Drahtlosen Sensornetzwerken gehört die Zukunft

Warum drahtlosen Sensornetzwerken die Zukunft gehört

Drahtlose Sensornetzwerke bieten eine Vielzahl an Vorteilen

Drahtlose Sensornetzwerke bringen viele Vorteile mit sich, weshalb solche beinahe kabellose Sensornetzwerke immer beliebter werden. Gerade in der Industrie spielen drahtlose Sensornetzwerke mit den nachfolgend beschriebenen Systemkomponenten eine große Rolle bei der Auswertung von Sensordaten. Denn herkömmliche Systeme zur Datenerfassung von Sensorsignalen haben den großen Nachteil, dass sie durch die Notwendigkeit von Kabeln extrem unflexibel sind. Drahtlose Sensornetzwerke hingegen sind flexibel und mobil einsetzbar und daher gerade für die mobile Datenerfassung hervorragend geeignet.

Durch Systeme zur drahtlosen Datenerfassung und Datenübertragung lassen sich viele Sensoren in einem Sensornetzwerk ohne Kabel auswerten. Dabei spielt es keine Rolle, um welche Art von Sensoren es sich handelt. Es können also die verschiedentsten unterschiedlichen Sensoren wie zum Beispiel Temperatursensoren, Geschwindigkeitssensoren, Vibrationssensoren oder Drehgeber an einer einzigen Auswerteeinheit gemeinsam erfasst und ausgewertet werden.

Doch auch der Forderung nach synchroner Datenerfassung und drahtloser Datenübertragung genügen heutige drahtlose Sensornetzwerke. Denn die Sensorsignale werden an den Sensorknoten simultan von einem WLAN Access Point abgetastet und können daher an einer Auswerteeinheit auch synchron ausgewertet werden.

Weiterhin bieten drahtlose Sensornetzwerke den Vorteil, dass ein Funkknoten mehrere Sensorsignale aufnehmen, verarbeiten und übertragen kann. Somit genügen einige wenige Funkknoten um eine Vielzahl von Sensorsignalen drahtlose zu erfassen.

Systemaufbau und die Komponenten eines drahtlosen Sensornetzwerkes

Ein System zur drahtlosen Datenübertragung ist dabei wie folgt aufgebaut:

Zu Beginn der Kette in einem Netzwerk stehen die verschiedenen Sensoren, die jeweils unterschiedliche physikalische Größen aufnehmen. Dabei spielt es keine Rolle ob die Messgröße analog oder digital erfasst wird. Die von den Sensoren aufgenommenen Messgrößen werden nun in einem zweiten Schritt an einen Sensorknoten (auch Funkknoten genannt) übertragen. Die Sensoren können dabei entweder mit einer BNC- oder LEMO-Steckverbindung an den Sensorknoten angeschlossen werden. Der Analog-Digital-Wandler wandelt nun alle anliegenden Sensorsignale in ein digitales Signal um und überträgt anschließend die Sensordaten an einen einzigen WLAN Access Point (auch wireless access point). Dieser Access Point erfasst also gesammelt alle Sensordaten des gesamten Sensornetzwerkes. Im letzten Schritt werden nun die verschiedenen Sensordaten an einer Auswerteeinheit analysiert und ausgewertet, welche über Ethernet an den Wlan Access Point angeschlossen ist.

Welche Anwendungsgebiete ergeben sich für drahtlose Sensornetzwerke?

Eine Hauptanwendung stellt die mobile Datenerfassung dar. Besonders durch die geringe Größe der zuvor vorgestellten Systemkomponenten kann mobile Datenerfassung einfach durchgeführt werden. Da drahtlose Sensornetzwerke verschiedene Sensoren auswerten können, ergeben sich viele mögliche Anwendungsgebiete.

Besonders in der Industrie werden derartige Systeme zur Maschinenzustandsüberwachung eingesetzt. Dazu werden zum Beispiel Beschleunigungssensoren an Maschinen angebracht, woraufhin die Vibrationen über drahtlose Sensorknoten per WLAN an die Auswerteeinheit übertragen werden, sodass die Beschleunigungssensoren drahtlos überwacht werden können. Dadurch wird die Sicherheit und Maschineneffizienz der überwachten Anlagen erhöht.

Aber auch zum Condition-Monitoring werden drahtlose Sensornetzwerke eingesetzt, da damit besonders einfach verschiedene Objekte überwacht werden können. Solche Objekte können zum Beispiel Brücken, Bauwerke oder andere sein. Auch die Überwachung rotierender Teile, wie zum Beispiel bei der Überwachung von Windkraftanlagen lässt sich durch einen Drehgeber in Verbindung mit einem drahtlosen Sensorknoten problemlos gestalten.

Technischer Hintergrund

Damit synchrone Datenerfassung und drahtlose Datenübertragung in einem Sensornetzwerk funktioniert, verfügen die Funkknoten und der WLAN Access Point jeweils über eine Kommunikationseinheit, mittels derer die Daten über WLAN 802.11g Technik ausgetauscht werden. Damit ergibt sich im Freifeld eine WLAN Reichweite von 138 m. Um mobile Datenerfassung möglichst einfach zu gestalten, können die Sensorknoten Messdaten bis zu 9 Stunden im Akkubetrieb aufnehmen. Aber auch der Netzbetrieb ist möglich.

Fazit

Aufgrund der dargelegten Vorteile werden drahtlose Sensornetzwerke immer häufiger zur drahtlosen Datenerfassung eingesetzt. Besonders durch die Möglichkeit, viele verschiedene Messgrößen an einer einzigen Auswerteeinheit drahtlos zu erfassen macht Systeme zur drahtlosen Datenübertragung so interessant.