Wie funktioniert die Fernüberwachung von Maschinen und Anlagen?

Digitale Vorreiter

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Datum 31.08.2021
Lesezeit 6 Min.

Wie funktioniert die Fernüberwachung von Maschinen und Anlagen?

Egal, ob abgeschirmt in feuchten Betonschächten unter der Erde oder in tief liegenden Kellerräumen: Funkbasierte und wartungsfreie IoT-Lösungen reduzieren bisherige Wartungsaufwände um ein Vielfaches und ermöglichen eine Fernüberwachung (Remote Monitoring) von Produktionsabläufen von einem beliebigen Standort aus.

Was Fernwartung bedeutet, wie sie funktioniert und wie Ihr Unternehmen davon profitieren kann, erfahren Sie in diesem Beitrag.

 

Fernüberwachung und Condition Monitoring

Fernüberwachung heißt im Englischen Remote Monitoring. Worin der Unterschied zu dem häufig im selben Zusammenhang genannten Condition Monitoring liegt, erklären wir im Folgenden.

Für die optimale Auslastung einer Produktionseinheit müssen alle Maschinen stets intakt und verfügbar sein – nicht selten arbeiten Fertigungsanlagen rund um die Uhr. Dies kann nur funktionieren, wenn alle Maschinen möglichst engmaschig überwacht und gewartet werden. Dazu bedarf es einer detaillierten Überwachung, die nur durch eine zuverlässige Sensorik ermöglicht wird. Die dabei anfallenden Daten werden gesammelt und analysiert.

Das Ziel: Durch die Erfassung möglicher Stör-Parameter soll ein Ausfallen einzelner Maschinen verhindert werden. Diese Form der Maschinenüberwachung bezeichnen Expert:innen als Condition Monitoring. Condition Monitoring gilt als Grundlage von Predictive-Maintenance-Verfahren und ist ohne die Anwendung moderner IoT-Sensorik und Edge-Computing-Verfahren kaum möglich.

Fernüberwachung ist ein weiteres Verfahren, das der sogenannten Industrie 4.0 zugerechnet wird. Industrielle Prozesse werden hier von Standorten überwacht, die sehr weit von der eigentlichen Produktionsstätte entfernt liegen können. Der Zustand von Maschinen wird hier mit Hilfe von IoT-Sensorik erfasst. In der Fernüberwachung kommt also das Condition-Monitoring-Verfahren zum Einsatz, allerdings erfolgt die Überwachung von Produktionsprozessen von beliebigen Orten aus.

Menschliche Eingriffe sollen dadurch auf ein Minimum reduziert werden. Die Kontrolle aus der Ferne kann über das Smartphone oder Tablet per App erfolgen.

Wie ein Überwachungsprozess en Detail aussehen kann, erklären wir im Folgenden exemplarisch anhand des Smart-Metering-Verfahrens.

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Fernüberwachung und Smart Metering

Ein Smart Meter (auch als EDL21/EDL40-Zähler bekannt) kann weit mehr als ein herkömmlicher, analoger Verbrauchszähler. Der Einsatz solcher Geräte kann im Rahmen von Neubauten oder Modernisierungsmaßnahmen zu einer Reduzierung der EEG-Energiekostenumlage für Sie führen. Näheres hierzu regelt die ISO-Norm 50001, über die wir bereits berichteten. Die wesentlichen Vorteile solcher digitalen Erfassungs- und Übertragungsgeräte sind:

  • Smart Meter sind in der Lage, erfasste Daten in regelmäßigen Abständen oder auf Anforderung über ein sogenanntes Gateway an eine zentrale Stelle zu übertragen.
  • Die Messung erfolgt nicht wie früher mit Hilfe sich drehender Zahnräder, sondern über Speicherbausteine und intelligente Elektronik.
  • Sie erfassen die ermittelten Verbrauchswerte digital und speichern sie bis zur nächsten erfolgreichen Datenübertragung in einem Zwischenspeicher.
  • Smart Meter arbeiten normalerweise bidirektional, was bedeutet, dass sie auch Daten entgegennehmen können – beispielsweise bei Tarifänderungen.
  • Die Kommunikation solcher Geräte mit einer zentralen Stelle kann auf beinahe beliebige Weise erfolgen – also auch über das Mobilfunknetz.
  • Mehrere Smart Meter in Verbindung mit Regelungssystemen werden häufig auch als „Smart Grid”-Bestandteile eingesetzt.

