Energieeffizienter Router-Technik für den Deutschen Wetterdienst
Wetterstationen auf Empfang
Mit ihren bis zu 70 temporären Wetterstationen kann die Mobile Messeinheit des Deutschen Wetterdienstes schnell und flexibel auf Herausforderungen reagieren, in dem sie via LTE-Modem jederzeit Zugriff auf alle Parameter der Station hat. Hierfür kommen Router von Teltonika zum Einsatz. Betreut wurde das Projekt von Efco Electronics aus Deggendorf.
Bild: ©DWD / MMEDer Deutsche Wetterdienst (DWD) betreibt das dichteste und größte meteorologische Messnetz in Deutschland. Die Daten werden u.a. genutzt, um die allgemeine Wettervorhersage zu erstellen, aber auch Unwetterwarnungen sowie Informationen zum Flug- oder Straßenwetter. Die Mobile Messeinheit (MME) des DWD ist ein zehnköpfiges Team, welches von den Standorten Potsdam, München und Essen aus deutschlandweit agiert. Schwerpunktmäßig betreibt die MME temporäre Wetterstationen inklusive Auf- und Abbaus, Wartung, Datenerfassung, -kontrolle und -weitergabe an die Auftraggeber. Des Weiteren gehören auch Profilmessfahrten mit einem speziell ausgestatteten Messwagen zum Repertoire, sowie Aufstiege mit Radiosonden und Lidar-Windmessungen. Die Auftraggeber für die Messungen sind - neben wissenschaftlichen Projekten mit DWD-Beteiligung - Kommunen, Bund und Länder, denen die Leistungen kostenfrei zur Verfügung stehen.
Bild: TeltonikaAutarke Wetterstationen
Für temporäre Einsätze, wie z.B. in diversen Forschungsprojekten, betreibt die MME autarke Wetterstationen an zum Teil schwer zugänglichen Orten. So liefern 20 MME-Stationen im Nationalpark Berchtesgadener Land seit mehreren Jahrzehnten wichtige Daten zur Entwicklung des alpinen Klimas. Die Aufgabe der von Akkus und Solarzellen versorgten Stationen ist es, Wetterparameter in der erforderlichen Qualität zu erfassen. Entsprechend müssen diese temporären Wetterstationen so ausgestattet sein, dass sie ohne Stromversorgung aus dem öffentlichen Netz und ohne Anbindung an ein drahtgebundenes Telekommunikationsnetz arbeiten und Daten an die Zentrale übermitteln können.
In der Regel werden die gespeicherten Daten der temporären Wetterstationen zweimal täglich über das Teltonika-Modem abgerufen. Damit diese Sendevorgänge die internen Akkus möglichst wenig belasten, sind zwei Dinge wichtig:
- • eine hohe Energieeffizienz im Sendebetrieb
- • ein möglichst geringer Ruhe-Energieverbrauch.
Weitere Anforderungen des DWD bezogen sich auf ein integriertes WAN-Failover, also einen automatisierten Wechsel zu einer verfügbaren Backup-Verbindung, wenn die vorrangige Hauptverbindung nicht zur Verfügung steht.
Bild: Efco Electronics GmbHEnergieeffizienter Mobilfunk-Router
Nach ausgiebigen Tests durch das technische Support Center des DWD in Oberschleißheim fiel die Wahl auf den RUT241 von Teltonika, einen hochmodernen 4G-LTE-Router, der nicht nur eine umfassende Ausstattung bietet, sondern auch mit einem durchdachten Konzept zum Datenschutz und zum Schutz gegen böswillige Angriffe ausgestattet ist. Für die hohe Energieeffizienz des Routers sorgt die Möglichkeit, dessen Aktivität durch Profile zu steuern. Während der meisten Zeit arbeitet das Gerät im Ruhemodus. Dabei hält es die Verbindung gemäß den Anforderungen durch die Netzbetreiber aufrecht, versucht aber gleichzeitig, seinen Energieverbrauch zu minimieren. Durch die Ausgestaltung dieses Profils ist gewährleistet, dass der Mobilfunk-Router einerseits so wenig Energie wie möglich verbraucht, andererseits aber jederzeit auf Sendebetrieb umgeschaltet werden kann.
Im Sendebetrieb übermittelt das Gerät die aktuellen Wetterdaten mit der maximalen Sendeleistung. Diese ist zudem über das Profil einstellbar, denn in dicht besiedelten Gebieten ist der Abstand zur nächsten Mobilfunk-Basisstation in aller Regel geringer, als in ländlichen Gebieten oder an einer Bahnstrecke. Einen weiteren Beitrag zur hohen Energieeffizienz im Sendebetrieb leistet die perfekt an die Aufgabenstellung angepasste Antenne, die außerhalb des Stahl-Schaltschranks montiert ist und einen Antennengewinn von bis zu 3,5dBi beisteuert.
