernen des Solarmoduls (2a) aus der Solaranlage (1) durch das Solarmodul (2a, 2b) und/oder einen der Überwachungseinheit zugeordneten Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt wird, um das Alarmsignal und/oder die Stamsinformationen zu einem oder mehreren vorgegebenen Zeitpunkten nach dem Entfernen des Solarmoduls über das Fembereichs-Datenkornmunikations- netzwerk (28) an den Server (30) zu übersenden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Solarmodule (2a, 2b) die von ihnen am Tage erzeugte elektrische Energie über einen Wechselrichter in ein elektrisches Leitungsnetz einspeisen, und dass die erste und zweite Überwachungseinheit (12a, 12b) bei Nacht ihre zum Betrieb des Nahbereichs- Datenkommunikationsnetzwerks (26) und des Fembereichs-Datenkommunikations- netzwerks (28) benötigte elektrische Energie über den Wechselrichter aus dem
Leitungsnetz beziehen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und zweite Überwachungseinheit (12a, 12b) in vorgegebenen Zeiträumen, bevorzugt einmal pro Stunde, Daten über das Nahbereichs-Datenkommunikationsnetz- werk (26) übersenden, und/oder dass der Datenaustausch über das Fernbereichs- Datenkommunikationsnetzwerk (28) mit dem Server (30) in weiteren vorgegebenen Zeiträumen, insbesondere alle 6 Stunden, erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die erste und/oder die zweite Überwachungseinheit (12a, 12b) die Modulspannung des zugeordneten Solarmoduls (2a, 2b) überwachen, und dass das Alarmsignal und oder Daten über einen erfassten Spannungsverlauf über das Fembereichs-Datenkommunika- tionsnetzwerk (28) an den Server (30) übersandt werden, wenn sich der Verlauf der Modulspannung entsprechend einem vorgegebenen Muster verändert.
10. Solaranlage (1) mit einer Vielzahl von Solarmodulen (2, 2a, 2b) insbesondere zur
Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Solarmodul (2, 2a, 2b) eine verschließbare Anschlussbox (4) aufweist, in welcher Anschlussklemmen (18a) zur elektrischen Verbindung mehrerer Solarmodule (2, 2a, 2b) der Solaranlage (1) untereinander aufgenommen sind,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass einem ersten Solarmodul (2a) eine erste Überwachungseinheit (12a) und einem zweiten Solarmodul (2b) eine zweite Überwachungseinheit (12b) zugeordnet ist, dass die erste und zweite Überwachungseinheit (12a, 12b) im Wesentlichen identisch ausgebildet sind und jeweils eine elektrische Basisplatine (8a) sowie eine mit der Basisplatine (8a) verbindbare elektrische Zusatzplatine (8b) umfassen, die einen
Mikrocontroller (22), ein mit diesem verbundenes und durch diesen angesteuertes Nahbereichs-Datenkornmunikationsmodul (25), insbesondere W-LAN Modul, Blutooth- Modul oder ZigBee-Modul, sowie ein vom Mikrocontroller (22) ansteuerbares
Fembereichs-Datenkommunikationsmodul (27), insbesondere GSM-Modul umfasst, und dass die Basisplatine (8a) und/oder die Zusatzplatine (8b) eine der Form des Innenraums der Anschlussbox (4) angepassten Form besitzt und über mechanische Befestigungsmittel (10) im Innenraum der Anschlussbox arretierbar ist.
11. Solaranlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Basisplatine (8a) über eine Löt- oder Klemmverbindung (18b) mit Kontaktfahnchen des zugehörigen Solarmoduls (2, 2a, 2b) verbunden ist, und dass der Mikrocontroller (22) und/oder das Fernbereichs-Datenkommunikationsmodul (27) und/oder ein Modul zur Überwachung der elektrischen Leistung des Solarmoduls und/oder das Nahbereichs-Datenkommunikationsmodul (25) auf die Basisplatine (8a) und/oder auf die Zusatzplatine (8b) aufsteckbar sind.
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