Wireless Wie Smart GPRS M2M- und Telemetrie-Anwendungen vereinfacht

Autor / Redakteur: Jan Koeppen * / Margit Kuther

Steigender Bedarf an Kommunikation im Smart Grid fordert die eingesetzten Gateways. TRS-Star zeigt Lösungen auf.

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Smart GPRS Datagateway: Die Systemarchitektur adressiert zahlreiche M2M-Applikationen
Smart GPRS Datagateway: Die Systemarchitektur adressiert zahlreiche M2M-Applikationen
(Bild: TRS-Star)

M2M-Anwendungen sind vielfältig und werden in verschiedensten Bereichen unseres Lebens eingesetzt. Sie sind beispielsweise in Verkaufsautomaten, die eine Neubestückung bei einer Leitstelle selbständig anfordern; bei der Fernübertragung von Sensor-Messwerten durch ein Gateway an einen Datenserver (Telemetrie), bei der Fernüberwachung von PV (Photovoltaik)-Anlagen durch die systematische Erfassung und Übertragung relevanter Anlagenkenngrößen an einen Überwachungsserver und außerdem bei der Fernsteuerung und Ferndiagnose computergestützter Systeme zu finden.

Ein Smart GPRS Datagateway kann insbesondere M2M- (Machine-to-Machine) und Telemetrie-Anwendungen vereinfachen. M2M-Anwendungen sind vielfältig und werden in verschiedensten Bereichen unseres Lebens eingesetzt.

Sie sind beispielsweise in Verkaufsautomaten, die eine Neubestückung bei einer Leitstelle selbständig anfordern; bei der Fernübertragung von Sensor-Messwerten durch ein Gateway an einen Datenserver (Telemetrie), bei der Fernüberwachung von PV (Photovoltaik)-Anlagen durch die systematische Erfassung und Übertragung relevanter Anlagenkenngrößen an einen Überwachungsserver und außerdem bei der Fernsteuerung und Ferndiagnose computergestützter Systeme zu finden.

Quad-Band GSM/GPRS Kommunikationsmodul als Basis

Das zentrale Element des Gerätes bildet ein kompaktes Quad-Band GSM/GPRS-Kommunikationsmodul, das den angebundenen Endgeräten die Datenübertragung mittels Mobilfunknetzwerk zur Verfügung stellt. Dabei können applikationsspezifische Daten mit Hilfe von gängigen Protokollen wie SMS / PPP / TCP / UDP / HTTP/ FTP / MMS / HTTP/ SMTP und IP-T übertragen werden. Die Endgeräte werden ihrerseits unter Verwendung von digitalen Standardschnittstellen an Smart Datagateway angebunden.

Hierzu stehen vier digitale Eingänge und jeweils eine USB-, RS-232- und RS-485-Schnittstelle zur Verfügung. Durch seine universal angelegte Systemarchitektur adressiert das Smart Datagateway zahlreiche unterschiedliche M2M-Applikationen. Die offene Systemarchitektur ermöglicht es, dass kleinere kundenspezifische Applikationen und Protokolle direkt auf dem Smart GPRS Datagateway laufen können. Hierdurch wird der Einsatz eines zusätzlichen Steuerrechners gerade bei kleineren, dezentralen Anwendungen unnötig.

Überwachung von LED-Straßenleuchten

Via Smart GPRS Datagateway lässt sich etwa die Steuerung und Überwachung von LED-Straßenleuchten realisieren. Das Smart GPRS Datagateway stellt dabei die Verbindung zwischen einem Überwachungsserver und dem zu steuernden Straßenzug her. Die einzelnen Straßenleuchten werden über ein Narrow Bandwidth Powerline angebunden, über das die individuelle Leuchte geschaltet, gedimmt und überwacht werden kann.

