TEIL 3 - Fernüberwachung von Absetzbecken Q&A Serie: Installation und Betrieb von Loadsensing

Im dritten Teil unserer Frage- und Antwortserie auf der Grundlage des Worldsensing-Webinars zur IoT-Fernüberwachung von Absetzbecken, das jetzt auf Abruf verfügbar ist, beantworten Vincent Le Borgne und Juan Pérez Arcas Ihre Fragen zur Installation und zum Betrieb von Loadsensing.

Können Sie unter Verwendung einer SIM-Karte (Subscriber Identification Module) mit dem Gateway automatisch Daten in einem voreingestellten Intervall, z. B. stündlich, an eine FTP-Site (File Transfer Protocol) senden?

Juan Pérez, geotechnischer Ingenieur, Experte für drahtlose Überwachung und Produktinhaber des führenden Systems für IoT-basierte Überwachung, Loadsensing: 

Ja. Das Gateway verfügt über ein internes Modem und es ist möglich, eine SIM-Karte für die Verbindung zu verwenden. Mit der Single-Gateway-Architektur ist der Server bereit, Daten per FTP zu übertragen. Es gibt kein voreingestelltes Intervall: Die Daten werden automatisch nach dem Lesen oder alle 15 Minuten an einen FTP-Client übertragen.

Wie werden Daten in tiefen Bergwerken unter Tage übertragen? Wie tief dürfen die Messsysteme in unterirdischen Bergwerken reichen? Verwenden Sie Glasfaserkabel oder haben Sie einen drahtlosen Übertragungsmodus, um die Daten nach draußen oder zu Basisstationen an der Oberfläche zu übertragen? 

Juan Pérez: 

Die Loadsensing-Knoten sind robust und wurden in einem Temperaturbereich von -40ºC bis +80ºC getestet, so dass sie auch in rauen Umgebungen wie unterirdischen Minen eingesetzt werden können. Wir sind offen für Projekte, um die Tiefengrenzen unseres Überwachungssystems zu testen und um zu verstehen, wie sich die Umgebungsbedingungen auf die Netzqualität in tiefen unterirdischen Minen auswirken können. Der Loadsensing-Laser-Distanzmessknoten kann besonders nützlich für die Konvergenzüberwachung sein. 

Loadsensing-Knoten können auch Mehrpunkt-Bohrlochdehnungsmesser, Druckzellen und andere häufig verwendete Sensoren für die unterirdische Überwachung auslesen. Loadsensing kann als Lösung für die letzte Meile in tiefen Stollen eingesetzt werden. Die Knoten senden Daten drahtlos an unterirdische Gateways, die mit Glasfaserkabeln für die Maschinensteuerung und Kameras verbunden sind, um die Daten an die Oberfläche zu übertragen.

Können vorhandene Datenlogger in dieses System integriert werden?

Juan Pérez: 

Noch nicht. Während Sie LoRaWAN-Geräte anderer Hersteller anschließen können, ist es nicht möglich, Datenlogger mit Kommunikationstechnologien wie RSTAR von RST Instruments oder GeoNet von Geokon zu integrieren. Worldsensing arbeitet mit Partnern zusammen, um LoRaWAN-Geräte zu validieren und zu integrieren, die neue Anwendungen zusätzlich zu unserer Lösung anbieten können, zum Beispiel für die Verfolgung von Arbeitern und kleinen Maschinen.

Wenn Sie mehrere Gateways verwenden, um Datenverluste zu reduzieren, ist Ihre Software dann in der Lage, Daten von mehreren Knotenpunkten zu kombinieren?

Juan Pérez: 

Wenn Sie Netzwerke mit mehreren Gateways verwenden, ja. Der Funknetzserver kombiniert die Funknachrichten von mehreren Knotenpunkten, wodurch Datendoppelungen oder -konflikte vermieden werden. Wenn Sie ein einzelnes Gateway verwenden, können Sie den Datenverlust durch die Installation eines unterbrechungsfreien Stromversorgungssystems oder eines Batterie-Backups minimieren. 

