Funksensoren zur Zustandsüberwachung in der Smart City
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Bisher war es eine große Herausforderung Zustands-Informationen ohne vorhandene Stromversorgung oder Datenanbindung automatisiert abzufragen. Die technische Umsetzung war schlicht nicht möglich oder zu teuer und so wurden Arbeitsprozesse weiterhin manuell durchgeführt. Neben dem Einsatz in der Industrie schaffen nun die robusten batteriebetriebenen Funksensoren Wilsen von Pepperl+Fuchs Abhilfe auch in der Smart City.
Inhalt
- Praxisbeispiel aus der Produktionslogistik
- Materialbehälter oder Tank überwachen
- Objektdetektion und Schließzustände
- Einsatzbeispiele und Projekte
- Fachvortrag
Pepperl+Fuchs präsentiert auf den Fachpressetagen des RBS Stutensee Lösungen für die Smart City und Industrie basierend auf den batteriebetriebenen Funksensoren der Wisen Plattform.
Praxisbeispiel aus der Produktionslogistik
- Wurde die Füllstandsgrenze des mit leeren Behältern beladenen Trays erreicht und kann abgeholt werden?
- Ist der Stellplatz frei, den das fahrerlose Transportsystem gerade ansteuert?
- Muss eine Nachschub-Lieferung erfolgen oder reicht das Material im Kanban-Regal für die nächsten Montageprozesse?
Solche Fragen beantwortet Pepperl+Fuchs mit seiner Wilsen-Plattform, die aus drahtlosen IoT-Funksensoren auf Basis des globalen Standards Lorawan (Long Range Wide Area Network), bestehen. Die bidirektionale Funkkommunikation erfolgt über ein lizenzfreies Frequenzband mit der Leitwarte oder einer zugewiesenen IoT-Plattform. Dabei erfüllt diese hohe Sicherheitsanforderungen.
Die Wilsen Geräte übermitteln die Messdaten verschlüsselt an Lorawan-Gateways und von dort über IP-Verbindungen zum Lora-Netzwerkserver der zuständigen IoT-Plattform. Ausgestattet mit einer leistungsstarken und auswechselbaren Lithium-Batterie erzielen die Wilsen Sensoren eine Lebensdauer von bis zu zehn Jahren Einsatzdauer.
Materialbehälter oder Tank überwachen
Außerdem teilen die Funksensoren Temperaturwerte, GPS-Informationen und den Ladezustand der Batterie über Lorawan mit. Kombiniert mit unterschiedlichen Sensoren lassen sich so die verschiedensten Einsatzfälle abdecken und zwar unter den widrigsten Umgebungsbedingungen und an den entlegensten Orten und unter den widrigsten Umgebungsbedingungen:
- In die Version Wilsen.sonic wurde ein hochrobuster Sensor in die Zentraleinheit integriert. Der Ultraschalls kann einen Bereich wie einen Stellplatz überwachen oder selbst bei unregelmäßigen Konturen den Füllstand eines Tanks oder Materialbehälters messen.
- Die Geräteversion Wilsen.sonic.level gibt den Abstandswert zum Füllgut in Millimetern und einen prozentualen Füllstandswert aus.
- Wilsen.sonic.distance meldet neben dem Abstand zum Objekt die Amplitudenstärke des empfangenen Echosignals. Damit können neben Stellplätzen für Umlaufbehälter und Kanban-Trays auch z. B. Pegelstände von Seen und Flüssen oder Regenrückhaltebecken überwacht werden.
Objektdetektion und Schließzustände
Bei den anderen Wilson-Ausführungen werden ein oder zwei Sensoren aus einem Portfolio von über 500 Sensoren ausgewählt und an die Zentraleinheit angeschlossen. Beim Wilsen.node können dies Zweidraht-Sensoren mit unterschiedlichen Messprinzipien zur Objektdetektion sein. Die verschiedenen Sensortechnologien sind auch parallel anwendbar. Mit einem induktiven Gerät kann so der Schließzustand eines Schachtdeckels und mit einem Schwimmerschalter ein möglicher Wassereintritt gleichzeitig erfasst werden.
In der Industrie lassen sich mit einem mobilen Kanban-Regal mit dem Wilsen.node und angeschlossenen kapazitiven Sensoren das Vorhandensein der Materialbehälter überwachen und automatisiert für Nachschub sorgen.
Induktive Doppelsensoren werden an den Wilsen.valve angeschlossen. Sie erfassen die Stellung von 90° Handhebelventilen. Die Information über geöffente oder geschlossene Ventile gestattet eine effiziente Steuerung und Überwachung von Materialflüssen im Prozessumfeld. Beispielweise bei Druckluftsystemen in der Industrie lassen sich so Leckagen und Verluste erkennen und Kosten einsparen.
Einsatzbeispiele und Projekte
Effiziente Abfallentsorgung durch Sensorik
Das Projekt Freiburg Smart Waste der Badenovanetze GmbH setzt auf innovative Lösungen zur Optimierung der Abfallentsorgung. In der Stadt Freiburg und Umgebung werden Glascontainer und Unterflurcontainer mit moderner Füllstandsüberwachung ausgestattet. Hierfür werden 100 Container mit Wilsen-Sensoren ausgerüstet, die den aktuellen Füllstand in Echtzeit erfassen.
Das Ziel des Projekts ist eine bedarfsgerechte Entleerung der Container durch Müllfahrzeuge. Dadurch sollen Kosten gesenkt und der CO₂-Ausstoß reduziert werden. Gleichzeitig trägt die intelligente Steuerung der Entsorgungsfahrten zu einem sauberen Stadtbild bei.
Hochwasserschutz durch Sensorik
Die Berger Gruppe setzt in Wuppertal auf eine moderne Pegelstandsüberwachung, um Hochwasserrisiken frühzeitig zu erkennen. Dabei werden die Wupper und ihre Zuflüsse kontinuierlich überwacht.
Hierfür wurden 18 Wilsen-Sensoren mit Reichweiten von 4 und 7 Metern installiert, unter anderem unter Brücken. Diese Sensoren ermöglichen eine echtzeitnahe Bereitstellung der Pegelstände, die als Grundlage für ein Hochwasserschutzsystem 4.0 dienen.
Das System überwacht nicht nur die Wupper, sondern auch kritische Nebengewässer. Zudem lässt sich die entwickelte Technologie auf andere Flussgebiete übertragen, um Hochwasserschutzmaßnahmen weiter zu optimieren.
Weitere Applikationsbeispiele
Fachvortrag
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Carsten Heim, Produktmanager und Daniel Möst, Vertriebsingenieur New Business Development, beide Pepperl+Fuchs SE, Mannheim.