Auf Basis des LoRaWan-Funk-Netzwerkes:
Drahtloses Gebäude- und Raummonitoring
Jeder redet über das IoT und die neuen Möglichkeiten, die sich daraus ergeben. Viele Anwender und Planer von Gebäudeleittechnik und Raummonitoring-Systemen fragen sich: Wie kann ich mein System fit für das IoT machen und muss ich das überhaupt? Gibt es sinnvolle Lösungen die mir handfeste Vorteile bieten? Für den Anwendungsfall des Gebäude- und Raummonitoring kann diese Frage mit einem klaren 'Ja' beantwortet werden. PcVue bietet eine drahtlose, völlig auf IoT-Sensoren und webbasierter Software beruhende Komplettlösung für eine stationäre und mobile Überwachung und Visualisierung an.
Das drahtlose PcVue GLT- und Monitoringsystem wurde erstmals im Bezirkskrankenhaus Grenoble aufgebaut und in Betrieb genommen. Dabei kamen Funk-Sensoren zum Einsatz, die mit dem IoT Protokoll LoRaWan kommunizieren. Über einen zentralen LoRaWan Funk-Repeater wird mit den Funksensoren, die über das gesamte Krankenhaus Areal verteilt sind, kommuniziert. Alle Daten werden von einem Server mit der Scada/HMI Software PcVue gesammelt, archiviert und stationär - mittels der Scada/HMI Software PcVue - visualisiert. Die mobile Überwachung der Messwerte und die Alarmierung erfolgt mit der webbasierten und für mobile Geräte designten Software WebVueTM. Der große Vorteil des drahtlosen PcVue Systems ist, dass sich bestehende Gebäudeleittechnik- und Monitoringsystem mit dem Funksystem erweitern lassen. Somit kann der Umstieg auf Funktechnik Schritt für Schritt erfolgen. PcVue bietet eine Vielzahl von bewährten Standardprotokollen: Von BACnet bis MQTT und OPC UA sind alle Protokolle, die in der Praxis notwendig sind, als Standardkomponenten vorhanden.
Anwendungsbeschreibung
In Krankenhäusern werden Räume überwacht und Messwerte visualisiert. Typische Messgrößen sind Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit, Lichtintensität, Raumbelegung und weitere Messwerte die aus medizinischen Anlagen und Geräte überwacht werden müssen. Dabei kann es sich auch um Kühlschränke, Temperiergeräte oder Tiefkühltruhen handeln. Oftmals besteht die Gebäudeleittechnik aus einer Kombination aus dem Monitoring von Umweltparametern und Energiedaten oder sonstigen Zählereingängen. Die Messwerte müssen von den Sensoren, meist kabelgebunden zu einer Erfassungseinheit übertragen, dort gespeichert, visualisiert und überwacht werden. Durch den Einsatz von Funksensoren bieten sich sehr einfache Möglichkeiten solche älteren Systeme zu erweitern oder abzulösen.
Sensoren
Die LoRaWan-Sensoren sind für eine Vielzahl von Eingangsgrößen verfügbar. Es können alle relevanten Umweltparameter (Temperatur, Luftfeuchte, ?) sowie beliebige analoge Messwerte und digitale Eingänge erfasst werden. Die Sensoren verfügen über eine interne Hochleistungsbatterie die einen energieautarken Betrieb von mehreren Jahren ermöglicht. Nähert sich die Batterie ihrem Lebensende, warnt diese rechtzeitig und ermöglicht den präventiven Austausch. Die Funksensoren verfügen über eine hohe Reichweite und arbeiten auch innerhalb von Gebäuden und Stahl-/Betonstrukturen noch sehr gut. Bei freier Sicht sind bis zu 50km und mehr Übertragungsdistanz möglich. Die Sensoren sind sehr kostengünstig, einfach zu montieren und ebenso einfach an das drahtlose Leitsystem anzubinden.
Funksystem und Gateway
Die Sensoren kommunizieren mit einem LoRa Gateway, das drahtlos mit mehreren hundert Sensoren kommunizieren kann. Dieses wird an zentraler Stelle platziert und dort mittels LAN-Interface mit dem Intranet des Krankenhauses verbunden. Die Übertragung zum Scada-System erfolgt über LAN. Die optimale Position des Gateway wird durch ein Screening ermittelt. Im Resultat erhält der Kunde eine Map mit der Angabe der optimalen Antennenposition und der Reichweite des Systems.
Scada-/HMI-System
Die offene PcVue Software wird auf einem Server installiert. Die Anbindung an das LoRaWan-Gateway erfolgt mit dem LoRa-Protokoll (über TCP/IP), welches in PcVue implementiert ist. Neben LoRa stehen weitere IoT-Protokolle wie OPC UA und MQTT zur Verfügung. Somit ist die beschriebene Monitoringlösung sehr zukunftssicher und für die Anforderungen aus Cloudanbindungen optimal geeignet. Zu den gängigen GLT-Protokollen wie BACnet, Dali, KNX, SNMP, LonWorks usw. verfügt das System ebenfalls über Treiber.
