Smart.
Wireless.
Autonom.
Batteriebetriebene, outdoortaugliche IoT-Sensorlösung in Industriequalität mit LoRaWAN®
Die Anforderungen an Städte und Gemeinden, ihren Bürgern eine komfortable und möglichst ökologisch ausgerichtete Lebensumgebung zu bieten, steigen. Die WILSEN.sonic-Sensoren ermöglichen ein intelligentes Entsorgungsmanagement, bei dem die Füllstände von Altglas-, Altkleider- und Wertstoffcontainern fernüberwacht werden, sodass die Container erst dann abgeholt werden, wenn sie bis zu einer bestimmten Menge gefüllt sind. Dies führt zu einer effizienteren Routenplanung und damit zu weniger Emissionen, Staus und Lärm im Stadtgebiet.
Gleichzeitig lässt sich dieses Konzept auch erfolgreich auf weitläufige Firmengelände von produzierenden Unternehmen übertragen, wo Recycling-Container in großem Umfang eingesetzt werden. Die Integration von WILSEN.sonic-IoT-Sensoren ermöglicht es, innerbetriebliche Entsorgungsprozesse zu optimieren und damit Zeit und Geld zu sparen.
Ganz gleich, ob Schüttgüter diverser Art oder Flüssigkeiten erfasst werden sollen: Die batteriebetriebenen WILSEN.sonic-Sensoren bieten Betrieben der öffentlichen Hand als auch Industrieunternehmen eine effiziente Lösung, um ohne aufwendige Verdrahtung Einblicke in das Innenleben verschiedenster Behältnisse zu gewinnen.
Je nach Art und Größe des Behälters stehen im Portfolio von Pepperl+Fuchs verschiedene WILSEN.sonic-Varianten mit unterschiedlichen Reichweiten zur Verfügung. Während sich für kompakte Intermediate Bulk Container (IBC) die Ausführungen mit einem Erfassungsbereich von bis zu 2500 mm ideal eignen, kommt in größeren Speichern wie dem hier gezeigten Salzsilo die WILSEN.sonic-Version mit bis zu 7000 mm Erfassungsbereich zum Einsatz. Dank der hohen Schutzart (IP66/67) sind die Sensoren zudem jederzeit verlässlich gegen den Eintritt der sich in den Behältnissen befindenden Flüssigkeiten oder auch von Staubpartikeln geschützt.
Unterirdische Regenwasserrückhaltebecken spielen eine wichtige Rolle im Kampf gegen den globalen Klimawandel. In durch enorme Betonflächen versiegelten urbanen Räumen werden sie eingesetzt, um Starkregenereignisse abzufedern und Überflutungen vorzubeugen. Mithilfe des WILSEN.sonic kann eine Überwachung des Wasserpegels in diesen Speichern noch effizienter realisiert werden: Kabellos an der Decke des Rückhaltebeckens montiert, ist der Sensor dank Schutzart IP66/67 gegen eine Überflutung durch die Wassermassen geschützt. Messwerte werden anschließend zuverlässig aus dem unterirdischen Becken heraus übertragen. Die integrierte langlebige Hochleistungsbatterie kommt jahrelang ohne Wechsel aus und erspart dem Servicepersonal so häufige zeitaufwendige Abstiege in das Becken.
Durch seine hohen Sendereichweite ist der WILSEN.sonic zudem in der Lage, auch von entlegenen oberirdischen Regenwasserrückhaltebecken Füllstände zum nächsten LoRa-Gateway zu übermitteln. Der weite Temperaturbereich von -25 ... 70 °C garantiert selbst bei direkter Sonneneinstrahlung oder hartem Winterwetter einen reibungslosen Betrieb des Sensors.
Das Risiko großflächiger Überflutungen ist in vielen flussnahen Gegenden allgegenwärtig. Der WILSEN.sonic ist eine zentrale Komponente, um dieser Gefahr Herr zu werden. Da der Sensor nicht nur Pegelstände von Gewässern, sondern auch seine Geoposition übermittelt, können die Daten verschiedener Sensoren, die etwa an Brücken montiert wurden, räumlich zugeordnet und zueinander in Beziehung gesetzt werden.
Durch diese feinmaschige Betrachtung der Entwicklung einzelner Pegelstände und den Einbezug von historischen und aktuellen Wetterdaten wird in KI-Modellen eine präzise Vorhersage möglich, wann und wo mit Überflutungen zu rechnen. Die nötigen Schutzmaßnahmen können so bereits vor dem Entstehen von Krisensituationen ergriffen werden. Durch die Verknüpfung mit aktuellen Wetterdaten kann zudem das Sendeintervall der Sensoren automatisiert angepasst werden, sodass diese bei Schönwetterlage seltener Daten übermitteln als im Falle prognostizierter Niederschläge. Dadurch lässt sich die Einsatzdauer der ohnehin langlebigen Batterien noch weiter verlängern.
