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Anderhalden

Indoor-Navigation über das Lichtnetzwerk

Asset Tracking

Jedes Gebäude verfügt in der Regel über eine funktionierende Lichtinfrastruktur. Unternehmen können diese auch als Basis für vernetzte Prozesse im Internet der Dinge nutzen. Dies eröffnet ganz neue Möglichkeiten wie etwa die durchgängige Verwaltung und Nachverfolgung von Betriebs- und Produktionsmitteln.

Mit der digitalen Transformation nimmt die Bedeutung des Internet der Dinge (Internet of Things / IoT) enorm zu. Die Technologie bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten wie beispielsweise die Vernetzung smarter Geräte von Konsumenten über das Internet. Aber auch Unternehmen können die Effizienz ihrer Wertschöpfungsprozesse im Rahmen einer durchgängigen, online-basierten Kommunikation deutlich erhöhen. Mit der zunehmenden Verbreitung des IoT steigt jedoch die Komplexität der Vernetzung. Um diese zu verringern, ist es wichtig, die Kommunikation der Geräte auf einer einheitlichen Plattform zu harmonisieren und zu standardisieren.

Hierfür macht es Sinn, bereits bestehende Netzwerke in Gebäuden wie etwa die Lichtinfrastruktur für das Internet der Dinge zu nutzen. Dies birgt zahlreiche Vorteile in sich: Künstliches Licht ist überall dort präsent, wo Menschen sich aufhalten – ob in Gebäuden oder auf Strassen. Unzählige Lichtquellen bilden ein engmaschiges und durchgängig verbundenes Netzwerk. Mittels einer IP-Anbindung lässt sich diese lichtbasierte Infrastruktur für das Internet der Dinge nutzen. Ein weiterer Vorteil: Lichtsysteme verfügen immer über eine eigene Energieversorgung. Diese lässt sich problemlos auch für in den Leuchten integrierte, internetfähige Geräte nutzen. Beispielsweise können Sensoren und sonstige digitale Elemente wie Beacons darüber mit Netzstrom versorgt werden, aufwändige Batteriewechsel sind nicht erforderlich. Zudem verfügen die meisten Leuchten über ausreichend Platz für die Integration von Sensoren, was sie zur perfekten Drehscheibe für die Erfassung und die Kommunikation von Daten macht. So bildet die Lichtinfrastruktur aufgrund ihrer Omnipräsenz und der flexiblen Erweiterbarkeit die optimale Basis für das IoT.

 

Um dieses «Internet des Lichts» zukünftig flexibel zu gestalten und für unterschiedliche Einsatzfelder nutzbar zu machen, bedarf es entsprechender Technologien. Tridonic etwa, der Spezialist für intelligente, vernetzte Beleuchtungslösungen, entwickelt mit der Toolbox net4more eine zukunftssichere Hardware- und Software-Plattform, welche die Licht-Infrastruktur nahtlos mit der IP-Welt verknüpft. Durch die Integration verschiedenster Komponenten wie LED-Treiber, Kommunikationsmodule, Sensoren, Router, Software und Applikationen entsteht eine offene, flexible und hochskalierbare Architektur. Diese ermöglicht eine durchgängige Interoperabilität und erfordert keinerlei Gateways, da alle Funktionen der Leuchte oder integrierter Sensoren und Beacons direkt über die IP Schnittstelle angesprochen und abgefragt werden können.

 

Zielgenaue Lokalisierung von Betriebs- und Produktionsmitteln

Ein praktikabler Anwendungsfall für die Nutzung IP-gestützter Lichtnetzwerke ist zum Beispiel das Asset Tracking, also die Verwaltung und Nachverfolgung von Betriebs- und Produktionsmitteln. Durch  ein Netz von Bluetooth Beacons, die in Leuchten integriert sind, lässt sich eine Navigation in Gebäuden – ähnlich wie im Strassenverkehr – realisieren. Dabei werden Rohmaterialien und Produktionsmittel, die an unterschiedlichen Stellen in der Fabrikhalle Verwendung finden, permanent per Funk lokalisiert. So lässt sich beispielsweise zielgenau und automatisiert nachverfolgen, wo sich bestimmte Werk- und Hebezeuge sowie Transportmittel gerade befinden, ob sie ihren zugeordneten Arbeitsbereich verlassen oder sich in bestimmten Bereichen konzentrieren, während es an anderer Stelle möglicherweise zu Engpässen kommt. Ebenso lassen sich durch die Indoor-Navigation wichtige Mitarbeiter und Führungskräfte wie etwa Betriebsleiter in grossen
Montagehallen schnell auffinden.

