Entwicklung und Erprobung eines multifunktionalen Geo ...
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GeoSN UniBwKapitel 3 Sensorkomponente eines GeoSN1. hohe Kosten für das zentrale Messgerät; die Kosten für einen Tachymeter vonmehreren tausend Euro machen einen Einsatz nur bei entsprechend hohem Budgetfür die Überwachungsaufgabe möglich,2. optische Sichtverbindung zu den Gegenstücken der Messung (Prisma bzw. Niv-Latte), die durch atmosphärische Einflüsse leicht gestört werden kann.Eine Überwachung mit optischen Messgeräten ist allem für solche Objekt interessant, dievon einem Aufbaupunkt komplett eingesehen werden können, etwa eine Staumauer. Hierlässt sich die Option des 1-Knoten-Netzwerks (siehe Kapitel 3.1.2) optimal umsetzen.Zuletzt stellt auch eine Nutzung von GPS-Empfängern einige besondere Anforderungen:1. Erreichbarkeit einer entsprechend hohen Genauigkeit nur bei Nutzung des DGPS-Prinzips mit Lösung der Trägerphasenmehrdeutigkeit,2. Zwang zu möglichst freier Himmelssicht und der Gefahr von Mehrwegeffekten.Beobachtungen mit GPS-Sensoren eignen sich insbesondere für die Überwachung großflächigerObjekt wie etwa Hangrutschungen.GPS-Empfänger werden in dem hier konzipierten GeoSN für ingenieurgeodätische Überwachungsmessungenals definierendes Sensorelement innerhalb der Sensorknoten imVordergrund stehen, da sie am ehesten den Ansatz des Sensornetzwerks realisieren. DieNotwendigkeit zur Nutzung von DGPS kann durch erhöhten Aufwand bei der Kommunikationund ggf. nachgeordnete Software gelöst werden. Dadurch stellen sie bezüglich derKonzeption die anspruchvollsten Forderungen an die anderen Elemente des Knotens undbilden somit den Maßstab, den es zu erfüllen gilt. Die sonstigen betrachteten SensorsystemeTachymetrie und geotechnische Loggingsysteme können die so geschaffene Basisder Steuerung und Kommunikation ohne umfangreiche Umplanungen übernehmen (sieheAnlage 6).3.5. Sonstige SensorenSensoren zur Feststellung geometrischer Veränderungen stellen zwar die Masse der eingesetztenSensoren, da die geometrischen Veränderungen des überwachten Objekts die wesentlicheninteressierenden Größen darstellen, es kommen aber auch zusätzliche Sensorenzum Einsatz. Einen besonderen Aspekt nehmen dabei die Sensoren zur Erfassung der meteorologischenGrößen ein, da diese in Form von Temperatur und Druck etwa zur Korrektionder Messungen mit Tachymetern genutzt werden müssen. Außerdem dient insbesonderedie Temperatur in Zusammenhang mit modelliertem Ausdehnungsverhalten des Objektessowie weiteren Messungen etwa zur Windgeschwindigkeit und –richtung oderWasserständen in einem Stausee der Untersuchung der Ursachen von Objektbewegungen.Im Testaufbau des GeoSN wurde exemplarisch eine Meteo-Station WS-2308 der Firma LaCrosse [68] (siehe Abbildung 7) untersucht.- Seite 44 -
GeoSN UniBwKapitel 3 Sensorkomponente eines GeoSNMessgrößen:- Temperaturmessung Innen- Temperaturmessung Außen- Druckmessung- Windrichtung- Windgeschwindigkeit- Niederschlagsmenge- Zeitmessung über DCF-77 SignalAbbildung 7: Meteo-Station WS-2308Diese Meteo-Station beinhaltet Sensoren für Temperatur, Druck und Windeinflüsse. DieMessdaten werden an einer zentralen Displayeinheit zusammengeführt, die diese über eineserielle Schnittstelle ausgeben kann. Neben den atmosphärischen Sensoren beinhaltet dieseStation eine Funkuhr, die über einen entsprechenden Empfänger die ausgestrahlten nationalenAtom-Uhrzeiten für die zeitliche Synchronisation der Messwerte nutzen kann.Das Daten- und Befehlsprotokoll dieser Station wird von Hersteller standardmäßig