• Multibus-Logger als IoT-Gateway

    in vernetzten mobilen Einsätzen

Ein Bus-Datenlogger spielt eine zentrale Rolle, wenn Messdaten erfasst und Zustände überwacht werden sollen. Dieser Artikel zeigt, was solche Geräte leisten müssen und wie sie mit dem Internet vernetzt werden können.

Vernetzte Geräte bei elektronischen Endkunden-Produkten gibt es viele auf dem Markt: Kühlschränke oder Zahnbürsten sind nur ein Beispiel. Ob sie den großen Durchbruch bringen werden, sei dahingestellt. In der Industrie gibt es dagegen vielversprechende Ansätze für vernetzte Datenerfassung und Zustandsüberwachung. Damit einhergehend lassen sich Ressourcen und Energie einsparen; auch vermeidbarer Verschleiß oder gar Ausfälle lassen sich dank vernetzter Systeme vermeiden. Eine zentrale Rolle dabei spielen Bus-Logger als intelligentes Erfassungssystem für Daten- und Kommunikationsbusse oder als Gateway zum Internet.

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Betriebsdaten von Fahrzeugen und Maschinen sammeln

Feld- und Fahrzeugbusse als digitale Kommunikations-Protokolle gibt es in vielfältiger Form. Der CAN-Bus ist dabei sowohl in Fahrzeugen mit ihrer Vielzahl an Steuergeräten (ECUs), als auch in Maschinen und Industrieanlagen besonders weit verbreitet. Seine neueste Ausprägung als beschleunigte CAN-FD-Variante wird ihm dabei voraussichtlich noch einen gehörigen Schub für die Zukunft bescheren.

Doch auch andere Bussysteme mit höherer Datenrate und Kapazität haben große Bedeutung, wie etwa FlexRay und XCPoE im Fahrzeug, ARINC und AFDX in der Luft- und Raumfahrt, MVB und IPTCom im Schienenverkehr oder EtherCAT und PROFINET im industriellen Umfeld. Eine Überwachung von Fahrzeugen, mobilen oder stationären Maschinen und Anlagen erfolgt in der Regel autark und unbemannt, ohne dass der Anwender vor Ort davon überhaupt etwas mitbekommt. Dabei sollen typischerweise aktuelle Betriebsdaten gesammelt werden, um beispielsweise eine Belastungshistorie zu erfassen.

Ziel eines solchen sogenannten Condition Monitorings kann es sein, sich ankündigenden Verschleiß zu erkennen, um im Sinne einer vorausschauenden Wartung rechtzeitig Service-Maßnahmen ergreifen zu können. So werden fatale Ausfälle mit folgenreichem und teurem Maschinenstillstand vermeidbar. Dazu müssen die erfassten Daten in einer zentralen Instanz gesammelt und ausgewertet werden. Das erlaubt einen globalen Zugriff auf Statusinformationen und ermöglicht es, automatisierte Alarm- und Benachrichtigungs-Mechanismen zu realisieren.

Mit einer solchen Anbindung an eine Internet-basierte IT-Infrastruktur (Cloud), wird die überwachte Maschine Teil des Internet of Things. Der Zugriff auf die Daten vieler verteilter Objekte eröffnet dabei neue Anwendungen und Geschäftsmodelle: Neben der Wartung können die gewonnenen Statistiken über reale Betriebsbedingungen in Verbesserung und Weiterentwicklung einfließen. Flottenversuche erfassen mit GPS zu den Betriebs- und Leistungsdaten korrelierte Bewegungsprofile, was etwa bei Elektrofahrzeugen die Entwicklung intelligenter Ladestrategien und Fahrerassistenz unterstützt.

Die anfallenden Daten ausreichend komprimieren

Wichtigste Disziplin für einen IoT-Datenlogger ist die Vernetzung: Der Zugang zum Internet kann bei stationären Anwendungen über Ethernet oder WLAN erfolgen. Bei mobilen Anwendungen oder auch abgelegenen und unzugänglichen Anlagen ist dagegen eine direkte Datenverbindung über Mobilfunk-Netze das Mittel der Wahl, also eine Anbindung über GPRS, UMTS oder LTE. Neben der Kostenseite, gilt es in diesem Fall, auf begrenzte Übertragungsbandbreiten sowie möglicherweise instabile Verbindungen Rücksicht zu nehmen.

Daher müssen IoT-Logger robuste Datenübertragungs-Mechanismen implementieren, die derlei tolerieren. Die Begrenzung des Datenvolumens führt zur Forderung nach leistungsfähigen Möglichkeiten der lokalen Signalverarbeitung im Logger. Um die Menge der zu übertragenden Daten zu reduzieren, ist es ein gängiger Weg, sie verlustfrei zu komprimieren. Das erfolgt etwa mit der zip-Komprimierung. Noch effektiver ist ein echtes Verdichten der Informationen durch Vorverarbeitung und Analyse.

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