MAUS – Flexible Sensorplattform zur Konfiguration intelligenter IIoT-Devices

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Auswertesoftware eines Sensors in Osnabrück

Das Industrial Internet of Things (IIoT) wird für die Vernetzung von physikalischen Objekten (Devices) mit dem Internet oder weiteren Netzwerken eingesetzt. IIoT-Devices können Daten einfach und ohne menschliches Eingreifen erfassen, verarbeiten und austauschen. Dadurch können automatisiert relevante Informationen aus der realen Welt dem Netzwerk zur ­Verfügung gestellt werden. Die Zahl der im Einsatz be­­find­lichen IIoT-Devices steigt kontinuierlich und wird mittlerweile auf über zehn Milliarden geschätzt, Tendenz steigend. Neben den bereits etablierten Sensoren können IIoT-Devices, ergänzt durch Methoden der zerstörungs­freien Prüfung, zudem in neuen Anwendungsgebieten eingesetzt werden.

Die Anforderung der Endanwender, den Zeitraum zur Markteinführung neuer Produkte zu verkürzen, steigt kontinuierlich. Flexible Systeme, welche sich innerhalb kürzester Zeit an die verschiedensten Anforderungsszenarien adaptieren lassen, sind von höchster Bedeutung. Um einen signifikanten Beitrag zur Lösung dieser Herausforderung bereitzustellen, wurde die »Multimodale Autarke Sensorplattform – MAUS« entwickelt. Die modular konzipierte Prozessorplattform kann flexibel an die unterschiedlichsten Anwendungsszenarien adaptiert und erweitert werden. 

Das IIoT-Device kann verschiedenste Sensorquellen miteinander fusionieren, relevante Informationen aus Rohdaten extrahieren und durch die Verwendung einer energieeffizienten Architektur auch ohne kabelgebundene Energieversorgung Monitoringaufgaben durchführen. Die Nutzung verschiedener Kommunikationsschnittstellen ermöglicht eine einfache Anbindung an vorliegende Datenräume. Das Leistungsspektrum verspricht neben dem Einsatz in der Produktionsumgebung auch Anwendungsmöglichkeiten im städtischen Raum, in der Natur, schwer zugänglichen Bereichen oder lebensfeindlicher Umgebung.

Es ist eine auf Streckmodulen basierende Lösung entstanden, welche als Kern ein Prozessormodul mit hochperformanten integrierten Analog-zu-Digital-Konvertern besitzt. Dies ermöglicht neben der Datenaufnahme gängiger Sensordaten wie Temperatur, Luftfeuchte und -druck, Vibration sowie akustischer Signale auch die Anwendung von ZfP-Verfahren wie Ultraschall oder Wirbelstrom. Neben anwendungsspezifischen Sensormodulen kann auch auf spezielle Baugruppen zur Spannungsversorgung (kabelgebunden sowie autark mittels Solarmodul) und Kommunikation (WLAN, LoRaWan, Ethernet oder LTE) zurückgegriffen werden. Das Ultraschall-Sensormodul kann in verschiedenen Modi betrieben werden. Durch den Einsatz verschiedener Algorithmen, z. B. ASCAN zur Datenreduktion, die Ermittlung der Blendendaten, aber auch der Korrelationsberechnung, direkt auf der Sensorelektronik, können sehr kurze Datenströme realisiert werden. Diese sind gerade bei Monitoringanwendungen essenziell und ermöglichen oft erst den erfolgreichen Einsatz.

Die MAUS-Sensorplattform erlaubt die schnelle Implementierung anwendungsangepasster IIoT-Devices zur signifikanten Reduzierung von Entwicklungsaufwänden mit dem Ziel, möglichst schnell Demonstratoren, Prototypen und Kleinserien zu fertigen und im Feld zu erproben. Die dadurch gewonnenen Erkenntnisse können danach in ein speziell an die Anwendung angepasstes Serienprodukt überführt werden. Die Reaktionszeit auf Marktbedürfnisse kann so auf ein Minimum reduziert werden, wodurch der Marktzugang deutlich früher erfolgen kann.

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