Müssen Sie Repeater einsetzen, wenn sich ein Abraumlager auf der Rückseite der Halden befindet und das Büro auf der anderen Seite? 

Juan Pérez: 

Nein. Bei der von Ihnen beschriebenen Einrichtung empfehlen wir, das Gateway an einer höheren Position als die Abraumhalden zu installieren und es mit Sichtverbindung zum Abraumdamm zu positionieren. Das Gateway verfügt über ein internes Mobilfunkmodem und einen Ethernet-Anschluss, über den es mit dem Minennetzwerk verbunden werden kann. Es ist wichtig, dass Sie das Gateway wie die Antenne des Systems positionieren. Wenn in Ihrem Bergwerk bereits Kommunikationstürme für Mobilfunk und Sprechfunk vorhanden sind, sind dies ideale Standorte für das Gateway, da sie über eine Stromversorgung und Anschlussmöglichkeiten verfügen.

Sind die Shape Arrays mit Ihrer Logger-Station kompatibel? 

Juan Pérez: 

Shape-Arrays sind derzeit nicht mit Loadsensing kompatibel. Wir arbeiten bereits an dieser Integration und ich hoffe, dass wir bald gute Neuigkeiten verkünden können.

Die drahtlosen Knoten erlauben den Anschluss von maximal sechs Sensoren. Gibt es einen Knoten, an den mehr Sensoren angeschlossen werden können, z. B. bei Dämmen mit Betonschüttung, die über eine Vielzahl von Messgeräten verfügen?

Juan Pérez: 

Es stimmt, dass wir derzeit keine Knoten mit mehr Kanälen haben. Wir haben einen Fünf-Kanal-Vibrationsdrahtknoten und einen Vier-Kanal-Analogknoten. Darüber hinaus kann unser digitaler Knoten Ketten von bis zu 30 digitalen Sensoren oder bis zu 50 mit externer Stromversorgung auslesen. Sprechen Sie mit uns über Ihren Überwachungsbedarf für Steinschüttdämme und ich bin sicher, dass wir eine Lösungfinden werden.

Kann LoRa in einem Betonbauwerk verwendet werden oder ist es zu empfindlich gegenüber Barrieren?

Juan Pérez: 

Es ist möglich, mit LoRa einige Hindernisse zu überwinden. So sind zum Beispiel einige Loadsensing-Knoten im 7. Stock eines Gebäudes in Paris installiert, und das Gateway befindet sich auf Bodenhöhe und empfängt die Funknachrichten. Bei dicken Betonmassen, wie in einem massiven Betondamm, oder Felsen, wie im Bergbau unter Tage, sollte die Funkübertragung jedoch nur in Stollen eingesetzt werden.

Können Knoten als Relais fungieren, wenn entfernte Knoten das Gateway nicht direkt sehen können, wie in einem Mesh-Netzwerk?

Juan Pérez: 

Nein, Loadsensing verwendet kein Mesh-Netzwerk. Wir verwenden sternförmige Netzwerke. Die Empfindlichkeit des Funks bedeutet, dass ein Knoten das Gateway nicht immer sehen muss und einige Hindernisse überwinden kann. Wir empfehlen jedoch immer, das Gateway an einem hoch gelegenen Punkt zu installieren, um die Reichweite zu verbessern, insbesondere wenn die Knoten keine Sichtverbindung haben.

Können Gateways auch an Geräte angeschlossen werden oder sind sie nur für die Datenübertragung gedacht?

Juan Pérez: 

Nein, es ist nicht möglich, Geräte an Gateways anzuschließen. Gateways werden nur für die Datenübertragung verwendet. Ein Gateway ist eigentlich die Antenne des drahtlosen Netzes. Deshalb sollte es an einem hoch gelegenen Punkt, z. B. einem Kommunikationsturm, aufgestellt werden. Gateways befinden sich in der Regel weit entfernt von geotechnischen oder strukturellen Sensoren.

