Allgemeines
Als Anbieter von vollständigen automatisierten Messsystemen besitzt PRODAT eine langjährige Erfahrung in der Realisierung von Sensornetzwerken. Kompetenzbeweis hierfür ist das realisierte Projekt zur Überwachung der Kanalbrücke des Wasserstraßenkreuzes Magdeburg unter Verwendung des ZK1000 Systems. In Normalfall ist sich der Kunde jedoch nicht bewußt wie komplex oder einfach das unterlagerte Sensornetzwerk ist. Im Mittelpunkt steht die zuverflässige Funktion, also die sichere Erfassung der relevanten Messgrößen.
Sensornetzwerke
Sensornetze im Allgemeinen Systeme bestehend aus einer Vielzahl von Teilnehmern zur automatischen Messwerterfassung, sogenannten Sensorknoten unterschiedlicher rechnerischer Leistungsfähigkeit, ausgestattet mit Mitteln zur Kommunikation exisitieren schon seit geraumer Zeit. Telemetrische Systeme sind jedem bekannt. Und doch stellt die Realisierung immer wieder eine Herausforderung dar, da am Markt bis dato noch kein universelles System existiert, dass wirklich allen Anforderungen und Randbedingungen gerecht wird. PRODAT stellt sich diesem Trend in dem individuelle Lösungen, auf Grundlage aktueller universitärer Forschungen, angeboten werden. Vor allem sei hier auf die Entwicklungen im Bereich der drahtlosen Netze mit der Randbedingungen verbrauchsarmer und autonomer Netzwerkknoten langer Lebensdauer verwiesen. Hier ist PRODAT aktiv mit an der Entwicklung drahtlos arbeitender Systeme beteiligt. Ein autonomes, selbst-organisierendes Sensornetzwerk zur automatischen Messwerterfassung wird momentan z.B. in den Bremskraftsensoren mit Wireless Option der Firma PRODAT eingesetzt.
Messsystem ZK1000
Beim System ZK 1000 handelt es sich um ein aus Modulen bestehendes, auf einer dezentralen Netzwerkarchitektur beruhendes, vernetztes System zur Erfassung, Darstellung und Auswertung beliebiger Messwerte. ZK 1000 kann überall dort zum Einsatz kommen wo eine Vielzahl von Messwerten aufgezeichneit, überwacht und ausgewertet werden sollen.
Momentan wird es als Messsystem zur Bauwerksüberwachung an der Kanalbrücke in der Nähe von Magdeburg eingesetzt.
Im wesentlichen besteht das Messsystem ZK 1000 aus den Sensoren, den angeschlossenen Messverstärkern (Modul LM), der P- Zentrale (Modul PZ), den T-Kopplern und Repeatern (Modul OR) und der Messzentrale(Module BZ).
- Sensor
- Messverstärker Modul LM
- P-System – Modul PZ
- Modul OR
- Modul BZ
Die Sensoren
Die Sensoren liefern die Messwerte in analoger Form. Dabei spielt die Sensorart keine Rolle. So werden beispielsweise an der Kanalbrücke Lagerkräfte und Spaltmaße ermittelt.
Messverstärker – Modul LM
Die Messverstärker verstärken und digitalisieren die gemessenen Werte. Die verschiedenen Module sind durch einen Daten Bus miteinander verbunden.
P-System – Modul PZ
Das P-System fragt die gemessenen Werte der LM Module ab und bietet die Möglichkeit zur ersten Datenverarbeitung. Standartmäßig ist das System mit einem Display, Bedienfeld und vielfältigen Schnittstellen für Interaktion und Kommunikation ausgestattet.
T-Koppler und Repeater – Modul OR
Dieses Modul ist zuständig für die Vernetzung der P-Systeme mittels des doppelten Lichtwellenrings, sowie für die Verstärkung passierender Signale.
Messzentrale- Modul BZ
Die Messzentrale bietet erweiterte Auswerte- und Kommunitkationsfunktionen. Hier werden alle Daten gesammelt und protokolliert. Standartmäßig handelt es sich um einen normalen Desktop PC oder einen Industrie PC, wobei die Anwendersoftware auch in Serverumgebungen installiert werden kann.
- Leistungen
- Abfrage, Überwachung und Auswertung von Messwerten
- Unbeschränkte Anzahl erfassbarer Messwerte
- Der Messbereich wird durch die Sensoren bestimmt
- Daten sind jederzeit, ortsungebunden abrufbar
- Hohe Anpassungsfähigkeit durch den modularisierten Aufbau
Einsatz am Mittellandkanal – Wasserstraßenkreuz Magdeburg
Das Wasserstraßenkreuz Magdeburg ist der Schwerpunkt des Verkehrswegeprojektes Nr. 17 und besteht aus insgesamt fünf Bauwerken. Der Sparschleuse Rothensee, dem Schiffshebewerk Rothensee, der Kanalbrücke die über die Elbe führt, der Doppelsparschleuse Hohenwarthe und der Schleuse Niegripp. Die Kanalbrücke ist das Bauwerk an dem die PRODAT mit dem Messsystem ZK 1000 maßgeblich beteiligt ist. Europas längste Kanalbrücke ist insgesamt 918 m lang und besteht aus der 228 m langen Strombrücke, sowie der 690 m langen Vorlandbrücke. Mit dem Bau wurde im März 1998 begonnen und die Fertigstellung erfolgte 2003.
Problemstellung
Die eigentliche Aufgabe, welche zu erfüllen war, bestand in der Verwirklichung eines System zur Ermittlung und Optimierung der Stützkraftverteilung der Brücke. Dies ist insofern nötig, da sich das Herstellen einer akzeptablen Auflagerkraftverteilung in der Realität als sehr schwierig erweißt. Die statische Unbestimmtheit ist oft die Ursache dafür, daß bei der Montage oder der Neueinlagerung einer Brücke das Optimum der Auflagerkraftverteilung nur durch eine Vielzahl von Probierschritten erreicht werden kann. Da alle Projekte mit einem engen Zeitrahmen verbunden sind, erweißt sich die rechnergestützte Einlagerung als ungemein effektiver.
Messsystem im Einsatz
Durch das Messsystem ZK 1000 gelang die Lösung des Problems. Die PRODAT setzte sich dabei gegenüber ihren Konkurenten im Ausschreibungsverfahren erfolgreich durch. Die Messung der Auflagerkräfte an den Lagern erfolgt durch Kraftmessdosen, deren Signale durch selbstentwickelte Messverstärker über ein Bussystem übertragen werden. Die Änderung in Gleit- und Kippspalte wird durch spezielle Sensoren ermittelt.
Jedem Lager ist ein Lager- Messsystem zugeordnet, welches unmittelbar am Lager montiert ist. Diese dienen zur Vorverarbeitung und Erfassung der Messwerte. Sie sind durch einen Bus mit dem P-System verbunden. Dieses sammelt die Daten der angeschlossenen Lager- Meßsysteme, bearbeitet speichert und stellt sie für die zentrale Auswertung bereit. Sie werden als Originalwerte und als kalibrierte Werte zur Verfügung gestellt. Die P- Systeme sind über einen LWL-Ring miteinander verbunden und liefern die erfassten Messwerte der Brückenzentrale. Durch die Konfiguration als Ring bleibt die Funktionstüchtigkeit auch bei Faserbruch erhalten. Die Lagerzentrale sammelt und archiviert selbstständig die Messdaten und stellt diese zur weiteren Verwertung zur Verfügung.
Bilder vom Mittellandkanal
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