Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
n\tZiel des Vorhabens ist die Bereitstellung eines lasergest\u00fctzten Me\u00dfsystems zur kontinuierlichen und sofortigen Bestimmung der relativen und absoluten Feuchte (Wassergehalt) an verschiedenen Punkten der Kompostmiete und im geschlossenen klimatisierten Luftraum.
\nn\tDer innovative Kern des geplanten Vorhabens liegt in der Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Laserme\u00dfsystems f\u00fcr die Feuchtebestimmung innerhalb des Prozesses der Kompostierung biogener Stoffe.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNotwendige Entwicklungen zur Umsetzung der Zielstellung:
\nn\tRobuste, geeignete Laserstrahlquellen\tAngepasste Sensorkonfiguration f\u00fcr die Messung in oder \u00fcber der Kompostmiete (Messgeber)
\nn\tMultiplex – Umschalteinheit f\u00fcr Lichtleitfaserb\u00fcndel (in Verbindung mit Einspeisung und optische Problemstellungen)n\tRechnerankopplung \/ Steuerung der Gesamtanlagen\tSoftware zur Messwertaufnahme und Verarbeitung
\nn\tRealisierung eines Regelkreises zur Feuchte – Nachf\u00fchrung
\n1.\tWeitere theoretische und praktische Untersuchungen zu den Transmissions- und Absorptionsmechanismen bei der Durchstrahlung von feuchter Luft (in hoher Temperatur, druckabh\u00e4ngig) mittels elektromagnetischer Strahlung.
\nZiel: Definition konkret nutzbarer Absorptionsmaxima f\u00fcr die Auswertung durchgef\u00fchrter Messungen sowie Auswahl eines geeigneten Lasersystems.
\n2.\tEntwicklung geeigneter PC-gest\u00fctzter Auswerteelektronik (umfangreiche Hard- und Softwareentwicklung).
\nZiel: Die mittels Laserstrahlung \u00fcber Detektoren erhaltenen Werte m\u00fcssen mit physikalischen Gr\u00f6\u00dfen und Formeln verrechnet werden, um die relative und absolute Feuchte bezogen auf ein Volumenelement Kompost explizit zu erhalten.
\n3.\tAufbau einer ersten lasergest\u00fctzten Prototypenmess-Strecke mit integrierter Auswerteelektronik.
\nZiel: Sammeln von Erfahrungen und Optimierung des Gesamtsystems; Fehlerkorrektur und Beseitigung.
\n4.\tAufbau und Test einer Multiplex-Lichtleitfaser\u00fcbertragungsanlage.
\nZiel: Verkn\u00fcpfung beliebig vieler Messpunkte innerhalb einer oder mehrerer Mieten, die zeitlich kurz nacheinander abgetastet werden und ihre Messwerte an den PC weitergeben. Damit kann ein schneller Regelkreislauf aufgebaut werden, der es erm\u00f6glicht, den Prozess der Kompostierung optimal und schnell ablaufen zu lassen. Erstellung von Feuchteprofilen in Mieten.
\n5.\tEntwicklung einer praxisgerechten Konstruktion (Prototyp). Gewinnung eines oder mehrerer Projektpartners zur Einf\u00fchrung der Technologie in die Praxis.
\nZiel: Beginn der Verkaufsaktivit\u00e4ten.
\n6.\tUmfangreiche Werbeaktionen und Kundengespr\u00e4che \/ Internationales Marketing.