Bei Bedarf kann zusätzlich der Leistungsverbrauch eines Straßenzuges mit einem Stromzähler gemessen werden. Im Smart GPRS Datagateway ist hierzu sowohl die Zeitsteuerung, die Anbindung der Komponenten über das serielle MODBUS-Protokoll als auch die Kommunikation zum Server über IP-Telemetrie realisiert. Es werden neben dem aktuellen und dem historischen Verbrauch auch der Zustand der einzelnen Leuchten inklusive Ausfall- oder Sabotage-Alarm übertragen.

Zusätzlich ist im Smart GPRS Datagateway eine Zeitsteuerung realisiert, die tägliche Schaltzeiten automatisch einstellen kann. Die Schalttabellen können jederzeit über eine Konfigurations-SMS oder einen Serverdownload aktualisiert werden.

Batteriemanagement und –Überwachung

TRS GPRS Datagateway: Einsetzbar für zahlreiche Applikationen
TRS GPRS Datagateway: Einsetzbar für zahlreiche Applikationen
(Bild: TRS-Star)
Steigender Bedarf an Kommunikation im Smart Grid stellt auch zunehmende Anforderungen an die eingesetzten Gateways. Für die lokale Pufferung von regenerativ erzeugten Energien werden modulare Batterie-Container mit Speicherkapazitäten von 500 kAh oder 1000 kAh pro Modul realisiert. In diesem System stellt das TRS Smart GPRS Datagateway die Kommunikation zu einer Leitwarte, basierend auf dem IP Telemetry Standard.

Hierzu werden die Anlagenparameter wie Zellenspannungen, Ladezustand, und andere Systemparameter gesammelt, lokal ausgewertet und kommuniziert. Durch die lokale Überwachung ist eine Alarmsignalisierung per Email und SMS möglich. Im TRS Smart GPRS Datagateway ist hierzu die Anbindung an die Inverter und Laderegler sowie an ein Überwachungs- und Zugangskontrollsytsem realisiert.

Weitere Anwendungen

In einer Überwachungsanwendung können die vier digitalen Eingänge benutzt werden, um Alarm-SMS zu verschicken. Bei Änderungen der Eingangspegel werden die entsprechenden Alarm-Meldungen automatisch verschickt. Hierzu werden auf der SIM-Karte die Kontaktdaten im Adressbuch sowie der Text der SMS als Vorlage abgelegt.

Diese Anwendung ist daher einfach über Konfiguration auf der Sim-Karte zu ändern. Sind die vier Kontakte „Alarm1“ bis „Alarm4“ vorhanden, wird an jeder zu diesem Kontakt hinterlegten Rufnummer eine SMS sowie an jede zu diesem Kontakt hinterlege E-Mail Adresse eine Mail verschickt.

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Das Smart GPRS Gateway als transparente Remote-Schnittstelle

Als Entwicklungsschnittstelle für verteilte Geräte kann das Smart GPRS Datagatway als transparente Remote-Schnittstelle eingesetzt werden. Über eine SMS angesprochen baut das Smart GPRS Gateway eine Datenverbindung auf, über die die seriellen Schnittstellen eines angeschlossenen Gerätes aus der Ferne angesprochen werden können. Ebenso kann die Datenverbindung etwa durch eine Fehlermeldung aufgebaut werden, so dass ein Fernzugriff und damit die Inbetriebnahme, Entwicklung und Wartung von Geräten vereinfacht wird.

Hierzu wird das standardisierte IP Telemetry Protkoll verwendet. Über eine mulitmaster-fähige RS485-Schnittstelle auf dem Hutschienenbus können weiter Module angebunden werden. Es sind Einheiten mit analogen und digitalen Eingängen sowie mit Steuer- und Lastausgängen vorgesehen. Aber auch die Anbindung an einen kompakten 2TE Hutschien-Steuerrechner wird realisiert. Es sind verschiedene Protokolle vorgesehen, aktuell werden MODBUS als Master und als Client realisiert.

* Jan Koeppen ist Director Environmental Technology bei TRS-Star

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