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01 Bei abgelegenen Anwendungen, wie an diesem Speichersee in den Alpen, ermöglichen die Strom sparenden Router und Störmelder einen effizienten, sicheren und autonomen Betrieb

Daten sicher und effizient übertragen

02 Die IMO-Störmelder eignen sich zum professionellen Überwachen, Fernwarten und Fernwirken von (Klein-)Steuerungen und eigenen digitalen Eingängen. Die Industrierouter der Moros- und der EBW-Familie sorgen für eine einfache, zuverlässige und sichere Vernetzung der jeweiligen Applikation

Anwendungen an abgelegenen Orten kämpfen vor allem mit einem: dem Energieverbrauch. Meist steht ihnen keine dauerhaft gesicherte Stromversorgung zur Verfügung. Dennoch müssen sie – wenn auch oft nicht im Dauerbetrieb – zuverlässig funktionieren und aus der Ferne erreichbar sein. Das Beispiel der Überwachung eines Speichersees in den Schweizer Alpen zeigt, wie mit dem professionellen Störmelder IMO von Insys Icom zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen werden: effiziente Steuerung und sichere Kommunikation.

Nicht zuletzt seit dem Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) wissen wir, dass der effiziente Umgang mit Energie eine Grundvoraussetzung für die Entwicklung unserer Wirtschaft ist. Es gilt also dem fortwährend steigenden Strompreis entgegen zu wirken. Prädestiniert beim Stromsparen sind elementare Applikationsbestandteile wie Antriebe. Steuerungen und Netzwerkkomponenten wie Router und Störmelder stehen eher nicht im Fokus. Trotz wachsender Vernetzung von Produktionsprozessen fällt der Energieverbrauch dieser Geräte wirtschaftlich gesehen nicht ins Gewicht – und in Produktionsstätten ist die Versorgung mit Energie ohnehin gesichert.

Verbrauchsreduzierung ist nur ein Aspekt
Doch nicht immer zielt die Verbrauchsreduzierung auf eine Verringerung der Energiekosten ab. Denn intelligente Applikationen entstehen nicht zuletzt aufgrund breitbandiger Mobilfunktechnologie auch an abgelegenen Orten. So auch an einem Speichersee in den Schweizer Alpen (Bild 1). Dort überwacht ein Füllstandsensor den Wasserstand und sendet die Werte regelmäßig an eine Leitstelle, welche anhand dieser Daten den Wasserzu- und -abfluss regeln kann. Der Flaschenhals ist nicht das Sammeln und Übertragen der Daten. Vielmehr ist die Funktionsfähigkeit der Anwendung auch dann zu gewährleisten, wenn keine dauerhafte, externe Stromversorgung möglich ist. Schließlich ist es bei der Applikation weder sinnvoll ein Stromkabel zu verlegen noch einen reinen Batteriebetrieb zu installieren. Die notwendigen Batteriewechsel würden schließlich entsprechenden Personalaufwand erzeugen. Eine mangelnde Wartungszuverlässigkeit könnte gar den Ausfall der gesamten Applikation zur Folge haben. Solarpanels sind eine adäquate Lösung, um Strom zu erzeugen. Mit Batterien kann dieser auch mit den bekannten Verlusten zwischengepuffert werden. Dennoch reicht die so gewonnene Energie meist nicht für einen Dauerbetrieb aus oder müsste so groß dimensioniert sein, dass die Realisierung wirtschaftlich keinen Sinn mehr macht.

Störmelder ermöglicht effizienten Betrieb
Viele solcher Anwendungen haben den Vorteil, dass sie nicht durchgehend benötigt werden. Die Werte werden zu definierten Zeitpunkten gemessen und übertragen. Bei diesem sogenannten „gelegentlichen“ Betrieb besteht aber die Herausforderung darin, dass sich Steuerungen, Sensoren und Aktoren von selbst nicht beliebig ein- und ausschalten können. Diese Aufgabe muss folglich ein anderes Gerät übernehmen. Genau hierfür hat Insys Icom den Störmelder IMO SC (Bild 2) entwickelt. Neben einer umfangreichen Überwachungsmöglichkeit von Steuerungen und anderen Geräten mittels Logikfunktionen sowie einer integrierten Programmierumgebung auf Basis einer Linux-Sandbox verfügt dieses Gerät über einen sogenannten „Power-Down-Modus“. In diesem Modus verbraucht der Störmelder dank spezieller Komponenten kaum Energie. Eine zeitgesteuerte Aufwachfunktion aktiviert den IMO SC nach frei wählbaren Perioden. Ebenso kann das Gerät direkt mithilfe eines Tasters in den Betriebsmodus versetzt werden. Dank abschaltbarer Schnittstellen sowie mittels eines Programms, das auf der Linux-Sandbox läuft, lassen sich dahinter liegende Komponenten und Anlagenteile gezielt an- und abschalten, und somit der Energieverbrauch ganzer Systeme minimieren.

