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Bild: Tridonic; iStock, FGorgun

Asset Tracking Übers Lichtnetzwerk navigieren

Die Lichtinfrastruktur von Gebäuden können Unternehmen als Basis für vernetzte Prozesse im Internet der Dinge nutzen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten wie die Verwaltung und Nachverfolgung von Betriebs- und Produktionsmitteln.

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Mit der digitalen Transformation nimmt die Bedeutung des Internets der Dinge (IoT, Internet of Things) 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, onlinebasierten Kommunikation 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.

Lichtinfrastruktur für das IoT nutzen

Hierfür ist es sinnvoll, 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 IoT nutzen. Ein weiterer Vorteil: Lichtsysteme verfügen immer über eine eigene Energieversorgung. Diese lässt sich auch für in den Leuchten integrierte, internetfähige Geräte nutzen. So können Sensoren und sonstige digitale Elemente wie Beacons (Minisender über Bluetooth) darüber mit Netzstrom versorgt werden, aufwendige Batteriewechsel sind nicht erforderlich. Zudem verfügen die meisten Leuchten über ausreichend Platz für die Integration von Sensoren, was sie zur perfekten Drehscheibe für das Erfassen 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“ künftig flexibel zu gestalten und für verschiedene Einsatzfelder nutzbar zu machen, bedarf es entsprechender Technologien. Tridonic etwa, der Spezia­list für intelligente, vernetzte Beleuchtungslösungen, entwickelt mit der Toolbox net4more eine Hardware- und Software-Plattform, die 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 keine Gateways, da alle Funktionen der Leuchte oder integrierter Sensoren und Beacons direkt über die IP-Schnittstelle angesprochen und abgefragt werden können.

Betriebs- und Produktions­mittel lokalisieren

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 Bluetooth-Low-Energy-Sendern (BTLE) 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 fünf bis zehn Metern, was für die angesprochenen Anwendungen oftmals zu wenig ist. Ist eine genauere Lokalisierung erforderlich, kann über eine vernetzte Lichtlösung einfacher und preisgünstiger ein entsprechendes Bluetooth- oder Ultra-Wide-Bandwidth-System (UWB) installiert werden.

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 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 nötig sind.

IoT rentabel machen

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

Bildergalerie

  • Mit einem IP-gestützten Lichtnetzwerk lassen sich Rohmaterialien und Produktionsmittel per Funk lokalisieren.

    Bild: Tridonic

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