Fragen zur drahtlosen Schienenüberwachung: Worldsensing Merkmale und Vorteile

Wann hat man schon einmal die Gelegenheit, die weltweit besten Experten für die drahtlose Überwachung der Bahnindustrie in einem (virtuellen) Raum etwas zu fragen? Nicht oft - und deshalb haben die Teilnehmer unseres Webinars zum Thema Internet der Dinge (IoT) - Drahtlose Überwachung in der Bahnindustrie die Chance ergriffen. Die Sitzung umfasste: 

• Dr. Ignasi Gómez-Belinchón, Geschäftsführer von RailGrup
• Marco Bocci, Koordinator für Instrumentierung und Überwachung bei Eiffage Kier Ferrovial BAM
• Juan Peset Iribarren, Leiter für Forschung und Entwicklung bei Comsa Corporación
• Marco Di Mauro, Experte für die Eisenbahnindustrie  
• Angela Lluch Gracia, Geologin und Bauingenieurin bei Worldsensing
• Ignasi Garcia-Mila, Eisenbahn-Projektleiter bei Worldsensing

Dieser Blog-Beitrag behandelt die vielen Fragen, die während der Sitzung zu allgemeinen Überwachungsfragen sowie zu den Funktionen und Vorteilen unserer Worldsensing-Plattform gestellt wurden. 

Wenn Sie das Webinar verpasst haben, können Siees jetztnoch einmal ansehen . Wenn Sie nach dem Lesen beider Blogs noch Fragen haben, dann melden Sie sich einfach.  

Wie kann künstliche Intelligenz Ihrer Meinung nach bei der Vermögensüberwachung helfen? Ist dies bereits Realität?

Ignasi Gómez-Belinchón: Künstliche Intelligenz ist nicht nur eine einzelne Variable oder eine einzelne Art der Datenverarbeitung, sie ist ein Prozess. Wir müssen die kritischen Missionen identifizieren, die angewandt werden sollen - das ist entscheidend, um kosteneffizient zu sein. Aber sie kann uns gute Werkzeuge für eine Vorhersage dessen liefern, was passieren wird. Außerdem könnte es uns helfen, uns auf den Kunden zu konzentrieren. Das ist heute wichtiger denn je. Sie ist also noch nicht Realität, aber wir brauchen Fortschritte, um sie für uns alle zu erreichen.

Marco Bocci: Ich stimme zu, es ist noch nicht so weit. Wir stehen erst am Anfang, und ich glaube, es gibt noch einige Aufgaben, die erfüllt werden müssen, damit diese Technologie wirklich die Vorteile bringt, die wir uns alle erhoffen. Das ist der Grund, warum diesem Thema so viel Aufmerksamkeit gewidmet wird: Es ist wirklich vielversprechend. Es ist das letzte Puzzlestück auf dem Weg vom reaktiven zum proaktiven Handeln. 

Es wird Ihnen nur sagen, dass Sie eingreifen müssen, was wir eigentlich wollen. Die Fähigkeit zur Vorhersage haben wir bereits - aber das Problem ist, dass dafür hochqualifizierte und erfahrene geotechnische Experten und eine Menge Modellierung und Bodenuntersuchungen sowie Zeit erforderlich sind, die wir nicht haben, wenn wir innerhalb weniger Stunden reagieren müssen, um einen Hangbruch zu verhindern. 

Juan Peset: Wir könnten ein spezielles Webinar zu diesem Thema veranstalten! Ich bin ein echter Gläubiger. Es ist noch nicht da, aber es wird sehr, sehr bald da sein, denn sonst würden wir nicht den ganzen Nutzen aus unseren Daten ziehen, den wir haben.

Sehen Sie einen Markt für die drahtlose Überwachung über die städtischen Eisenbahnnetze hinaus?