Zentrale Überwachung und Visualisierung
PcVue bietet alle gewünschten Möglichkeiten eines modernen Visualisierungssystems. Besonders anwenderfreundlich sind die vielen Standardfunktionen zur Dynamisierung von Visualisierungsobjekten ganz ohne Skripting. Dank des objektorientierten Ansatzes ist eine Projektierung schnell und einfach umzusetzen. Die Software ist mit mehr als 65.000 Installationen weltweit sehr verbreitet. Hersteller ist die französische Firma ARC Informatique aus Paris. Neben der Visualisierung steht ein ausgeklügeltes Überwachungs- und Alarmierungssystem zur Verfügung. Für mobile Anwendungen können mit der Software WebVue sehr leicht die Schaubilder aus der stationären Software direkt und ohne zusätzlichen Aufwand konvertiert und im Webbrowser dargestellt werden. Die auf HTML5 basierende Software WebVue ist auf Tablet, Smartphone und PC lauffähig.
Die kontextuelle Visualisierung
Das System bietet im Bereich mobiler Anwendungen durch kontextuelle Funktionen einen zusätzlichen Mehrwert. Die Visualisierung der Messwerte und Zählerstände kann wie gewohnt auf einem stationären PC oder einem mobilen Gerät erfolgen. Der Schlüssel zur Nutzung einer kontextsensitven Visualisierung ist ein Indoor-Positionierungs-System (IPS). Dabei werden in Gebäuden oder Anlagenteilen vorab die geostationären Positionen von Maschinen oder Aggregaten mittels unterschiedlicher Methoden gekennzeichnet oder in Zonen eingeteilt. Dabei kommen Smart-Tags (NFC-Technologie), QR-Codes, Bluetooth-Beacons oder WiFi-Netzwerke zum Einsatz. Diese Kennzeichnungstechnologien sind sehr preiswert und ermöglichen in der späteren Nutzung die größtenteils automatische Identifizierung der Position. Mobile Benutzer die eine Zone betreten oder einen Smart-Tag scannen, erhalten automatisch die richtigen Informationen (Alarme, Visulisierung, Messwerte). Zum Einsatz kommen die entsprechenden Apps für die smarten Endgeräte. Servicemitarbeiter können somit z.B. durch ein Gebäude gehen und an definierten Orten durch Lokalisierung über WiFi, Bluetooth, NFC oder QR-Codes kontextsensitive Informationen auf Ihrem Mobilgerät abrufen. Ein Praxisbeispiel: Ein Servicemitarbeiter betritt den Heizungskeller und befindet sich im Bereich eines Bluetooth Beacon. Sofort werden Ihm auf seinem Tablet Visualisierungen und Steuerungsmöglichkeiten nur zu den vor Ort befindlichen Aggregaten angezeigt. Des Weiteren können serverübergreifend Alarme empfangen und direkt von mobilen Endgeräten aus quittiert oder Anlagenteile in den Wartungsmodus gesetzt werden. Der große Vorteil liegt darin, dass für den Anwender nur noch die relevanten Informationen angezeigt werden und die Bedienung somit sehr einfach und übersichtlich ist.
Referenzanlage Krankenhaus CHU Grenoble Alpes
Die Firmen Adeunis und ARC Informatique haben in Kooperation wichtige Komponenten des vorhandenen Gebäudemanagementsystems (GMS) PcVue im Universitätsklinikum Grenoble Alpes auf neue Drahtlostechnologien umgerüstet. Dabei wurden IoT-fähige Sensoren über die drahtlose LoRaWan-Technologie gekoppelt und in das bestehende GMS integriert. Im Fokus stand dabei die Minimierung des Verkabelungsaufwandes und die Kosteneinsparung. Voraussetzung für die Projektumsetzung war, dass auch weiterhin die vorhandene GMS-Software genutzt werden konnte, ohne zusätzliche Software-Schichten einfügen zu müssen. Bislang wurden über das Scada-System PcVue Supervision von ARC Informatique die zwei Teilbereiche Gebäudemanagement und Dokumentenmanagement (ECM-System) verwaltet.