\nZiel: Bekanntmachung des Produktes auf dem Markt mit dem Ziel des Verkaufes von entsprechenden Me\u00dfsystemen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Vorteile:
\nn\tSehr schnelle Messungen m\u00f6glich – Die gew\u00fcnschten Messwerte liegen unmittelbar vorn\tMessungen sind zeitlich kurz nacheinander an verschiedenen Punkten der Kompostmiete durchf\u00fchrbar (ohne Umsetzung entsprechender Sensoren)
\nn\tAlle Messsensoren werden von einem Lasersystem zeitlich nacheinander versorgt und liefern ihre Daten an einen Computern\tComputergest\u00fctzte Regelprozesse zur Bestimmung und F\u00fchrung des aktuellen Feuchtegehaltes m\u00f6glich (Aufnahme eines Feuchteprofils \u00fcber der gesamten Kompostmiete)
\nn\tWirtschaftliches Verfahrenn\tRobuste Systemtechnik (Trennung von Laserquelle und Messsensoren durch \u00dcbertragung der La-serstrahlung mittels Lichtleitfasern m\u00f6glich)
\nn\tHochpr\u00e4zises und genaues Messverfahren durch den Einsatz von spezieller Laserstrahlung<\/p>\n
Gem\u00e4\u00df dem Arbeitsschritt 1 wurden innerhalb der ersten Projektphase die theoretischen Grundlagen der Bereiche Laserphysik, Psychrometrie, Thermodynamik und Biologie erarbeitet. Auf der Basis der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein verfahrenstechnisches Konzept erarbeitet, welches es erm\u00f6glichen soll den Feuchtegehalt des Kompostes zu bestimmen.<\/p>\n
Die Umsetzung des Entwurfes f\u00fchrte zur Erstellung einer Prototypenmessstrecke. Dieser Aufbau, dessen Elektronik in wesentlichen Teilen dem zuk\u00fcnftigen Me\u00dfsystem entsprechen wird, diente zum Nachweis der praktischen Funktionsf\u00e4higkeit des Systems.<\/p>\n
Durch diesen erfolgreichen Abschluss der ersten Phase des Projektes konnte mit der Realisierung weiterer Schritte gem\u00e4\u00df dem Arbeitsprogramm begonnen werden. So ist zur Zeit die Realisierung der Faserankopplung des Lasers und des Sensors alle Aufmerksamkeit gewidmet. Mit einem so mobil aufgebauten Ger\u00e4t k\u00f6nnen dann erste Kallibrierungsmessungen vorgenommen werden. Anhand der gewonnenen Ergebnisse und praktischen Erfahrungen kann dann eine abschlie\u00dfende Optimierung des Systems vorgenommen werden. Alle praktischen Phasen der Projektrealisierung sind stets mit einer Anpassung und Optimierung der eingesetzten Elektronik gekoppelt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die innerhalb der Projektlaufzeit erarbeiteten Ergebnisse dokumentieren einen \u00e4u\u00dferst innovativen Stand des Einsatzes von Lasertechnik im Rahmen eines Feuchtemessverfahrens.
\nDie Neuartigkeit der technischen L\u00f6sung ist insbesondere darin zu sehen, dass mit der Vorstellung dieses lasergest\u00fctzten Messprozesses und im Hinblick auf seine Anwendung in Kompostmieten eine Technologie zur Verf\u00fcgung steht, die es erm\u00f6glicht, den Rotteprozess in Kompostmieten so zu optimieren, dass eine zeitliche Verk\u00fcrzung des Prozesses erreicht wird.
\nInnerhalb dieses mehr als 3-j\u00e4hrigen Forschungsverbundvorhabens sind die Grundlagen des Lasermessprozesses und alle im Zusammenhang mit diesem neuartigen Verfahren stehenden Hard- und Softwarekomponenten erarbeitet und in Form einer Prototypenanlage realisiert worden.
\nEs wurden von den Grundlagen der Kompostierung ausgehend messtechnische Erfordernisse f\u00fcr die Messung der Feuchte im Kompost erarbeitet. Dabei mussten verschiedene Randbedingungen w\u00e4hrend des Prozesses der Kompostierung beachtet werden, um eine korrekte Messung durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen. Mit den Kenntnissen des Kompostierungsprozesses wurde eine intensive Diskussion zur Messmethodik gef\u00fchrt. Die ausgew\u00e4hlte Technologie, indirekte Messung \u00fcber ein abgewandeltes Verfahren der Ausgleichsfeuchte, wurde intensiv mit Vorteilen und Nachteilen im Zusammenhang mit den Randbedingungen im Kompostierungsprozess betrachtet. Entsprechend den Ergebnissen wurde dann ein Aufbau konzipiert. Im Zusammenhang mit dem realisierten Laboraufbau und auch sp\u00e4ter bei der technischen Realisierung der Lanze ergaben sich Probleme im Bereich der Beschaffung der Komponenten und der Umsetzung im technischen Ma\u00dfstab. Hierdurch mussten viele Versuchreihen zus\u00e4tzlich durchgef\u00fchrt werden, die erheblichen zeitlichen Aufwand bedeuteten.
\nDurch einen Laboraufbau konnten die theoretischen Grundlagen best\u00e4tigt werden. Im Rahmen der praktischen Erprobung des Versuchsaufbaus wurde die prinzipielle Machbarkeit nachgewiesen und unter Rottebedingungen erprobt. Einige spezifische Randbedingungen (z. B. hohe Temperaturen innerhalb der Rotte) verursachten Probleme, die dazu f\u00fchrten, dass eine individuelle, erprobter Laser-Mess-Anlage zum Ende des Projektes nicht in Vollkommenheit zur Verf\u00fcgung stand.
\nSo ist am Ende der Projektlaufzeit zu res\u00fcmieren, dass ein Konzept f\u00fcr eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Feuchte in Kompost erarbeitet und seine prinzipielle Nutzbarkeit nachgewiesen wurde. Es wird angestrebt, weitergehende Arbeiten durch interessierte Anwender durchf\u00fchren zu lassen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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