 

Video: YouTube / Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

 

Intelligente Messgeräte liefern einen wertvollen Beitrag zum Umweltschutz

Neben der Erfassung und Abrechnung von Verbrauchswerten bietet Techem seinen Kunden fundiertes Energiemanagement zur Senkung der Energieverbräuche an. So können nicht nur Kosten, sondern auch CO2-Emissionen reduziert werden. Als Mitglied der „Wirtschaftsinitiative Smart Living“, die das Bundeswirtschaftsministerium gemeinsam mit vielen deutschen Unternehmen und Verbänden gegründet hat, trägt Techem dazu bei, dass intelligente vernetzte Systeme das Wohnen und Arbeiten in Zukunft komfortabler, sicherer und effizienter machen.

Smarte Fernüberwachung für die Wasserversorgung: das Beispiel WIKON

Die WIKON Kommunikationstechnik GmbH und Vodafone ermöglichen gemeinsam Wasserversorgern mit speziellen „Waterboxen” die smarte Fernüberwachung ihrer unterirdischen Rohrnetze. Und das mittels M2M-Kommunikation.

Eine regelmäßige Überprüfung der Zählerstände und Rohrnetze beziehungsweise Leitungsnetze ist für Wasser- und Energieversorger unverzichtbar, bislang allerdings eine aufwändige Angelegenheit. Statt die schwer zugänglichen Messgeräte manuell zu kontrollieren, bietet WIKON eine komfortable Alternative: Seine „Waterbox“ ermöglicht mittels integrierter Vodafone SIM-Karte die drahtlose Fernauslesung der Zählerwerte.

Remote Viewing für mehr Komfort, Transparenz und Sicherheit

Die erfassten Daten der Telematik-Boxen werden via Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) an den Zentralserver von WIKON gesendet, dort ausgewertet und grafisch oder tabellarisch aufbereitet. Wie beim Fernmanagement durch IoT-Technologie üblich, können Kunden die aktuellen Daten ihrer Geräte jederzeit über die entsprechende Plattform einsehen. Über das WIKON-DataCenter haben aber nicht nur Wasserversorger detaillierte Verbrauchswerte und eventuelle Unregelmäßigkeiten im Blick, sie können auch ihren Endkunden mit einem eigenen Zugang mehr Transparenz und Übersicht bieten.

Zudem erkennt das System mögliche Rohrbrüche oder Leitungsstörungen, wenn der Verbrauch einen definierten Schwellenwert übersteigt. In diesem Fall wird der Wasseranbieter direkt per E-Mail oder SMS alarmiert und kann gezielt Gegenmaßnahmen einleiten.

Zuverlässige Datenübertragung trotz schwieriger Bedingungen

Die M2M-Lösung ermöglicht bereits vielen Unternehmen das smarte Fernmanagement von Anlagen und Fahrzeugen – In den unterirdischen Betonschächten jedoch sind die Voraussetzungen für eine zuverlässige Funkverbindung um einiges anspruchsvoller. Zur besseren Erreichbarkeit verfügen die besonders robusten SIM-Karten über einen National Roaming Service, so dass die Daten neben dem hochleistungsfähigen Vodafone-Netz im Ausnahmefall auch über andere Anbieter-Netze übertragen werden können. Zudem lassen sich die Zählerwerte über eine spezielle Software so codieren, dass sie als SMS verschickt wer­den können. Auf diesem Kommunikationsweg werden die Daten selbst bei sehr geringem Mobilfunk-Empfang übermittelt. Zur zusätzlichen Optimierung kann die SIM-Karte um eine Antenne außerhalb des Rohrschachts erweitert werden.

