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Funknetzwerk für IoT-Applikationen

IQRF – zuverlässig und sicher

25. April 2018, 16:39 Uhr | Von Ivona Spurná

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Typische Applikationen

Beleuchtung ist ein Anwendungsbeispiel für ein IQRF-Netzwerk. Es können beispielsweise Daten über die Stromaufnahme und die Anzahl der Neustarts der Leuchten nach einem Fehler gesammelt werden.

Eventuell lässt sich anhand der Daten direkt feststellen, welche Leuchte ein Problem hat. Per Fernsteuerung können die Leuchten ein- und ausgeschaltet werden oder es lässt sich die Beleuchtungsstärke und die Lichtfarbe ändern.

Auch ist es möglich, mit verschiedenen Beleuchtungsszenarien zu arbeiten, was beispielsweise in Kinos und Sporthallen genutzt wird.

Ohne Sensorik in der Leuchte würden nicht eindeutige Störungen eine Überprüfung der Leuchte durch einen Fachmann erfordern, der einen Eingriff direkt an der Leuchte vornehmen müsste, was bei einer Straßenbeleuchtung einen hohen Aufwand bedeutet, zum Beispiel eine Straßensperre.

Mit IoT kann die Stromaufnahme der Leuchten optimiert werden. Außerdem lassen sich Störungen mit nur geringen Kosten einfach lokalisieren. In einem IQRF-Netzwerk können mehr als 200 Leuchten überwacht werden. Mit den mehr als 60 Sendekanälen steht mit IQRF Übertragungskapazität für eine große Anzahl von Leuchten zur Verfügung (Tabelle 2).

Heizungssteuerung in Produktionshallen

Produktionshallen leiden aufgrund ihrer Größe oft unter einer schlechten Temperaturverteilung. Zur Abhilfe bedarf es zunächst einer Analyse der Ist-Situation. Dazu eignen sich Funksensoren, die – ohne lange Kabel verlegen zu müssen – über die Produktionshalle verteilt und in Betrieb genommen werden können.

In den folgenden Wochen werden die Temperaturmesswerte gesammelt. Mit der anschließenden Auswertung lassen sich Vorschläge erarbeiten, um die Beheizung und den dafür erforderlichen Energieeinsatz zu optimieren. Eine Lösung können ferngesteuerte Heizkörper sein, die mit einer zentralen Software zur Temperatursteuerung in der Produktionshalle verbunden werden. Auch hierfür bietet sich die Funkkommunikation zwischen Heizkörper und zentraler Software zur Überwachung und Steuerung der Temperatur in einzelnen Hallenbereichen an.

Die Luftqualität in Gebäuden überwachen

Die Luftqualität beeinflusst die Gesundheit, das Wohlbehagen und die Effizienz von Menschen, die in einem Gebäude arbeiten. Um eine optimale Umgebung zu ermöglichen, können in Gebäuden Hunderte von verschiedenen Sensoren installiert werden, von Sensoren zur Messung der Temperatur, der relativen Feuchtigkeit und des Kohlendioxidgehalts bis hin zu Detektoren für gefährliche Gase wie Kohlenmonoxid oder Radon (Bild 7).

Die einzelnen an das vermaschte IQRF-Netzwerk angeschlossenen Funksensoren können Nachrichten mit den gemessenen Werten über große Gebäude hinweg bis in die entferntesten Ecken leiten. Auch hier werden die Daten zentral in einem Programm gesammelt, gespeichert und bearbeitet.

Als Ergebnis können zum Beispiel Graphen der gewünschten Größen und Entwicklungsprognosen ausgegeben werden. Optimal ist eine Verbindung zur Belüftungsanlage, die entsprechend der detektierten Veränderungen gesteuert wird. Wird außerdem die Außenluft mit in die Analyse einbezogen, kann anhand der draußen herrschenden Bedingungen die Lüftung – Heizung, Kühlung, Entfeuchtung – gezielt gesteuert werden.

Die Nutzung von Parkflächen überwachen

Mit Sensoren kann festgestellt werden, wie Parkplätze genutzt werden, ob Autofahrer die Parkgebühr bezahlt haben und sogar ob die vorgeschriebene Geschwindigkeit und das vorgeschriebene Gewicht der Fahrzeuge eingehalten werden.

