Mobilfunk in der Fabrik von morgen: LCM arbeitet gemeinsam mit der AVL List GmbH und dem Institut für Nachrichtentechnik und Hochfrequenzsysteme der Johannes Kepler Universität Linz am Einsatz von Mobilfunk in Form sogenannter drahtloser Sensornetzwerke in modernen Industrieanlagen. Ein erster Prototyp für die Anwendung in Motorprüfständen arbeitet zuverlässig und ist so sparsam im Energieverbrauch, dass eine Solarzelle für die Energieversorgung ausreicht

Während in unserem modernen Alltag die Mobilkommunikation zur Selbstverständlichkeit geworden ist, ist das in rauen Industrieumgebungen noch lange nicht der Fall. Dabei sind die Einsatzmöglichkeiten für Mobilkommunikation in Form sogenannter drahtloser Sensornetzwerke (engl.: Wireless Sensor Networks, WSN) vielfältig. Viele Sensoren messen alle für eine industrielle Anlage notwendigen Größen, wie z.B. Temperatur, Druck oder Durchfluss, und übertragen diese Daten per Funk an eine zentrale Recheneinheit, die daraus die Steuergrößen für den optimalen Betrieb der Anlage berechnet. Während kabelgebundene Datenübertragung hier seit vielen Jahren erfolgreich praktiziert wird, sprechen viele Vorteile für einen Umstieg auf die Funkübertragung: geringere Installations- und Wartungskosten, Reduktion von Fehlerquellen bei der Installation und die Möglichkeit Sensoren dort anzubringen, wo keine Kabeln verlegt werden können.

Weil die Anforderungen an die Zuverlässigkeit und Echtzeitfähigkeit der Funkdatenübertragung in Industrieanlagen aber viel härter sind als beim allgegenwärtigen Mobiltelefon arbeiten Forscher und Entwickler seit langem daran WSNs auch hier einsatzbar zu machen. Bereits bestehende Lösungen sind entweder nicht in der Lage die Echtzeitfähigkeit zu garantieren oder können nicht genügend Sensorknoten bedienen. Dem LCM ist es gemeinsam mit der AVL List GmbH und dem Institut für Nachrichtentechnik und Hochfrequenzsysteme der Johannes Kepler Universität Linz gelungen, einen WSN Prototypen für den Einsatz in Motorprüfständen zu entwickeln. Dazu wurde ein neues Kommunikationsprotokoll für Sensorknoten entworfen und so optimiert, dass die Daten von bis zu 100 Knoten zuverlässig und trotzdem energiesparend übertragen werden können. Es ist gelungen den Energieverbrauch so weit zu reduzieren, dass die Sensorknoten unter günstigen Bedingungen nur durch eine Solarzelle versorgt werden, also keine Batterie mehr benötigen. Zukünftige Forschungsarbeiten in diesem Projekt beschäftigen sich mit einer weiteren Reduktion des Energieverbrauchs und der Erhöhung der Zuverlässigkeit der Datenübertragung.

Wirkungen und Effekte

Mit dem WSN Prototypen ist es gelungen den Nachweis zu erbringen, dass WSNs in industriellen Anlagen zur Echtzeitüberwachung eingesetzt werden können. Eine Produktumsetzung kann so in einem ersten Schritt Zeit und Kosten im Betrieb von Motorprüfständen sparen, da für die Sensorknoten nun keine Verkabelung mehr erforderlich ist.

Diese Art von WSN kann darüber hinaus überall dort genutzt werden, wo regelmäßig Daten von vielen Sensoren per Funk über bis zu ca. 20 Meter an eine zentrale Steuereinheit übermittelt werden müssen. Der Einsatzbereich ist somit sehr vielfältig.

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