Marco Bocci: Eindeutig, ja. Vielleicht nicht mit demselben Gerät, aber mit einem sehr ähnlichen. Die Wartung ist heutzutage so kostspielig, dass man effizientere Lösungen finden muss, und die Antwort heißt IoT. 

Marco di Mauro: Ich stimme voll und ganz zu. In ländlichen Gebieten können die Reichweite der drahtlosen Kommunikation und die Möglichkeit, ohne ständige Stromversorgung zu arbeiten, was außerhalb der Städte manchmal nicht leicht zu finden ist, sehr hilfreich sein. Die Anwendungen und Vorteile des IoT gelten sowohl in städtischen als auch in ländlichen Gebieten.

Was ist wichtiger: die proaktive Erkennung von Hanginstabilitäten oder die reaktive Erkennung von Hangrutschungen?

Ignasi Garcia-Milà: Bislang bietet Worldsensing eine eher proaktive Identifizierung der Stabilität, da es die dafür relevanten Parameter überwacht. Es generiert auch selbst Warnmeldungen auf den Sensoren, auf den Knoten, so dass wir auch die reaktive Erkennung von Hangausfällen angehen können. 

Marco Bocci: Ich denke, es ist wichtiger, die Instabilität von Hängen genau und proaktiv zu erkennen. 

Juan Peset: Ich stimme dem voll und ganz zu. Was wir anstreben, ist eine vorausschauende Wartung, d. h. wir sind viel mehr an einer proaktiven als an einer reaktiven Identifizierung interessiert.

Welche Abwicklungskriterien werden bei der Planung von Überwachungssystemen berücksichtigt?

Marco Bocci : Gesamt- und Differentialsenkungen sind wichtig, um Schäden an Bauwerken und Anlagen zu vermeiden. Beim Bau gibt es ziemlich strenge Toleranzen, um von einer Bauphase zur nächsten zu gelangen. Das sind also die Kriterien, die wir bei der Planung berücksichtigen. 

Angela Lluch: Im Moment können wir mit unserem Tiltmeter keine absolute Bewegung überwachen. Aber wir können die relative Bewegung überwachen. Wie Marco schon sagte, ist das eines der Kriterien, die wir berücksichtigen, wenn wir den Zustand von Bauwerken beurteilen wollen.

Ich bin neugierig auf den Grad der Implementierung. Wie viele Brücken sind im Netz instrumentiert?

Marco di Mauro: Wir haben mehr als 100.000 Sensoren in Infrastrukturprojekten weltweit angeschlossen. Es ist nicht einfach, die Anzahl der Brücken zu beziffern, aber wir haben Überwachungsunternehmen, die unsere Technologie auf allen Kontinenten und auch auf einigen berühmten Brücken, wie der Ponte Vecchio in Florenz oder der Tower Bridge in London, aktiv einsetzen. Ich möchte Sie einladen, unsere Website zu besuchen, um weitere Fallstudien zu sehen.

Wie hängt die strukturelle Gesundheitsüberwachung mit dem IoT zusammen?

Ignasi Garcia-Milà: IoT ist ein allgemeiner Begriff und daher nicht direkt mit einer spezifischen Lösung verbunden. Worldsensing folgt der IoT-Architektur und dem IoT-Paradigma, mit Sensoren und Knoten, die Daten an Gateways übertragen, und Gateways, die Daten an Cloud-Server senden. IoT-Lösungen können weniger in die Infrastruktur eingreifen, sind flexibler in der Anwendung und kosteneffizient.

Wie stellt man ein IoT-basiertes drahtloses Überwachungssystem auf?

Angela Lluch: Unsere Worldsensing IoT-basierten Systeme erfordern ein oder mehrere Gateways, die die von den Knoten übertragenen Daten mit Hilfe der LoRA-Technologie sammeln. Man muss nur die Sensoren mit den Knoten verbinden. Die vom Gateway gesammelten Daten können z. B. über Aufrufe der Anwendungsprogrammierschnittstelle, das File Transfer Protocol oder Modbus abgerufen werden.