Zur Füllstandskontrolle von Agrarsilos wird häufig mit einem Gummihammer oder einer Stange die Außenhaut abgeklopft und anhand der akustischen Resonanz auf den Füllstand geschlossen. Dieses Vorgehen bietet naturgemäß nicht die Präzision einer sensorischen Lösung und birgt bei höheren Silos zudem die Gefahr von Unfällen auf Steigleitern. Ein Nachrüsten einer Sensoriklösung erscheint jedoch oftmals als zu kompliziert oder fehleranfällig: Neben der Problematik, die Stromversorgung am Silo sicherzustellen, machen schwierige Umgebungsbedingungen und mögliche Ablagerungen auf dem Sensor den Einsatz vieler berührungslos arbeitender Sensortypen nahezu unmöglich. Bei mechanischen Sensorlösungen wiederum muss mit Verschleiß an beweglichen Teilen gerechnet werden.
Der WILSEN.sonic schafft hier Abhilfe: Über die mitgelieferte Montageplatte kann der Ultraschallsensor, der ohne eine externe Stromversorgung auskommt, einfach im Kopfraum montiert werden, von wo aus er kontinuierlich Füllstandsdaten via Funk übermittelt. Sollte es wider Erwarten zu Staubablagerungen auf dem adhäsionsarmen Wandler des Sensors kommen, gefährden diese durch das störungsarme Wirkprinzip Utraschall üblicherweise nicht die Präzision der Messergebnisse. Dank seines weiten Temperaturbereichs von -25 ... 70 °C und Schutzart IP66/67 widersteht der Sensor Temperaturschwankungen im Silo ebenso wie Reinigungen des Siloinnenraums mit Wasser.
Zu den vielfältigen Aufgaben in Agrarbetrieben zählt auch die Überwachung und Entleerung von Güllegruben. Dies erfolgt im Regelfall auf Basis von Erfahrungswerten und durch regelmäßige Sichtkontrollen. Hierbei ist nicht gänzlich auszuschließen, dass die Aufgabe kurzzeitig in Vergessenheit gerät, ein Zwischenschieber nicht ordnungsgemäß schließt oder es durch überraschenden Starkregen zu einem unbemerkten Überlaufen der Grube kommt. Die Folge davon sind ungeplante Arbeitsaufwände, Bodenverunreinigungen und schlimmstenfalls sogar rechtliche Konsequenzen aufgrund möglicherweise fahrlässigen Handelns.
Dieses Risiko kann durch die WILSEN.sonic-Sensoren mit geringem Aufwand minimiert werden. Nach Montage eines Sensors an einem Galgen über der Güllegrube überwacht dieser jederzeit die Einhaltung von Grenzwerten. Ist der Grenzwert erreicht, erfolgt frühzeitig eine Benachrichtigung des Landwirts durch die nachgelagerte IoT-Plattform. Durch die robuste Auslegung des Sensors mit einem PTFE-beschichteten Wandler, Schutzart IP66/67 und einen weiten Temperaturbereich von -25 ... 70 °C eignet er sich auch für diese herausfordernde Außenanwendung.
Das Reallabor "Smart Region Südbaden" ist ein Gemeinschaftsprojekt der bnNETZE und der Thüga. Im Rahmen dieser Initiative wurden verschiedene Smart-City-Anwendungsfälle mit dem Kooperationspartner E-MAKS umgesetzt. Dazu zählte auch eine Optimierung der Abholungsrouten von Glascontainern im Raum Freiburg. Hierbei wurde erfolgreich der WILSEN.sonic von Pepperl+Fuchs implementiert.
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Nicht nur bei der Containerüberwachung leistet der WILSEN.sonic zuverlässig seine Dienste: In der Region um Wuppertal ist er eine Schlüsselkomponente in einem zukunftsweisenden Leuchtturmprojekt zum Hochwasserschutz. Die von den Sensoren übermittelten Pegeldaten fließen in ein KI-Modell ein, das es erlaubt, mögliche Hochwasserkatastrophen im Voraus zu prognostizieren.
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Gemeinsam mit den Partnern SAP und Smart City Solutions hat Pepperl+Fuchs für die Stadt Heidelberg eine Lösung auf Basis von Ultraschalltechnologie und LoRaWAN® entwickelt, die das smarte, bedarfsorientierte Entleeren von Entsorgungsbehältern im Stadtgebiet erlaubt. Zum Einsatz kam hier das Basismodul des heutigen WILSEN.sonic.
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Tiefe Einblicke in Kanäle und Schächte ermöglicht der WILSEN.sonic der REMONDIS Aqua in Lindau am Bodensee. Zum einen überwacht der Sensor dort die Fremdwassereinleitung in das Abwassernetz, zum anderen werden die umfangreichen Sensordaten zur Kalibrierung hydraulischer Abwassermodelle genutzt.