Umgeschaltet werden die beiden Profile des Routers durch ein entsprechendes Signal am digitalen Steuereingang. Dabei werden Spannungen unter 6V als logisch '0' interpretiert; Spannungen zwischen 8 und 30V als logisch '1'. Das entsprechende Signal erzeugt der interne Datenlogger der Wetterstation über einen seiner digitalen Ausgänge. Die Daten selbst werden per Ethernet vom Datenlogger zum Router übertragen.
Lüfterloser Router für 4G-LTE, WLAN und Ethernet
Der RUT241 ist lüfterlos aufgebaut und befindet sich in einem robusten, industrietauglichen Aluminium-Gehäuse. Er verfügt über einen Weitbereichs-DC-Eingang von 9 bis 30V und bietet - neben 4G LTE - auch WLAN sowie zwei Ethernet-Interfaces. Dabei ist das kompakte Gerät nur 25mm breit, 83mm hoch sowie 74mm tief und bringt lediglich knapp 125g auf die Waage. Ausgelegt ist es für Betriebstemperaturen zwischen -40 und +75°C. Die Gehäuseausführung entspricht IP30, ist also für die Innenmontage vorgesehen. Die Leistungsaufnahme liegt bei maximal 6,5W; im Ruhemodus weit darunter.
Er verfügt über eine zeitgemäße Sicherheitsausstattung. Gefertigt wird das kompakte Multitalent vollständig in Europa. Das Herz des Geräts bildet ein mit 580MHz getakteter ARM-basierter Mikrocontroller des taiwanesischen Fabless-Herstellers MediaTek, der auf 128MB DDR2-RAM zugreift und über eine zusätzliche Flash-Speicherkarte mit 16MB verfügt. Für einen Software-Update muss aber niemand zu einer temporären Wetterstation fahren: Das Gerät ist mit RutOS ausgestattet und FOTA-fähig (Firmware Over The Air). Ein Update erfolgt damit zentral über die Cloud, und das, ohne die individuellen Einstellungen der Geräte zu verlieren.
Neben dem digitalen Eingang verfügt er über einen digitalen Ausgang. Dieser ist als Open-Kollektor ausgeführt und kann bei 30VDC 300mA schalten, also 9W. Dies ist in aller Regel ausreichend, um etwa Geräteampeln oder akustische Warnanzeigen direkt anzusteuern. Für das Schalten größerer Leistungen muss allerdings ein zusätzliches (Halbleiter-)Relais verwendet werden.
Gute Funkleistung bei geringer Energieaufnahme
Die Mitarbeiter des technischen Support Centers des DWD mussten sich dabei nicht selbst durch die vielfältigen Möglichkeiten der breiten Produktpalette von Teltonika arbeiten: Sie wurden bei der Geräteauswahl, bei der energieeffizienten Funksteuerung über Profile sowie bei der Auswahl der geeigneten Antenne durch den Servicepartner von Teltonika in Deutschland, Efco Electronics aus Deggendorf, unterstützt. Nach gut einem Jahr im Einsatz zieht René Suthfeldt, Leiter der Mobilen Messeinheit im Regionalen Klimabüro Potsdam des DWD, ein positives Fazit: "Die Router von Teltonika haben sich in der Praxis bewährt. Sie bieten eine gute Funkleistung bei der versprochenen geringen Energieaufnahme. Die enge Zusammenarbeit der technischen Unterstützung aus Deggendorf mit dem technischen Support in Oberschleißheim hat uns dabei viel Zeit gespart und letztlich das Ergebnis erst ermöglicht."
Mit ihren bis zu 70 temporären Wetterstationen kann die Mobile Messeinheit des Deutschen Wetterdienstes schnell und flexibel auf Herausforderungen reagieren, in dem sie via LTE-Modem jederzeit Zugriff auf alle Parameter der Station hat. Hierfür kommen Router von Teltonika zum Einsatz. Betreut wurde das Projekt von Efco Electronics aus Deggendorf.
Bild: ©DWD / MMEDer Deutsche Wetterdienst (DWD) betreibt das dichteste und größte meteorologische Messnetz in Deutschland. Die Daten werden u.a. genutzt, um die allgemeine Wettervorhersage zu erstellen, aber auch Unwetterwarnungen sowie Informationen zum Flug- oder Straßenwetter. Die Mobile Messeinheit (MME) des DWD ist ein zehnköpfiges Team, welches von den Standorten Potsdam, München und Essen aus deutschlandweit agiert. Schwerpunktmäßig betreibt die MME temporäre Wetterstationen inklusive Auf- und Abbaus, Wartung, Datenerfassung, -kontrolle und -weitergabe an die Auftraggeber. Des Weiteren gehören auch Profilmessfahrten mit einem speziell ausgestatteten Messwagen zum Repertoire, sowie Aufstiege mit Radiosonden und Lidar-Windmessungen. Die Auftraggeber für die Messungen sind - neben wissenschaftlichen Projekten mit DWD-Beteiligung - Kommunen, Bund und Länder, denen die Leistungen kostenfrei zur Verfügung stehen.
EFCO Electronics GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 8 (August) 2025 - 07.08.25.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