nichtangeboten, konnte aber nach Recherchen [Web 10] entschlüsselt werden.Ein weiterer exemplarisch untersuchter Sensor ist eine IP-Kamera NC1000-W10 der FirmaV-Center [Web 11] (siehe Abbildung 8).Abbildung 8: IP-Kamera NC1000-W10Technische Daten:- Drahtgebundner Netzwerkzugang- WLAN fähig- Nachtsichtfähig- Geräuschaufnahme- BewegungsdetektionDiese Webcam ist als so genannte IP-Kamera 17 ausgeprägt, was bedeutet, dass sie ohneAnbindung an einen Rechner funktioniert. Sie lässt sich mit Hilfe eines Tools bzw. in einemInternetbrowser auf eine bestimmte IP-Adresse festlegen. Anschließend kann dasBild dieser Webcam in jedem Online Browser betrachtet werden. Diese Form der IP-Kamera bietet darüber hinaus den Vorteil einer parallelen Ansprechbarkeit in einem LANund einem WLAN, da sie sowohl einen RJ45-Anschluss für ein TwistedPair Netzwerkkabelals auch eine eigene WLAN-Fähigkeit besitzt. Dies ermöglicht ihre optimale Einbindungin ein WLAN basiertes Sensornetzwerk. Die Bilder dieser Kamera, die ggf. auchbewegungsbasiert aus Veränderung in zwei aufeinander folgenden Bilderfassungen ausgelöstwerden können, dienen dann beispielsweise einer Verkehrsdatenerfassung.17 IP: Internet Protokoll, siehe auch TCP/IP Kapitel 4.3.2.2 und Glossar Anlage 10.- Seite 45 -
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<strong>Geo</strong>SN UniBwKapitel 3 Sensorkomponente <strong>eines</strong> <strong>Geo</strong>SNMessgrößen:- Temperaturmessung Innen- Temperaturmessung Außen- Druckmessung- Windrichtung- Windgeschwindigkeit- Niederschlagsmenge- Zeitmessung über DCF-77 SignalAbbildung 7: Meteo-Station WS-2308Diese Meteo-Station beinhaltet Sensoren für Temperatur, Druck <strong>und</strong> Windeinflüsse. DieMessdaten werden an einer zentralen Displayeinheit zusammengeführt, die diese über <strong>eines</strong>erielle Schnittstelle ausgeben kann. Neben den atmosphärischen Sensoren beinhaltet dieseStation eine Funkuhr, die über einen entsprechenden Empfänger die ausgestrahlten nationalenAtom-Uhrzeiten für die zeitliche Synchronisation der Messwerte nutzen kann.Das Daten- <strong>und</strong> Befehlsprotokoll dieser Station wird von Hersteller standardmäßig nichtangeboten, konnte aber nach Recherchen [Web 10] entschlüsselt werden.Ein weiterer exemplarisch untersuchter Sensor ist eine IP-Kamera NC1000-W10 der FirmaV-Center [Web 11] (siehe Abbildung 8).Abbildung 8: IP-Kamera NC1000-W10Technische Daten:- Drahtgeb<strong>und</strong>ner Netzwerkzugang- WLAN fähig- Nachtsichtfähig- Geräuschaufnahme- BewegungsdetektionDiese Webcam ist als so genannte IP-Kamera 17 ausgeprägt, was bedeutet, dass sie ohneAnbindung an einen Rechner funktioniert. Sie lässt sich mit Hilfe <strong>eines</strong> Tools bzw. in einemInternetbrowser auf eine bestimmte IP-Adresse festlegen. Anschließend kann dasBild dieser Webcam in jedem Online Browser betrachtet werden. Diese Form der IP-Kamera bietet darüber hinaus den Vorteil einer parallelen Ansprechbarkeit in einem LAN<strong>und</strong> einem WLAN, da sie sowohl einen RJ45-Anschluss für ein TwistedPair Netzwerkkabelals auch eine eigene WLAN-Fähigkeit besitzt. Dies ermöglicht ihre optimale Einbindungin ein WLAN basiertes Sensornetzwerk. Die Bilder dieser Kamera, die ggf. auchbewegungsbasiert aus Veränderung in zwei aufeinander folgenden Bilderfassungen ausgelöstwerden können, dienen dann beispielsweise einer Verkehrsdatenerfassung.17 IP: Internet Protokoll, siehe auch TCP/IP Kapitel 4.3.2.2 <strong>und</strong> Glossar Anlage 10.- Seite 45 -
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