Besonders robuste Smart-Meter-Einheiten: Wasserdicht und stromautark

Auch die vernetzten Zählergeräte müssen den rauen Bedingungen der extrem feuchten Umgebung langfristig standhalten. Dafür hat WIKON seine Waterbox mit einer wasserdichten Verbundmasse ausgestattet. Mangelnde Spannungsleitungen für die Energieversorgung unter der Erde kompensiert der Hersteller durch den Batteriebetrieb seiner Geräte. Diese sollen bei einer stündlichen Zählerstand-Erfassung und täglicher Datenübertragung eine Laufzeit von sechs Jahren haben. Danach kann die Batterie unkompliziert über WIKON ausgetauscht werden.

Aktuell sind bereits 8.000 Vodafone-SIM-Karten für die M2M-Verbindung in den smarten Wasserzählern im Einsatz. Mit mehreren tausend Waterboxen überwacht beispielsweise der Frankfurter Energieversorger Mainova sein Wassernetz und nutzt das komfortable System für die exakte Verbrauchs-Abrechnung.

Die nächste Generation der Telematik-Boxen soll außerdem mittels Sensoren den pH-Wert, die Trübung und Leitfähigkeit des Wassers ermitteln und Versorgungsanbietern somit eine einfachere Kontrolle der Wasserqualität ermöglichen.

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  • Hardware: SIM Karte, Interface Board und Communication Board
  • Software: smartes Konfigurationstool und grafisches Dashboard zur Datenanalyse in der Cloud

 

Intelligente Stromzähler schonen auch bei Vodafone Klima und Budget

Auch Vodafone beteiligt sich nicht nur an der jährlich stattfindenden Earth Hour des WWF, bei der eine Stunde lang in fast allen Vodafone-Standorten für eine Stunde das Licht ausgeht. Gerade der Netzbetrieb verursacht mit seinen etwa 25.000 Mobilfunkmasten allein in Deutschland erhebliche Kosten, die es schon aus betriebswirtschaftlicher Sicht zu reduzieren gilt. Innerhalb von nur sechs Jahren konnten mit Hilfe von inzwischen mehr als 20.000 intelligenten Stromzählern ganze 35 Millionen Euro, sowie 40.000 Tonnen CO2 eingespart werden. Das entspricht etwa 170 Millionen Kilowattstunden an elektrischer Leistung oder so viel, wie 4.000 Deutsche jedes Jahr in etwa an Strom verbrauchen.

Wie das Beispiel eindrucksvoll zeigt, schließen sich Umweltschutz und Kosteneffizienz keineswegs aus – im Gegenteil. Neben intelligenten Stromzählern setzt Vodafone zudem auf Technologieveränderungen hin zum Schmalbandbereich und zu 5G, was wiederum bis zu 80 Prozent an Energie gegenüber dem 4G-Netz einzusparen helfen soll. Seit 2020 setzt Vodafone obendrein zu 100 Prozent auf „Grünstrom”.

Wenn Sie ebenfalls Ihre Kosten reduzieren und die Umwelt schonen möchten, sollten Sie mit uns sprechen: In Zusammenarbeit mit den Magna-Werken, einem weltweit führenden Automobilzulieferer, haben wir beispielsweise eine Smart-Grid-Lösung etabliert, die ebenfalls (unnötige) Stromfresser identifiziert und zu eliminieren hilft. Die IoT-Zähler-Daten werden live über ein vernetztes Gateway an ein Energiemanagement-Portal übermittelt und dort analysiert und ausgewertet. Allein in 2019 haben Kunden der Vodafone Group auf diese Art und mit unseren Smart-Metering-Lösungen fast sieben Millionen Tonnen CO2 eingespart.

 

Sie wollen mehr zur Fernwartung oder Verbesserung von Prozessen durch das Internet of Things erfahren? Schauen Sie sich unsere  IoT-Lösungen für Unternehmen an.

 


Ihre Digitalisierungs-Berater:innen für den Mittelstand

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