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- 2022

Vernetzte IoT-Sensoren bei Hahn-Schickard detektieren Druckwellen vom Vulkanausbruch auf Tonga

Die Druckwellen des Ausbruchs des Unterseevulkans im Südpazifik am 15. Januar waren weltweit mit Messinstrumenten zu erfassen.

Auch die Sensorgateways bei Hahn-Schickard (Senogates), die im Rahmen des Projekts „Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum Textil vernetzt“ in den Produktionsanlagen von mehreren Forschungsinstituten in Aachen (ITA), Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. in Chemnitz (STFI), Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) sowie bei Hahn-Schickard in Stuttgart und Villingen-Schwenningen verteilt zu einem IIoT-Demonstrator zusammengeschaltet sind, konnten die Druckwellen detektieren.

Beim Senogate handelt es sich um Einplatinencomputer vom Typ Raspberry Pi, die im Rahmen des Projekts mit Umweltsensorik ausgestattet und mit einer NodeRed-Umgebung dazu befähigt wurden, Sensordaten auszulesen und mittels MQTT-Protokoll an einen zentralen Server bei Hahn-Schickard am Standort Villingen-Schwenningen zu senden. Dort besteht Zugriff auf die Sensordaten über ein zentrales Dashboard.

Die direkte Primärwelle konnte am 15.01.2022 gegen etwa 20:30 Uhr und damit etwa 12 Stunden nach dem Vulkanausbruch gemessen werden. Die indirekte Welle, also diejenige, die in die andere Richtung einmal um den Globus gelaufen war, konnte am 16.01.2022 gegen 2:30 Uhr beobachtet werden. Am 17.01.2022 gegen 8:25 Uhr war die Primärwelle nach ihrem zweiten Umlauf um den Globus erneut zu sehen, während die zweite indirekte Welle gegen 13:00 Uhr nur noch schwach zu erkennen war.

Ein besonderer Aspekt des Demonstrators war und ist die Vertraulichkeit der Daten. Dies betrifft zunächst diejenigen Daten, die standortübergreifend für den IIoT-Demonstrator ausgetauscht werden. Gleichzeitig muss aber sichergestellt sein, dass darüber hinaus kein Zugriff von außen in das jeweilige Netzwerk eines Standortes erfolgen kann, damit keinerlei Daten, die auf den Maschinen außerhalb des Demonstrator-Betriebes anfallen, ausgelesen werden können.

Als technische Lösung wurde hierfür das MQTT-Protokoll genutzt. MQTT steht für „Message Queuing Telemetry Transport“ und ist ein offenes Netzwerkprotokoll für Machine-to-Machine (M2M) Kommunikation. Damit wird die Übertragung von Daten in Form von Nachrichten zwischen Geräten ermöglicht. Entscheidend hierbei ist, dass das Versenden der Daten aktiv aus dem jeweiligen Standort heraus geschieht und diejenigen Daten ausgewählt bzw. deklariert werden müssen, die zum Versand zulässig sind. Auf diese Weise behält jeder Standort eine vollständige Datensouveränität und definiert selbst, welche Informationen an den zentralen Server geschickt werden sollen. Der zentrale Server selbst erhält keinerlei Zugriffsrechte.

Neben der Konzeption und Implementierung der Senogate-Sensorknoten und der IIoT-Serverinfrastruktur zählte insbesondere auch die Programmierung der grafischen Benutzeroberfläche für den IIoT-Demonstrator zu den Aufgaben von Hahn-Schickard im Projekt. Diese wurden als Dashboard in der quelloffenen ThingsBoard-Plattform umgesetzt.

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