Speichern Knotenpunkt-Datenlogger mehrere Messwerte an Bord und übertragen sie dann oder übertragen sie einzelne Messwerte?

Juan Pérez: 

Aufgrund des geringen Stromverbrauchs bei der Übertragung übertragen digitale Knoten oder Knoten-Datenlogger jeden Messwert nach der Messung und liefern Daten nahezu in Echtzeit.

Wie groß ist das maximale Intervall, in dem Daten mit einem Loadsensing-Überwachungskit erfasst werden können?

Juan Pérez: 

Derzeit ist die höchstmögliche Erfassungsrate bei der Verwendung von Loadsensing eine Probe alle 30 Sekunden und die niedrigste eine Probe alle 24 Stunden.

Was kann auf dem Knoten installiert werden, um die Funkreichweite zu erhöhen?

Vincent Le Borgne, Leiter Forschung und Entwicklung im Bergbau: 

Wir haben eine robuste normale Rundstrahlantenne verwendet, die gleichmäßig in alle Richtungen sendet. Normale Antennen mit einer Reichweite von 15 Kilometern sind für die meisten unserer Anwendungen mehr als ausreichend, aber theoretisch wäre es auch möglich, eine Richtantenne zu verwenden. Eine Yagi-Antenne ist der häufigste Typ. Wir müssen sie nicht oft verwenden.

Können Sie etwas zu den Anforderungen an die Wartung und Fehlerbehebung sagen, insbesondere bei der anfänglichen Inbetriebnahme an abgelegenen Minenstandorten? Wie hoch ist der Wartungsbedarf? Könnte sie von internen Fachkräften durchgeführt werden?

Juan Pérez: 

Die Wartung ist minimal und hängt davon ab, wo sich der Knoten befindet. Nach einer kurzen Einführung und Grundschulung ist jeder Mitarbeiter in der Lage, die Knotenpunkte und das Gateway zu warten und die Daten über eine mobile App zu verwalten. Eine monatliche visuelle Inspektion ist eine gute Praxis, insbesondere in Bereichen mit hoher Aktivität. Darüber hinaus empfehlen wir, die Knoten und Sensorkabel zu überprüfen, wenn anormale oder fehlende Messwerte festgestellt werden. Um den manuellen Wartungsaufwand zu minimieren, empfehlen wir Ihnen außerdem, in eine Software zu investieren, die den Status des Netzwerks anzeigt und im Falle eines Ausfalls Alarme auslöst. 

Eine weitere wichtige Wartungsanforderung sind die Batterien. Obwohl Batterien bis zu 10 Jahre halten können, empfiehlt es sich, den Austausch auf der Grundlage der geschätzten Batterielebensdauer und der Häufigkeit der Datenerfassung zu planen. 

Können Sie einige Möglichkeiten zur Bewertung der Zuverlässigkeit von Instrumenten während des Betriebs nennen, wenn man aus der Ferne arbeitet?

Vincent Le Borgne: 

Die Knotenpunkte selbst sind zuverlässig und haben keine Probleme verursacht. Die kommende Multi-Gateway-Plattform wird auch mögliche Probleme mit der Konnektivität oder Datenverlusten angehen, indem sie redundante Gateways für Projekte ermöglicht.

Juan Pérez: 

Das Loadsensing-System liefert detaillierte Informationen über die Zuverlässigkeit des Funknetzes. Alle Funksprüche enthalten eine Sequenznummer, so dass es möglich ist, die Anzahl der empfangenen und verlorenen Funksprüche insgesamt und in jedem der letzten fünf Tage zu ermitteln. Darüber hinaus sind Informationen über die Signalstärke verfügbar. 

Andererseits, und im Zusammenhang mit der Zuverlässigkeit der Sensormessung, beinhalten die Loadsensing-Knoten interne Prüfungen, um verifizierte Messwerte zu übertragen, wenn dies möglich ist.

Bergbau