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Mit dem "LoRa Park" hat die Stadt Ulm einen Ort geschaffen, an dem sensorbasierte Lösungen für das Internet der Dinge für alle Bürger erlebbar und zugänglich gemacht werden. Anhand des WILSEN.sonic wird hier die Erfassung und Übertragung der Füllstände von Altglascontainern demonstriert.
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Um Messwerte aus den WILSEN-IoT-Sensoren in eine cloudbasierte IoT-Plattform zu transferieren und sie dort auszuwerten, wird ein sogenanntes LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) benötigt. Diese einfach skalierbaren IoT-Netzwerke zeichnen sich durch ihre Kombination aus niedrigem Energiebedarf bei gleichzeitig hoher Reichweite und sicherer Kommunikation aus.
Üblicherweise besteht eine solche LoRaWAN-Architektur, neben den IoT-Sensoren oder anderen Endgeräten, aus reichweitenstarken Gateways, die in einer Sterntopologie angeordnet sind. Diese Gateways übersetzen die Daten der WILSEN-Sensoren in ein ethernetfähiges Protokoll und übertragen die konvertierten Informationen an einen LoRa-Netzwerkserver. Der Netzwerkserver entschlüsselt die Sensordaten und leitet sie an einen Applikationsserver zur initialen Verarbeitung weiter, ehe die Daten schließlich in einer IoT-Plattform ausgewertet werden können.
Gleichzeitig ist über den LoRa-Netzwerkserver und die Gateways auch die Kommunikation in die Gegenrichtung möglich: So können nicht nur Sensordaten empfangen werden, sondern über den sogenannten „Downlink Channel“ auch Parametriereinstellungen in den WILSEN-Sensoren bequem via Fernzugriff vorgenommen werden. Pepperl+Fuchs stellt hierfür eigens einen kostenfreien Web-Service zur Verfügung.
Alternativ erfolgt die Parametrierung der Sensoren mithilfe einer Mobilgeräte-App direkt vor Ort.
Die autonomen IoT-Funksensoren der WILSEN-Serie liefern im LoRaWAN-Netzwerk ohne Kabelanschluss zuverlässig Daten zu Füllstand, Abstand, Ventilstellung und Objektanwesenheit. Erfahren Sie mehr über ihr Funktionsprinzip und ihre einzigartigen Features.
Wie parametriert man die WILSEN-Sensoren von Pepperl+Fuchs über den Downlink-Kanal? Unser Experte zeigt in diesem Video, wie die Einrichtung schnell und einfach funktioniert.
Als Mitglied der LoRa Alliance® engagiert sich Pepperl+Fuchs für die Interoperabilität der Produkte und den weltweiten Einsatz dieser Technologie.
Die LoRa-Technologie bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich, durch die sie sich besonders gut für den Einsatz mit IoT-Sensoren wie dem WILSEN eignet:
Durch diese Eigenschaften erlaubt LoRa den Aufbau sehr großer Funknetze für die Umsetzung von Applikationen für Städte und Gemeinden. Gleichzeitig können effektiv kostengünstige private Netzwerke auf Firmengeländen eingerichtet werden.
Wir sind optimal vernetzt und können dementsprechend auf einen breiten Pool an Partnern aus dem LoRa- und IoT-Bereich zurückgreifen. Profitieren Sie bei der Umsetzung Ihrer Projekte von der gebündelten Expertise von Pepperl+Fuchs und diesen renommierten Partnern.
Die Ultraschallsensoren von Pepperl+Fuchs entstehen im firmeneigenen Technologiezentrum mit zugehöriger Wandlerentwicklung und -fertigung. Seit mehr als 30 Jahren arbeitet unser Expertenteam kontinuierlich und zukunftsorientiert an der Weiterentwicklung der Ultraschalltechnologie – für die Lösungen von morgen. So erhalten unsere Kunden stets die leistungsfähigsten Produkte am Markt.
Dabei bieten wir nicht nur technische Exzellenz, sondern auch erstklassigen Service und Support: Unsere globale Präsenz, unser tiefes Verständnis für unterschiedliche Branchen und unsere Kundenorientierung zeichnen uns aus. Das gilt natürlich auch für unser Portfolio an WILSEN-Sensoren: In diesem Abschnitt finden Sie eine Auswahl an Tools, die Ihnen helfen, stets das Beste aus Ihren Sensoren herauszuholen und die Betriebskosten so niedrig wie möglich zu halten.
Weitere Informationen
Pepperl+Fuchs AG
Längfeldweg 116
2504 Biel/Bienne
Schweiz
info@ch.pepperl-fuchs.com
+41 32 374 76 76
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