Die von den Parkplatzsensoren (Bild 8) gewonnenen Informationen können über Navigationsdienste Autofahrer informieren und bis zum nächsten freien Parkplatz leiten. Das IQRF-Netzwerk ist in der Lage, Hunderte von Parkplatzsensoren zu verbinden, die Veränderungen im elektromagnetischen Feld wahrnehmen.

Eine Änderung im Magnetfeld wird über das Funknetzwerk an eine zentrale Datenverarbeitung geschickt. Dort werden die Messdaten ausgewertet und für eine weitere Verwendung aufbereitet. Mit den gleichen Detektoren können auch Informationen über die Geschwindigkeit und die Länge von Fahrzeugen gesammelt werden.

Zustandsüberwachung von Bahndämmen

Um unterspülte Bahndämme infolge heftigen Regens zu erkennen, wurden beispielsweise in Schottland Sensoren zur Zustandserfassung mit einem IQRF-Netzwerk vernetzt. Entlang der Bahndämme wurden Tausende Detektoren angebracht, die Lageveränderungen erkennen und per Funk signalisieren können.

Sie bilden ein über mehr als 100 km langgezogenes IQRF-Netzwerk, das die Informationen aller Detektoren an eine Zentrale überträgt, um die Messsignale auszuwerten. Das zentrale Programm liefert den Bahnmitarbeitern kontinuierlich Informationen zum Zustand des Streckennetzes in ihrem Gebiet, ohne dass sie die Gleisabschnitte besichtigen müssen.

Weitere Anwendungsbeispiele für IQRF-Netzwerke sind: die Überprüfung und die Steuerung der Schaufelneigung in Kühlturbinen von Kernkraftwerken oder die Steuerung der Erwärmung von gefrorener Kohle in Güterwaggons für das automatische Entladen der Waggons in Kohlekraftwerken.

Überall dort, wo Daten von vielen verteilten Sensoren erfasst und zentral verarbeitet werden sollen oder wo viele räumlich entfernt platzierte Geräte zentral gesteuert werden müssen, hat die Funkübertragung Vorteile gegenüber der Installation von Kabeln. Wird eine sichere und zuverlässige Funkkommunikation in industriellen Umgebungen gefordert, empfiehlt sich die IQRF-Funktechnik mit ihrer kollisionsfreien Datenübertragung, die jedem Knoten im Netzwerk einen separaten Zeitschlitz zuweist.

Literatur

[1] RF. IQRF Tech s.r.o., 2018, www.iqrf.org/technology/rf, abgerufen am 13. März 2018.
[2] IQRF DPA Framework - Technical Guide. IQRF Tech s.r.o., 2018, www.iqrf.org/DpaTechGuide/, abgerufen am 13. März 2018.
[3] TR-72D RF Transceiver Module Series. IQRF Tech s.r.o., Datenblatt, 2018, http://iqrf.org/weben/downloads.php?id=337.
[4] TR-76D RF Transceiver Module Series. IQRF Tech s.r.o., Datenblatt, 2018, http://iqrf.org/weben/downloads.php?id=441.
[5] How to start – the first IQRF design. IQRF Tech s.r.o., 2018, www.iqrf.org/support/how-to-start, abgerufen am 13. März 2018.
[6] IQMESH. IQRF Tech s.r.o., 2018, www.iqrf.org/technology/iqmesh, abgerufen am 13. März 2018.

Die Autorin

Ivona Spurná
hat ein Lehramtsstudium an der Masaryk-Universität in Brünn, Tschechien, im Jahre 1999 mit dem Magistertitel abgeschlossen. Sie unterrichtete bis 2013 die Fächer Mathematik, Geometrie und Informationstechnik mit Schwerpunkt auf Computernetzwerke an einer Mittelschule. Später arbeitete Spurná für Microsoft als Regionalleiter für Bildung. Im Jahre 2014 trat sie eine Stelle beim Unternehmen Microrisc als PR-Spezialistin mit dem Schwerpunkt Schulwesen an, wo sie das Ausbildungsprogramm IQRF Smart School vorbereitete und unterstützte. Seit 2017 arbeitet Spurná in gleicher Position für das Microrisc-Tochterunternehmen IQRF Tech. Sie engagiert sich derzeit als Vorstand der Marketing-Kommission in der IQRF Alliance.

ivona.spurna@iqrf.org