Wie kann das Internet der Dinge eine Schlüsselrolle beim umfassenden Management der Eisenbahninfrastruktur spielen?

Marco di Mauro: Interkonnektivität und die Fähigkeit, Informationen zu sammeln und zu analysieren, sind der Schlüssel für ein effizienteres Management der Eisenbahninfrastruktur. Das Internet der Dinge ist der technologische Rahmen, der diese Verbesserung ermöglicht, zusammen mit Algorithmen des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz, die aus den gesammelten Daten Ergebnisse und nützliche Erkenntnisse liefern.

Wie können Sie die IoT-Technologie für die Überwachung der Infrastruktur nutzen?

Angela Lluch: Das hängt davon ab, was Sie überwachen müssen. Sie könnten zum Beispiel ein Gebäude haben, das Anzeichen von Setzungen aufweist. In diesem Fall könnten Sie neben anderen Überwachungsmethoden Neigungsmesser einsetzen, um die seitliche Verschiebung des Gebäudes und damit die relative vertikale Verschiebung zu überwachen. 

Welche neuen Ansätze gibt es bei der Eisenbahnüberwachung?

Marco di Mauro: Die Überwachungsbranche ist stark von Fortschritten in der Telekommunikation, Big Data, satellitengestützten Systemen, Radar oder Glasfasertechnik geprägt. Worldsensing bringt das IoT als neuen Ansatz für die Überwachung im Vergleich zu traditionellen Methoden in die Bahnbranche ein. 

Sind die Überwachungsstrategien der Eisenbahnindustrie mit denen vergleichbar, die bei Abraumhalden eingesetzt werden?

Ignasi Garcia-Milà: Worldsensing wird häufig für die Überwachung von Abraumhalden eingesetzt. Ähnliche Ansätze gelten auch für die Überwachung der Eisenbahninfrastruktur, aber einige Besonderheiten des Schienenverkehrs erfordern ganz spezielle Überwachungslösungen.

Welche neuen Möglichkeiten gibt es, diese Technologie einzusetzen?

Ignasi Garcia-Milà: Worldsensing bietet eine Möglichkeit zur einfachen Installation von Sensoren entlang linearer Infrastrukturen, wie z. B. Eisenbahnen, die von der drahtlosen Kommunikation über große Entfernungen und Geräten mit extrem niedrigem Stromverbrauch profitieren können, wodurch die Anzahl der Kabel reduziert und die Flexibilität der Installation verbessert wird.

Welche IoT-Geräte werden wahrscheinlich in der Bahnindustrie eingesetzt?

Angela Lluch: Im Fall von Worldsensing sind es Gateways und drahtlose Datenlogger. Sie können die im Webinar vorgestellte Infografik als typisches Beispiel heranziehen.

Wie hoch sind die jährlichen Investitionen in Eisenbahnen weltweit?

Marco di Mauro: Das ist wirklich von Land zu Land unterschiedlich. Im Vereinigten Königreich beispielsweise entfallen 55 % des Budgets für den öffentlichen Verkehr auf den Schienenverkehr und schienenbezogene Investitionen. 

Merkmale und Vorteile von Worldsensing

Wie kann Worldsensing den Zeit- und Kostenaufwand minimieren?

Marco di Mauro: Im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Überwachungsmethoden reduziert ein vollständig digitalisiertes und automatisiertes System die Kosten für Wartung und Besuche vor Ort sowie die Sicherheitsrisiken und die Zeit vor Ort erheblich. Darüber hinaus werden die mit menschlichen Fehlern verbundenen Risiken beseitigt, und die Informationen werden in den meisten Fällen mit höherer Frequenz erfasst, was eine schnellere Erkennung möglicher Anomalien und damit eine effizientere Anlagenverwaltung ermöglicht. 