IT-Sicherheit inside
Für eine sichere Kommunikationsstrecke und zur Vermeidung von möglichen Hackerangriffen sorgen bei dem Störmelder neben einem gehärteten Betriebssystem auf Linux-Basis vor allem VPN-Funktionalität und eine Stateful Firewall mit Mac-Filtern. Auch das Sicherheitszonen-Prinzip „Defence- In-Depth“ lässt sich mit den Firewall- Routern von Insys Icom wirksam umsetzen. Dabei wird den Bedrohungen nicht durch einzelne Schutzmaßnahmen begegnet, sondern sie werden durch die Implementierung gestaffelter und sich ergänzender Sicherheitsmaßnahmen abgewehrt, wie durch Netz- Segmentierung. Damit ist es möglich die Reichweite von Einbrüchen über Fernwartungszugänge genauso wirksam zu begrenzen wie die Ausbreitung von eingeschleuster Schadsoftware. Zum Manipulationsschutz des Routers kann die Konfiguration über das Web-Interface erlaubt oder verboten werden – egal ob der Zugriffsversuch lokal oder remote und gesichert oder ungesichert erfolgt. Ein physischer Zugriff auf den Router kann zwar zu dessen Zerstörung führen, ermöglicht aber auch bei angelegter Betriebsspannung nur das Rücksetzen auf Werkseinstellungen per Reset-Taster, was das Löschen aller Speicherinhalte zur Folge hat. Das verhindert den Zugriff auf Konfigurationsinformationen, Zertifikate, Logfiles, etc.. Die Router von Insys Icom (Bild 2) unterstützen Security-Prozesse umfassend; beispielsweise durch Port Security-Features und dem sofortigen Versand von Status- und Störmeldungen über SNMP, E-Mail und/oder SMS. Beispiele für derartige Ereignisse sind ein fehlerhafter oder unberechtigter Zugangsversuch am Web-Interface, eine Änderung der Konfiguration, Anoder Abstecken eines Geräts am Switch (link up, link down) oder der Empfang von IP-Paketen von einem unbekannten Gerät (Mac-Firewall). Last, but noch least stehen zur hochsicheren VPN-Vernetzung von dezentralen Einrichtungen VPN-Dienste, wie der Insys Connectivity Service, zur Verfügung.

Effizienter, sicherer und autonomer Betrieb
Die Füllstandsüberwachung bei abgelegenen Speicherseen ist ein typischer Einsatzbereich für automatisierte Messstellen, die sich dank der sparsamen Insys-Geräte problemlos mit autarker Energieversorgung betreiben lassen. Die meiste Zeit ruhen die Geräte im Power-Down-Modus. In festen Zeitabständen werden sie eingeschaltet und aktivieren dann ihrerseits über die schaltbaren Ausgänge die Füllstandsensoren für die Dauer der Messung. Der integrierte Mobilfunkrouter, beispielsweise ein IMO SC, überträgt die erfassten Daten an die Leitstelle. Die gesamte Lösung arbeitet so effizient, dass sie mit einem kleinen Solarpanel auskommt. Dieses speichert überschüssige Energie in einer Batterie für lichtarme Phasen. Über digitale Ein- und Ausgänge sowie RS-232- und RS-485-Schnittstellen sind zusätzlich weitere Anwendungen, wie Temperatursensoren, anschließbar. Insys Icom nennt das Green Efficiency. Ein Green Efficiency-optimierter Insys-Router bzw. -Störmelder reduziert im Vergleich zu nicht optimierten Geräten den Stromverbrauch im Standardbetrieb um ca. 20 % bis 50 %. Werden für die anderen benötigten Komponenten – wie Sensoren, Batterien oder Solarpanels – ebenfalls verbrauchsoptimierte Modelle gewählt, ist der zuverlässige Betrieb der Anlage jederzeit gewährleistet. Außerdem lassen sich durch Verwendung kleinerer Solarpanels die Investitionskosten senken. Letztlich ermöglichen all diese Funktionen den kostengünstigen und sicheren Betrieb energieautarker Lösungen.

Ressourcenschonung par Excellence
Im Zuge der globalen Wirtschaft sparen kleine Kommunikationsgeräte wie die Router und Störmelder von Insys Icom aber noch mehr Ressourcen und Energie. Beispielsweise hilft die Möglichkeit einer pro-aktiven Wartung, da Komponenten von Maschinen und Anlagen bereits Alarm schlagen, bevor eine Beschädigung auftritt und damit ein Austausch notwendig wäre. Zudem rechnet sich die Investition in eine Fernwartungslösung meist schon ab dem ersten Serviceeinsatz, bei dem ein Techniker remote helfen kann, und damit sich und der Umwelt teils weite Reisen erspart. Das schont Natur und Geldbeutel gleichermaßen, ideal auch für Maßnahmen im Zusammenhang mit dem Konzept der sogenannten Corporate Social Responsibility (CSR), der gesamtunternehmerischen Verantwortung, die sich mehr und mehr Unternehmer freiwillig auferlegen. (no)

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Autor:
Wolfgang Wanner ist Marketingleiter der Insys Microelectronics GmbH in Regensburg. wwanner@insys-tec.de