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04.07.2018 | Sensortechnik | Im Fokus | Onlineartikel

IoT-Anwendungen mit Drucksensoren dank Lorawan-Funkstandard

Autor: Robert Lembke

Wie lassen sich mit Drucksensoren spezielle Anwendungen für das Internet der Dinge realisieren? Der Funkstandard Lorawan kann dabei helfen. Drei Beispiele aus der Anwendung. 

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) ist längst keine Zukunftsmusik mehr. Es umgibt uns bereits, auch ohne dass wir davon Notiz nehmen, und die Maschen werden zunehmend enger gezogen. Bis 2020 sollen laut Gartner 30 Milliarden Geräte vernetzt sein, das heißt über eine Internetverbindung verfügen und Daten übertragen. Viel diskutiert und populär sind intelligente und automatisierte Infrastrukturen wie Smart City, Smart Home oder Smart Car. Wie sieht es jedoch jenseits der Städte und auf dem Land aus? Beispielweise mit Drucksensoren und der Langstrecken-Übertragungstechnik Lorawan lassen sich heute bereits mehrere Anwendungene umsetzen. 

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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Challenges and Experiment with LoRaWAN

Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) or (LPWA) is a type of wireless telecommunication network designed to allow long range communications at a low bit rate among things (connected objects), such as sensors operated on a battery. The …


1. Fernüberwachung der Belastung von Brücken

Brücken sind entgegen dem Augenschein keine statischen Gebilde: Durch den stetig zunehmenden LKW-Verkehr sind sie Belastungen ausgesetzt, die nicht ohne Weiteres bekannt sind. Auf der anderen Seite wirken je nach Region tektonische Kräfte, die dazu führen können, dass die Brücke zunehmend auf schwankendem Boden steht.  Um die Gesamtbelastung einschätzen zu können, muss normalerweise ein mechanischer Indikator direkt vor Ort abgelesen werden. Die schweizerische Keller AG hat jedoch kürzlich eine Lösung präsentiert, die einen Drucksensor und eine elastische Fettschicht so in die Brückenkonstruktion integriert, dass Sensordaten zur aktuellen Belastung fernübertragen werden können. Damit ist die Voraussetzung für eine Sicherheitsüberwachung und das Schließen der Brücke je nach Belastungssituation geschaffen.

2. Schnelle Reaktion bei Hochwasser und Überflutung

Wie die letzten Jahre gezeigt haben, scheinen extreme Wetterphänomene mit dem Klimawandel noch zuzunehmen. Dazu gehören Hochwasser und Überflutungen, die trotz existierender Warnsysteme immer wieder zu großen Sach- und Personenschäden führen. Mit intelligenten Drucksensoren lässt sich auch hier Abhilfe schaffen. Wie Springer-Autor Daniel Hofer in seinem Beitrag "Automatisierte Sturzflutwarnung mit dem Internet der Dinge" in der Zeitschrift Wasserwirtschaft schreibt (Seite 60f.), nutzt der nationale Wetterdienst der USA bereits ein solches System: Mit einer Kombination aus Drucktransmitter oder Pegelsonde mit Datenlogger und Fernübertragung in einem Gerät ist eine Echtzeit-Überwachung kritischer Bereiche möglich. Dafür sind nicht mal große Bandbreiten erforderlich: das GSM-Netz genügt. Das ermöglicht nicht nur schnellere und zielgerichtete Reaktionen – denkbar werden auch automatische Systeme wie Schwingtore, die bei steigendem Pegel automatisch geschlossen werden.

3. Flüssigkeiten und Chemikalien sicher lagern und transportieren

Die Überwachung der Füllstände von Tanks und Containern ist insbesondere dann wichtig, wenn es sich um Chemikalien handelt, die ein gewisses Gefahrenpotential bergen. Gerade wenn es nicht nur um die Lagerung geht, sondern den Transport, hat eine kontinuierliche Überwachung von Druck und Füllstand viele Vorteile – vor allem erhöht sie die Prozesssicherheit. Mit zwei Sensoren, die sich innerhalb des Containers befinden und den Differenzdruck zwischen oben und unten messen, lassen sich sowohl der Füllstand bestimmen als auch abrupte Beschleunigungen, Öffnungen oder Beschädigungen während des Transports messen. Ein Sender auf der Oberseite des Behälters sorgt für die nötige Konnektivität, so dass das zuständige Personal jederzeit in Echtzeit über Position, Inhalt und Zustand des Containers informiert ist.

Lorawan-Standard für IoT

Die drei beschriebenen Anwendungen nutzen den offenen Industriestandard Lorawan (Long Range Wide Area Network), um im Internet der Dinge optimiert betrieben werden zu können. Dabei geht es um eine hohe Konnektivität bei geringem Energieverbrauch, geeignet besonders für batteriebasierte Anwendungen. Außerdem können sowohl Unternehmen als auch private Nutzer sich per Gateway mit Lora verbinden, um unabhängig von den gängigen Netzbetreibern zu operieren. Im Buchkapitel "Challenges and Experiment with LoRaWAN" des englischsprachigen Springer-Buchs "Advanced Multimedia and Ubiquitous Engineering" (2017) beschreiben die Autoren Low-Power Wide-Area Networks (LPWAN/LPWA) und insbesondere Lorawan und stellen die verschiedenen Funktionalitäten und Eigenschaften vor und gehen auf die Netzwerkarchitektur im Vergleich zu anderen Drahtlosnetzwerken mit kurzer Reichweite ein. 

Weiterführende Themen

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Drucksensoren

Quelle:
Ausgewählte Sensorschaltungen

2016 | Buch

Internet der Dinge

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