Kontinuierliche Messdatenerfassung mit Opensource-Hardware am Beispiel eines modularen Arduino-Datenlogger-Konzepts
Der Artikel beschreibt ein Konzept für einen modular erweiterbaren, hoch individualisierbaren Datenlogger, welcher der kontinuierlichen Messwertaufnahme mittels digitaler Messsensorik dienen soll. Die testweise Umsetzung des Konzepts erfolgt durch Verwendung eines Basismoduls, das aus einem Arduino-Board und weiteren Komponenten besteht. Das Basismodul wird hinsichtlich zweier praktischer Anwendungsbeispiele den projektspezifischen Messanforderungen entsprechend erweitert und im Feldeinsatz erprobt. Auf Grundlage der im Feldeinsatz gewonnenen Erkenntnisse werden die grundsätzliche Tauglichkeit des Basismoduls nachgewiesen und wesentliche Herausforderungen für die Umsetzung des Datenlogger-Konzepts diskutiert.
1 Hintergrund
Kontinuierlich erfasste Messdaten sind zur Beschreibung der Prozesse in hydrologischen Systemen essenziel und bilden dahereine wichtige Grundlage für die Ausgestaltung sowie den effizientenBetrieb wasserwirtschaftlicher Infrastruktur. Mit demBegriff kontinuierliche Messwertaufnahme wird nach Morgenschweis[1] in der Hydrometrie eine automatisiert erfolgendeMesswertbestimmung und Speicherung in zeitlichen Intervallenverstanden, welche eine hinreichend genaue Beschreibungdes zeitlichen Verlaufs einer Messgröße ermöglichen. In derhydrometrischen Praxis werden zur kontinuierlichen Messwerterfassungmeist Datenlogger verwendet, welche je nach Funktionsumfangdas Auslesen angeschlossener Sensoren, die Verarbeitung,die lokale Speicherung und die Fernübertragung dergewonnenen Messdaten sicherstellen.
2 Modulares Datenloggerkonzept
Konzept und Anforderungen
Im Wesentlichen sieht das modulare Datenloggerkonzept dieVerwendung eines universell einsetzbaren Datenloggers für denBetrieb von Sensoren mit digitaler Schnittstelle vor, der hinsichtlichder jeweiligen projektspezifischen Anforderungenmodular durch Hinzufügen einzelner Hardware- und Softwarekomponentenerweitert werden kann. Folgende Anforderungenstehen dabei im Vordergrund:
- die Realisierung eines sicheren, zuverlässigen und dauerhaften Betriebs,
- eine hohe Kompatibilität bzgl. unterschiedlicher Übertragungsschnittstellenund -Protokolle,
- eine ausreichende Rechenleistung und Speicherkapazität,
- die Unterstützung unterschiedlicher Datenfernübertragungstypen,
- die Unterstützung wesentlicher Versorgungsarten (Netzbetrieb,Batteriebetrieb, Solarbetrieb)
- die Einrichtung und Programmierung des Loggers mit geringem Aufwand,
- das Zusammenfügen der Einzelkomponenten mit geringem Aufwand,
- geringe Anschaffungskosten und eine hohe Verfügbarkeiteinzelner Komponenten am Markt.
Das Zusammenstellen und Programmieren des Loggers sowieder Anschluss der zu verwendenden Sensoren sollte dabei fürden Endnutzer möglich sein. Die Umsetzung des Konzepts wirdauf Grundlage der quelloffenen Physical-Computing-Plattform Arduino (Arduino.cc) erprobt.
| Copyright: | © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH | |
| Quelle: | Wasserwirtschaft - Heft 07/08 (August 2021) | |
| Seiten: | 4 | |
| Autor: | Peter Eichendorff  Jannis Valldorf Univ.-Prof. Dr.-Ing. Andreas Schlenkhoff | |
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