Energieeffiziente und drahtlose Ubertragung von Sensordaten am Beispiel RFID und Bluetooth 4.0 Schwerpunkt: B6 – Funksensorik und Funknetzwerke

摘要

Die drahtlose Datenubertragung findet immer mehr Verwendung in dem Aufgabenbereich der Erfassung und Ubertragung von Messdaten. Dabei ist die Entscheidung fur ein geeignetes Systems fur eine spezielle Applikation durch die Vielzahl von Angeboten mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften nicht trivial. Insbesondere bei Langzeitmessungen mit batteriegestutzten Systemen ist die Auswahl einer passenden Ubertragung besonders wichtig, um eine optimale Betriebsdauer mit geringen Wartungsintervallen zu ermoglichen. Ohne eine Abgrenzung der applikationsspezifischen Eigenschaften ist es nur schwer moglich eine sinnvolle Entscheidung zu treffen, so dass alternative Systeme immer im Bezug auf deren Anwendungsumfeld betrachtet und verglichen werden. In Abschnitt 5 wird die zyklische Datenerfassung von unterschiedlich positionierten Messpunkten betrachtet. Dies reprasentiert das typische Anwendungsgebiet von Funksensornetzwerken und regt einen Vergleich zwischen diesen und konventionellen Datenloggersystemen an. Auch im Feld der Funksensornetzwerke ist die Bandbreite an Systemlosungen nur schwer uberschaubar. Die Schaffung eines Auswahlkriteriums erfolgt im ersten Schritt durch die Festlegung von batteriegestutzten Systemen, da eine permanente Energieversorgung in vielen Anwendungsfallen nicht zur Verfugung steht und somit die Wahl der Messstellen innerhalb einer Applikation stark einschrankt. Bei batteriegestutzten Systemen sind vor allem die Konfigurationen als Funksensornetzwerk sowie als Loggersystem zu nennen. Funksensornetzwerke ubergeben die gesammelten Messdaten in zyklischen Intervallen an eine Basisstation, in welcher eine Uberarbeitung sowie eine Ablage der Daten erfolgt. Loggersysteme beinhalten selbst einen grosseren Datenspeicher und legen die zyklisch gesammelten Messdaten intern in diesem ab, um diese spater als Gesamtpaket zu ubergeben. Welche dieser beiden Technologien im Bezug auf die jeweilige Applikation sinnvoll ist, kann bereits durch die Notwendigkeit der aktuellen Datenbetrachtung getroffen werden. Sollen lediglich Systemeigenschaften durch offline- Messungen analysiert werden, so ist ein Loggersystem ausreichend. Zur Realisierung echtzeitfahiger Aufgaben, wie etwa der Integartion in Steuerungen und Regelungen, muss allerdings ein Zugang zu Online-Messdaten geschaffen werden, so dass lediglich die zyklisch ubertragenden Funksensornetzwerke eingesetzt werden konnen. Eine vergleichende Untersuchung des Energiehaushaltes wird in Abschnitt 4 vorgenommen. Im Folgenden werden verschiedene Systeme und Konfigurationen untersucht. Das Hauptaugenmerk liegt auf dem Vergleich der Ubertragungstechnologien Bluetooth 4.0 und RFID (Abschnitt 3), in Anwendung des Systems FlexLog (Abschnitt 2). Die fokussierten Applikationen umfassen Langzeitmessungen in historischen Gebauden, welche meist aufgrund des Denkmalschutzes nicht uber die Installation einer elektrischen Energieversorgung und einer drahtgebundenen Kommunikationsinfrastruktur verfugen.