13.09.2019

Sensor ordert Nachschub, bevor Gefäß völlig leer ist

Smarte Logistik

Der immer volle Tank oder das niemals leere Silo; mit IoT-Sensorik kann dies leicht zur Wirklichkeit werden. Der Anschluss solcher nicht-smarten Behälter über das Internet an die eigenen Logistikprozesse bietet eine neue Dimension der Automatisierung. Der autonome Füllstandssensor Wilsen.sonic.level funkt seine Messwerte ins Internet um dort selbständig Nachschub zu ordern.


Der Wilsen.service ermöglicht ein sicheres Datenmanagement für die übertragenen Sensordaten und ein Gerätemanagement für die Verwaltung der IoT-Sensoren.
Bild: Pepperl+Fuchs AG

Der Wireless Sensor, kurz Wilsen, ist eine batteriebetriebene Sensoreinheit, die mehrerer Zustände sensorisch erfassen kann. Bei dem Wilsen.sonic.level misst ein Ultraschallsensor den Abstand bis zur Oberfläche des Inhalts und ermöglicht so den Füllstand eines Containers, Tanks oder Silos zu berechnen. Daneben liefert die Sensoreinheit mit Hilfe von GPS ihre Geoposition und die lokale Temperatur, die Aussagen über den aktuellen Zustand des Behälters ermöglicht. Das Zeitintervall für die Ermittlung der Messdaten erfolgt unabhängig vom Zeitintervall der Datenübertragung ins Internet. So kann die Sensoreinheit z.B. mehrmals täglich messen und die gesammelten Daten einmal pro Tag versenden. Mess- und Sendeintervall können im Bereich von wenigen Minuten bis zu 24 Stunden gewählt werden.

Öffentliche und private Funknetze

Die ermittelten Sensordaten werden per Funk übertragen. Das Produkt ist in zwei verschiedenen Ausführungen erhältlich: Eine Ausführung sendet die gemessenen Daten über das öffentliche Mobilfunknetz per GSM/2G. Dabei wählt der Anwender einen Netzbetreiber und kann die bundesweit vorhandene Mobilfunkinfrastruktur nutzen. Das ist von Vorteil, wenn Tanks oder Silos mobil sind und ein Nachverfolgen der Behälter nur dann möglich ist, wenn sie auch lückenlos Funkzellen wechseln können. Das zweite Produkt mit LoRa-Funkschnittstelle ist eine Alternative das die lizenzfreien Funkfrequenzen im ISM-Band nutzt. Diese Frequenzen können zum Aufbau privater LoRa-Funknetze verwendet werden. So betreiben einige Städte und Gemeinden in Deutschland bereits eigene LoRa-Funknetze, in die IoT-Sensoren gegen eine geringe Nutzungsgebühr eingebucht werden können. LoRaWAN ist darüber hinaus eine interessante Möglichkeit für Unternehmen, auf ihrem Werksgelände ein eigenes Funknetz aufspannen zu können. Mit den 2 bis 15km Reichweite ist das LoRa-Netz für stationäre IoT-Anwendungen eine günstige Alternative zu den öffentlichen Netzen der Mobilfunkanbieter.

Gemanagter IoT-Sensor

Jeder IoT-Sensor benötigt eine Gegenstelle zur sicheren Annahme der Sensordaten im Internet. Dazu bedarf es beim Verbindungsaufbau zunächst eine Authentifizierung aller teilnehmenden IoT-Sensoren. Danach können die Sensordaten in verschlüsselter Form übertragen werden. Bei der Nutzung von LoRaWAN können die Sicherheitsmechanismen dieses Funkstandards verwendet werden. Demgegenüber müssen bei Verwendung einer öffentlichen Mobilfunkstrecke die Sicherungsmechanismen aktiv in das IoT-System implementiert werden. Mit dem Wilsen.service werden zwei wichtige Basisfunktionen eines IoT-Systems angeboten: ein sicheres Datenmanagement für die zu übertragenen Sensordaten und ein Gerätemanagement für die Verwaltung der IoT-Sensoren im Feld. Alle Sensoren die in den Service eingebunden sind, können mit einer Mobilgeräte-App in Betrieb genommen werden. Der Nutzer loggt sich mittels Nutzernamen und Passwort in das Gerätemanagement ein und bekommt Zugriff auf die für ihn freigeschaltenen Sensoren. Ab dem Moment kann der Nutzer die Sensoren anmelden, bedienen und konfigurieren. Kommt ein Smartphone abhanden, kann die zentrale Geräteverwaltung den Zugriff auf die Sensoren im Feld entziehen ohne dass Zugangsdaten oder Passwörter in den Sensoren vor Ort geändert werden müssen. Auch kann über die Geräteverwaltung ein Konfigurationsschema oder ein Softwareupdate für alle IoT-Sensoren im Feld ausgerollt werden.

Smarte Ver-/Entsorgungslogistik

Die autonome Füllstandsensorik bietet einen Wertbeitrag für alle Behältnisse, die mobil sind oder an verteilten Orten zum Einsatz kommen. So kann die Information über den Einsatzort und den aktuelle Füllstand von weit verteilten Wertstoffcontainern dem Entsorger dabei helfen, seine Route für die Entleerung der Container zeit- und kostenoptimal zu planen. Eine andere Aufgabe stellt sich bei der Bereitstellung von flüssigen Produkten oder Schüttgütern. Häufig müssen solche Betriebsstoffe zur rechten Zeit am rechten Ort sein, beispielsweise wenn auf einer Baustelle eine Verputzerkolonne auf die Anlieferung des Silos mit dem Trockenmörtel wartet, um mit der Arbeit beginnen zu können. Dabei dient autonome IoT-Sensorik dazu die Logistik von mobilen Tanks und Silos in einer Weise zu optimieren, bei der es keine Versorgungsengpässe mehr gibt. Nach dem Verbrauch der Inhaltsstoffe hilft die Geolokalisation dabei die leeren Umlaufbehälter in einer optimalen Retoure wieder einzusammeln.

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Sensordaten ohne Softwareintegration

Neben der reinen Sensorhardware, die in ein entsprechendes System integriert werden muss, bietet Pepperl+Fuchs auch ein zeitlich begrenztes Starterpaket das alle betriebsnotwendigen Komponenten eines IoT-Systems enthält. Dabei werden die Wilsen.sonic.level Sensoren an den Wilsen.service gekoppelt, der das Gerätemanagement und die sichere Sensordatenübertragung vollzieht. Der Nutzer des Systems bekommt einen Zugang zu den Sensordaten im Internet, wo er die genaue Position der Behälter, Füllstände, lokale Temperatur und Batteriezustand für jeden Sensor einsehen kann. Das Starterpaket ermöglicht einen schnellen Einstiegt, ohne zuvor eine softwaretechnische Integrationsleistungen vollziehen zu müssen. Das ist vor allem dann von Vorteil, wenn vor der Investitionsentscheidung für ein IoT-System zunächst der Wertbeitrag einer solchen Lösung für die eigenen Logistikprozesse überprüft werden soll.

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