Dank der kabellosen Funktionen sind Installation und Bereitstellung schneller als bei kabelgebundenen Lösungen, was sich in weniger Zeitaufwand vor Ort und weniger lästigen Installationen niederschlägt. Das System ist wartungsfrei und hat eine Stromversorgungsautonomie von mehreren Jahren, was wiederum eine effizientere Verwaltung ermöglicht, die Kosten senkt und das Risiko von Schäden minimiert. 

Und schließlich erfordert die Fernkonnektivität unserer Systeme keine Sichtverbindung, so dass mindestens drei- bis viermal weniger Gateways benötigt werden als bei drahtlosen 2,4-GHz-Lösungen, was zu weiteren Einsparungen bei der Ausrüstung und der Installationszeit führt.

Wie lange hält die Batterie in Worldsensing-Geräten?

Angela Lluch: Die Dauer ist für jeden Knotenpunkt unterschiedlich und reicht von Tagen bis zu mehr als 10 Jahren. Der wichtigste Parameter, der sich darauf auswirkt, ist die Abtastrate: je höher die Abtastrate, desto kürzer die Batterielebensdauer. Ein weiterer Parameter ist die Qualität der Funkkommunikation: Je mehr Rauschen der Knoten bei der Arbeit verursacht, desto kürzer ist die Batterielebensdauer. Und schließlich die Temperatur des Gebiets, in dem das System eingesetzt wird: Höhere Temperaturen führen dazu, dass sich die Lebensdauer der Batterien leicht verkürzt. 

Außerdem benötigen einige Sensoren mit Analogeingängen eine Aufwärmzeit. In diesen Fällen gilt: Je länger die Aufwärmzeit, desto kürzer die Lebensdauer der Batterien. Weitere Einzelheiten finden Sie in unseren Worldsensing-Knoten-Datenblättern. 

Echtzeitwarnungen und sofortige Warnungen sind ein wichtiges Anliegen bei der Überwachung von Schienenabschnitten jeder Größe. Ich bin daran interessiert, mehr über diese Lösungen mit bestehenden Geräten und über zukünftige Entwicklungen zu erfahren.

Ignasi Garcia-Milà: Wir entwickeln auslösungsbasierte Aktionen von Worldsensing-Knoten. Das bedeutet, dass ein Knoten eine Warnung sendet, wenn er Veränderungen feststellt, die über bestimmten Schwellenwerten liegen.

Unser Worldsensing Connectivity Management Tool, CMT, wird auch ein Warnmanagement bieten, zunächst für Netzwerkwarnungen und dann für datenbasierte Warnmeldungen. Das Alarmmanagement ist definitiv Teil unserer Roadmap für CMT.

Können Sie etwas zu den Netzstandards, der Leistung, der Abdeckung und der internationalen Verfügbarkeit sagen?

Angela Lluch: Alle Worldsensing-Knoten sind CE-zertifiziert und haben die Konformität mit der elektromagnetischen Verträglichkeit erhalten. Worldsensing ist für den Betrieb in der Europäischen Union, Ozeanien, den Ländern der Federal Communications Commission, Brasilien und einigen Ländern in Afrika zertifiziert.

Marco di Mauro: Speziell für die Bahnindustrie sind alle Worldsensing-Knoten gemäß der europäischen Norm EN 50125-3:2003 für Signal- und Telekommunikationsgeräte in Bahnanwendungen und der Norm EN 50121-4:2016/A1:2019 für Emissionen von Signal- und Telekommunikationsgeräten zertifiziert.

Sind die Geräte von Worldsensing für den Einsatz auf dem britischen Schienennetz zugelassen?

Marco di Mauro: Ja, es ist vollständig von Network Rail zugelassen, auch für die Londoner U-Bahn. Es wurde bereits auf dem britischen Netz eingesetzt.

Bietet Worldsensing auch Onboard-Sensoren für Fahrzeuge an?

Ignasi Garcia-Milà: Nein, unser Schwerpunkt liegt auf der Überwachung der Infrastruktur.