LoRaWan-Netzabdeckung
Zu Projektbeginn wurde in einem ersten Schritt untersucht, wie auf dem Klinikgelände die LoRaWan-Netzabdeckung organisiert werden musste. Nach der Untersuchung stand fest, wo die LoRaWan-Antenne am effektivsten installiert werden muss, um eine optimale Übertragung aller Daten von den auf dem gesamten Klinikgelände verteilten Sensoren sicherzustellen. Das betraf alle Stockwerke der Gebäude, den Parkplätzen und alle Stellen an denen IoT-Sensoren installiert wurden. Die LoRaWan-Technologie ermöglicht den Aufbau einer eigenen Netzinfrastruktur mit einer großen Reichweite, über die insbesondere tief im Inneren der Gebäude oder im Untergeschoss liegenden Räume erfasst werden können. Im Vergleich zu einer WiFi-Lösung fielen die Infrastrukturkosten daher sehr gering aus. Nach der Planungsphase und der Montage der LoRaWan-Antenne wurden an zahlreichen Stellen auf dem Gelände des Universitätsklinikums die Pulse-IoT-Sensoren von Adeunis installiert. Über diese Sensoren können z.B. Fernabfragen von Wasserzählern erfolgen oder eine Überprüfung der Temperaturen in den Medikamentenlagern vorgenommen werden.
Integration in das Gebäudemanagementsystem
Die LoRaWan-Infrastruktur wurde eins-zu-eins in das Gebäudemanagementsystem von PcVue integriert. Im Resultat können nun über die Sensoren wesentlich mehr Daten registriert werden. So können neben einigen einfach zu erfassenden Grundwerten (wie der Temperatur oder der Ein-/Ausfunktion) auch noch andere Parameter wie Grenzwerte, Alarme sowie wichtige Diagramme übermittelt werden. Außerdem ist jetzt eine Archivierung aller Daten möglich. Auch die Wartungsdaten der IoT-Ausrüstung können ab sofort mit dem neuen LoRaWAN Netzwerk erfasst werden. Sehr nützlich ist es, dass die verbleibende Batterielebensdauer der Sensoren oder die Sensorposition im Gebäude überwacht werden kann. Mit der Einführung des neuen Systems konnten sowohl bei der Inbetriebnahme als auch im Betrieb der unterschiedlichen Krankenhauseinrichtungen erhebliche Kosteneinsparungen erreicht werden. Dank der Integration zusätzlicher Sensoren in die Datenverarbeitungsfunktionen von PcVue können zusätzlich zahlreiche neue Funktionen genutzt werden.
Jeder redet über das IoT und die neuen Möglichkeiten, die sich daraus ergeben. Viele Anwender und Planer von Gebäudeleittechnik und Raummonitoring-Systemen fragen sich: Wie kann ich mein System fit für das IoT machen und muss ich das überhaupt? Gibt es sinnvolle Lösungen die mir handfeste Vorteile bieten? Für den Anwendungsfall des Gebäude- und Raummonitoring kann diese Frage mit einem klaren 'Ja' beantwortet werden. PcVue bietet eine drahtlose, völlig auf IoT-Sensoren und webbasierter Software beruhende Komplettlösung für eine stationäre und mobile Überwachung und Visualisierung an.
Das drahtlose PcVue GLT- und Monitoringsystem wurde erstmals im Bezirkskrankenhaus Grenoble aufgebaut und in Betrieb genommen. Dabei kamen Funk-Sensoren zum Einsatz, die mit dem IoT Protokoll LoRaWan kommunizieren. Über einen zentralen LoRaWan Funk-Repeater wird mit den Funksensoren, die über das gesamte Krankenhaus Areal verteilt sind, kommuniziert. Alle Daten werden von einem Server mit der Scada/HMI Software PcVue gesammelt, archiviert und stationär - mittels der Scada/HMI Software PcVue - visualisiert. Die mobile Überwachung der Messwerte und die Alarmierung erfolgt mit der webbasierten und für mobile Geräte designten Software WebVueTM. Der große Vorteil des drahtlosen PcVue Systems ist, dass sich bestehende Gebäudeleittechnik- und Monitoringsystem mit dem Funksystem erweitern lassen. Somit kann der Umstieg auf Funktechnik Schritt für Schritt erfolgen. PcVue bietet eine Vielzahl von bewährten Standardprotokollen: Von BACnet bis MQTT und OPC UA sind alle Protokolle, die in der Praxis notwendig sind, als Standardkomponenten vorhanden.
Anwendungsbeschreibung
In Krankenhäusern werden Räume überwacht und Messwerte visualisiert. Typische Messgrößen sind Raumtemperatur, Luftfeuchtigkeit, Lichtintensität, Raumbelegung und weitere Messwerte die aus medizinischen Anlagen und Geräte überwacht werden müssen. Dabei kann es sich auch um Kühlschränke, Temperiergeräte oder Tiefkühltruhen handeln. Oftmals besteht die Gebäudeleittechnik aus einer Kombination aus dem Monitoring von Umweltparametern und Energiedaten oder sonstigen Zählereingängen. Die Messwerte müssen von den Sensoren, meist kabelgebunden zu einer Erfassungseinheit übertragen, dort gespeichert, visualisiert und überwacht werden. Durch den Einsatz von Funksensoren bieten sich sehr einfache Möglichkeiten solche älteren Systeme zu erweitern oder abzulösen.
PCVue GmbH
Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 6 2018 - 08.10.18.Für weitere Artikel besuchen Sie www.gebaeudedigital.de