Entwicklung und Erprobung eines multifunktionalen Geo ...

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GeoSN UniBwKapitel 7 Praktische Tests mit dem System GeoSN UniBwIm Zuge der Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass die Sensorknoten durchSelbsterwärmung im Bereich bis –25° C betriebsbereit bleiben und dass auch Erwärmungenbis auf 48° C sich nicht negativ auf die Funktionalität auswirken.Es lässt sich somit schlussfolgern, dass die konstruierten Sensorknoten trotz des einfachenCOTS 40 Instrumentariums auch bei widrigen Temperaturen funktionsfähig bleiben, wennentsprechende Maßnahmen bei der Ausstattung des Knotens ergriffen werden.7.1.2. Test zum Stromverbrauch bei FeststromanschlussDer Stromverbrauch wurde anhand eines auf Feststrom ausgelegten Sensorknoten (siehe8Abbildung 28) in einem 24-Stunden-Test untersucht. Dabei wurde der Stromverbrauch dereingebauten Komponenten mit Hilfe eines Stromzählers EnergyCheck 3000 der FirmaVoltcraft überwacht, der zwischen Steckdose und Knoten geschaltet wurde.Die Komponenten innerhalb des Sensorknotens stellten sich wie folgt dar:a) eine Workgroup-Bridge vom Typ Cisco WGB350b) eine 8-Port Switch vom Typ Edimax ES3108Pc) zwei COM-Server vom Typ Lantronix MSS-VIADie Stromversorgung aller Instrumente wurde hierbei über die zugehörigen Netzteile sichergestellt.Über die 24 Stunden ergab sich ein Stromverbrauch von 330 Watt-Stunden oder 13,75Watt/Stunde. Gemäß Handbüchern haben die eingesetzten Bauteile maximale Stromverbräuchevon:a) MSS-VIA: max. 0,8 A bei 12 V = 9,6 Watt/Stundeb) Edimax Switch: max. 0,5 A bei 12 V = 6 Watt/Stundec) Workgroup-Bridge: max. 0,8 A bei 5 V = 4 Watt/StundeAus dieser Summe ergibt sich beim Maximalverbrauch von 29,2 Watt/Stunde. Darauslässt sich schlussfolgern, dass der Maximalverbrauch zwar nicht erreicht wurde, aber derStromverbrauch für einen derartigen Sensorknoten trotzdem zwischen 10 und 30Watt/Stunde angesetzt werden muss. Diese Verbrauchsgröße ist bei der Planung von Feststromam Aufbaupunkt eines Sensorknoten zu berücksichtigen und bietet Entscheidungshilfenfür die Knotenversorgung mit Solarenergie.7.1.3. Test zur Stromversorgung mit SolarenergieUm den Anforderungen an autarke Sensorknoten im GeoSN zu entsprechen, war es notwendig,Sensorknoten auch ohne Feststromanschluss zu konzipieren. Um die lang anhaltendeFunktionsbereitschaft eines derartigen Knotens sicherzustellen, die in einem geodätischenÜberwachungssystem zwingend erforderlich ist, war ein reiner Batteriebetrieb vonvorne herein ausgeschlossen. Somit musste eine Nachladung mit Hilfe von Solarenergieuntersucht werden. Eine Stromversorgung mit Windenergie ist zurzeit im Vergleich zurNutzung von Solarenergie noch sehr kostenintensiv und wurde deshalb nicht näher vertieft.40 COTS: Commercial of the shelf, Industrielle Standards ohne besondere Nutzeranpassungen.- Seite 110-
GeoSN UniBwKapitel 7 Praktische Tests mit dem System GeoSN UniBwEin auf Solarversorgung ausgelegter Sensorknoten (siehe 8Abbildung 27) ist mit folgendenVerbrauchern ausgestattet:a) ein WLAN MSS-VIA COM-Server mit einem Maximalverbrauch von 9,6Watt/Stundeb) eine GPS SMART ANTENNA mit einem Maximalverbrauch von 1,8 Watt/Stundec) ein Solarladeregler SCD-10 einem Maximalverbrauch von 0,6 Watt/StundeSummiert ergibt sich somit ein Maximalverbrauch dieses Knotens von 12 Watt/Stunde.Aufgrund dieses hohen Stromverbrauchs waren die Solarmodule entsprechend zu dimensionieren.Die Durchführung des praktischen Tests ist in Anlage 4 erläutert.Der Test ergab, dass für eine permanente Stromversorgung Solarmodule genutzt werdenmüssen, die mindestens eine Leistung von 50 Watt erbringen, um auch an Tagen mit geringerSonneneinstrahlung eine ausreichende Versorgung zu gewährleisten.Aufgrund des hohen Verbrauchs sind auch die zugehörigen Solar-Pufferbatterien in ausreichenderGröße zu dimensionieren, um den Ausfall der Nachladung über eine möglichstlange Zeit überbrücken zu können. Es ist eine Batteriekapazität notwendig, die eine Versorgungdes Knotens ohne Nachladung über mehrere Tage sicherstellen kann, ohne sichdabei komplett zu entladen.7.1.4. Test zum Datenhandling über WLAN und COM-ServerInsbesondere bei autarken Sensorknoten ist die Funktionalität zu überprüfen, die das paralleleHandling von Geräten unterschiedlichen Typs an multiplen Schnittstellenanschlüsseneines COM-Servers (im Falle des MSS-VIA COM-Server zwei serielle Anschlüsse)betrifft.In den eingesetzten Sensorknoten werden die Informationen des Solar-Ladereglers und dieDaten einer angeschlossenen SMART ANTENNA übertragen.Der Anschluss der beiden Geräte stellt sich dabei komplett unterschiedlich dar:a) Schnittstelleneinstellungen:- 19200 Bps, 8 Datenbits, 1 Stopbit und keine Parität für GPS,- 2400 Bps, 8 Datenbits, 1 Stopbit und gerade Parität für Laderegler,b) Datenübertragungsform:- Full-Duplex für GPS: Möglichkeit für Befehle seitens des Steuerprogramms beiparalleler permanenter Datenaufzeichnung,- Half-Duplex für Laderegler: Informationen werden lediglich als Reaktion auf einenPolling Befehl ausgegeben,c) Datenformat:- Binäres Datenformat für die Messungen und Befehle des GPS-Sensors,- ASCII-Befehle und Antworten für den Laderegler.Alle Forderungen konnten durch den COM-Server erfüllt werden, so dass zum einen einparalleler Betrieb verschiedener Geräte an einem Server möglich und zum anderen die- Seite 111-
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