Azure IoT auf der Großbaustelle

IoT auf der Großbaustelle

Azure IoT im Tiefbau

Die Cloud auf der Großbaustelle

Eine Großbaustelle mitten in der City. Laute Bagger queren, das Quietschen der Kräne durchbricht die Diskussion einer Gruppe von Bauarbeitern. Wie um alles in der Welt kann hier Azure IoT zum Einsatz kommen? 
Dazu muss man ein wenig in die Thematik des Tiefbaus eintauchen.

 

Für den Bau eines Tunnels bzw. für den Aushub eines Grabens sind aus Gründen der Stabilität Betonwände zu errichten. Während der Bauphase wirken enorme Kräfte auf diese Wände und um die Sicherheit zu gewährleisten, sind die auf die Wände einwirkenden Kräfte permanent zu messen und zu überwachen. So werden an verschiedenen Stellen der Wand sogenannte Kraftmessdosen angebracht, die durch Leitungen mit einem Schaltschrank verbunden sind, in dem sich ein Logger befindet, der die Daten der Kraftmessdosen sammelt. Die Daten werden in der Regel manuell abgerufen und bei Überschreitung von definierten Schwellenwerten (Warn-/Alarmbereich) erfolgt eine optische oder akustische Alarmierung mittels Warnleuchte oder Sirene. Ein Alarm ist ebenso manuell zu quittieren.

Schnell wird klar, dieser Prozess ist durch die manuellen Tätigkeiten zeitintensiv; Werte können nicht in Echtzeit geliefert werden und der technische Aufbau des Systems ist anfällig für Beschädigungen durch die querenden Baumaschinen.

Und hier greift der Nutzen einer Azure IoT-Lösung:

Ein bisher manuell durchgeführter und damit zeitintensiver Prozess wird automatisiert. Durch eine Vernetzung sowie automatisierte Überwachung und Benachrichtigung via Cloud kann die Effizienz sowie Zuverlässigkeit optimiert werden.

Im Schaltschrank wird ein IoT-Device (in diesem Fall ein Raspberry Pi) installiert, das die Daten des Loggers ausliest und via LTE-Modem bzw. Antenne an Azure sendet. Die Werte werden alle 30 Sekunden von den Kraftmessdosen gelesen; bei Alarmierung erfolgt die Übersendung umgehend. Ansonsten werden die Werte alle 5 Minuten vom Logger bzw. Raspberry Pi nach Azure übertragen. Die Alarmierungsintervalle bzw. Zeiträume können anforderungsgemäß konfiguriert werden bzw. ebenso die Ober- und Untergrenze von Alarm- und Warnwerten.

Azure IoT generiert eine Alarmierung - via SMS oder E-Mail und die Werte werden zu Archivierungszwecken (Revisionssicherheit) in einer Azure SQL Datenbank gespeichert; ebenso erfolgt die Alarmquittierung - im Falle von Schwellenwertüberschreitungen - via SMS. Mittels einem webbasierten User-Portal können die Daten auf einer Website entsprechend visualisiert werden, Schwellenwerte für jede einzelne Kraftmessdose eingestellt sowie Alarmierungen quittiert werden. Über eine Seriennummern-Zuordnung kann jederzeit nachvollzogen werden, um welche konkrete Kraftmessdose es sich handelt und wo sich diese befindet. Zur revisionssicheren Verwaltung und dem Betrieb von unterschiedlichen Baustellenprojekten können Azure-Mandanten eingerichtet werden. 

Mit der Azure IoT-Lösung werden Daten in Echtzeit ausgewertet, Anomalien frühzeitig erkannt und Alarme automatisch ausgelöst. Damit kann Gefahren frühzeitig vorgebeugt und die Sicherheit maßgeblich erhöht werden.

Azure IoT im Tiefbau auf der Baustelle

Zugegeben, dieses Projektbeispiel mag speziell sein, aber es zeigt, welche Möglichkeiten Azure IoT bietet und wie vielfältig die Einsatzmöglichkeiten /-felder sein können. IoT Lösungen bieten riesiges Optimierungspotenzial.

IoT verbindet die reale und virtuelle Informationswelt. So stehen Zustandsinformationen (z. B. Infos über aktuelle Nutzung, Alterung, Umweltbedingungen an einem Ort) von realen Objekten für die Weiterverarbeitung im Netzwerk zur Verfügung. Das Internet of Things (IoT) macht traditionelle Steuerungssysteme mit Sensoren intelligenter und ermöglicht eine Erfassung und Kommunikation von Daten mittels moderner Cloud-Services in Echtzeit.

Kraftmessdosen und Azure IoT

Kraftmessdosen sind über RS 434 mit dem Logger verbunden

Logger und Azure IoT

Logger zur Sicherung der Daten und zur visuellen und akustischen Alarmierung auf der Baustelle

Raspberry Pi und Azure IoT

Raspberry Pi zur Kommunikation zwischen LTE Modem (verbaut in einem Schaltschrank mit unverbrechungsfreier Stromversorgung) und dem Logger