Dabei erhalten alle nachzuverfolgenden Produktionsmittel, Materialien und Personen einen Bluetooth-Sender. Die Empfänger in den einzelnen Leuchten nehmen dessen Signale auf und leiten die Daten über das IP-Lichtnetzwerk an die Lokalisierungssoftware weiter. Diese berechnet aus den Informationen zu den BTLE-Sendern präzise deren aktuellen Aufenthaltsort – ähnlich wie bei der Ortung eines Smartphones. Wird den jeweiligen Sendern ein bestimmter zulässiger Aufenthaltsbereich zugeordnet, kann bei dessen Verlassen automatisch eine Benachrichtigung per E-Mail, SMS oder ein visueller Alarm ausgelöst werden. Dieses Verfahren über Licht punktet gegenüber anderen Technologien: So stützt sich die Ortung per     GPS oder WLAN auf bereits vorhandene Satelliten beziehungsweise WLAN-Access-Points. Neben dem Problem, dass in Gebäuden oftmals ohnehin kein GPS Empfang besteht, bieten beide Verfahren eine Positionsgenauigkeit von 5-10m, was für die angesprochenen Anwendung oftmals zu wenig ist. Ist eine genauere Lokalisierung erforderlich, kann über eine vernetzte Lichtlösung deutlich einfacher und preisgünstiger ein entsprechendes Bluetooth- oder Ultra-Wide-Bandwidth (UWB)-System installiert werden.

Zentrales Management der Beacons über Dashboard

Der besondere Vorteil des Lichtnetzwerks besteht darin, dass die Beacons zusammen mit den Leuchten bereits mitinstalliert oder einfach nachgerüstet werden können. Zudem lassen sich die Beacons aus der Elektronik der Leuchten mit Leistung versorgen, was ein eigenes Netzteil oder einen aufwändigen Batteriewechsel obsolet macht. Dabei kann das bestehende Leuchten-Netzwerk nicht nur die Lichtdaten verwalten, sondern auch die Standort-Informationen der Beacons an die Tracking-Applikation senden. Die Einstellungen wie Kanal oder Signalstärke lassen sich zentral auf Knopfdruck aus einem Dashboard heraus managen. Dadurch ist keine separate Vernetzung der Beacons erforderlich.

Unternehmen profitieren durch die Nutzung der Lichtinfrastruktur von Kosteneinsparungen, da diese ohnehin vorhanden ist und die Stromversorgung des Lichts als Energiequelle genutzt werden kann. Zudem muss kein separates Netzwerk für die Beacons installiert und instandgehalten werden, was die Komplexität deutlich reduziert. Und nicht zuletzt ist eine einfache Software-Integration möglich, da sich alle Daten nativ über IP abrufen lassen, also keine Gateways notwendig sind.

Fazit

Die Nutzung bestehender Lichtnetzwerke wird bestimmte Einsatzszenarien des Internet der Dinge industriell und kommerziell rentabel machen, da über die Integration in die Leuchte eine einfache Installation von Sensoren in hoher Dichte möglich ist. Zudem können alle technischen Elemente wie Beacons und Sensoren innerhalb der Leuchte einfach mit Energie versorgt werden und auf das Lichtnetzwerk IP-basiert zugreifen. Dadurch sinken die Systemkomplexität sowie die Kosten für die Anschaffung und den Betrieb der Infrastruktur. Aufgrund der vielen Vorteile eignet sich das Internet des Lichts nicht nur als Basis für Indoor Navigation und Asset Tracking, sondern auch für weitere IoT-Anwendungsfälle wie beispielsweise die vorausschauende Wartung von Lichtanlagen (Predictive Maintenance).

 

Tridonic AG
Obere Allmeind 2
8755 Ennenda
Tel. 055 645 47 47
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www.tridonic.ch