CONDITION MONITORING MIT LORAWAN VON DER CONSUMER ZUR INDUSTRY LÖSUNG

29. (DIGITALE) MAXIMO ANWENDERKONFERENZ | 09.06.2021

 Talgo & RODIAS

 Condition Monitoring mit LoRaWAN
 Von der Consumer zur Industry Lösung

 Maximilian Barczynski Thomas Ostertag
 Research & Development Business Development & Innovations
 Talgo (Deutschland) GmbH RODIAS GmbH

RODIAS GMBH | ÜBER UNS

RODIAS
IT-Consulting | Services | Solutions

 Marktführende Instandhaltungssysteme
 Größter und strategischer Partner von IBM Maximo in
 DACH sowie ausgezeichneter Solution-Partner von
 Infor EAM.
 Seit 37 Jahre Instandhaltung & Digitalisierung
 Beratung, Bereitstellung und Umsetzung von IT- Lösungen für Mobile, Predictive, IIoT und CBM
 Lösungen für Instandhaltung und Industrie 4.0.
 RODIAS entwickelt eigene zukunftsweisende Software
 2020 aus EAM Software GmbH und GIS – Gesellschaft
 für Industrie 4.0 und IoT. Plattformunabhängige Zusatz-
 für integrierte Systemplanung mbH entstanden.
 lösungen für Mobile Access, Smart Analytics, Predictive
 Maintenance und viele innovative Use Cases.
 Enterprise Asset Management Framework
 1984 als führender Hersteller für Betriebs- und Asset
 Management Framework für große und Anlagen- RODIAS ist Teil der ROBUR Gruppe
 intensive Unternehmen der Energiewirtschaft gestartet, ROBUR bietet High-End Industrieservice, unterstützt bei
 ist RODIAS heute einer der wichtigen EAM Berater in der digitalen Transformation und gestaltet den
 alle Industrie fest etabliert. ökologischen Wandel..

RODIAS | TALGO AUF DER MAXIMO ANWNEDERKONFERENZ
Seit über 10 Jahren führender Innovationspartner

 2012 Stuttgart 2013 Bad Nauheim 2014 Ehningen

RODIAS | TALGO CONDITION MONITORING MIT LORAWAN
Digitalization = Use Cases + Connecting

 Use Cases und Ideen Niederschwellig starten Systeme verbinden
 lösen Probleme und skalieren Zusammen arbeiten

Condition Monitoring mit LoRaWAN
Von der Consumer zur Industry Lösung

 © Talgo 2017

Maximilian
Barczynski
RESEARCH AND DEVELOPEMENT ⨠Studentischer Mitarbeiter
 ⨠Themengebiet: LoRaWAN
 ⨠Student an der Technischen Universität Berlin
 Master Automotive Systems

barczynski@talgo.de
talgo.de

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Talgo
Weltweit
 RUSSIA

 KAZAKHSTAN
 GERMANY
 UZBEKISTAN
 UNITED STATES SPAIN
 TURKEY

 SAUDI ARABIA INDIA

 Countries with train maintenance/
 equipment services

 Countries with industrial presence/
 rolling stock
 CHILE

 Offices and Maintenance Workshop
 Manufacturing Plants

 Commercial Agents / Offices

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8

© Talgo 2017

Talgo (Deutschland) ⨠Standort Berlin
GmbH ⨠ECM 3 und 4:
 Fuhrparkmanagement und
 Instandhaltung
 ⨠Instandhaltungsverantwortliche
 für Deutsche Bahn und Talgo
 ⨠Über 110 Mitarbeiter
 ⨠Umfangreich ausgestattete
 Werkstatt

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Problemstellung
 HERAUSFORDERUNGEN

 ⨠Kontinuierliche Überwachung von nicht im Netzwerk eingebundenen
 Infrastrukturen
 ¬ Schwer zugänglich
 ¬ Raue Bedingungen
 ⨠Komponenten erforderliche mit:
 ¬ OTA (Over The Air) Management
 ¬ Langer Lebenszeit
 ¬ Starker Signaldurchdringung

 Condition Monitoring mit LoRaWAN Funksensoren

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Technische
Grundlagen
 ⨠Physikalische Netzwerkschicht
 ⨠Ermöglicht Long Range Kommunikationsverbindungen
 ⨠Geringer Energiebedarf und robust gegenüber Störungen

 ⨠Low Power Wide Area Network
 ⨠Definiert Kommunikationsprotokoll und Netzwerkarchitektur
 ⨠Erfüllt IoT Anforderungen: Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, Bidirektionale
 Kommunikation, Lokalisierung (GPS)
 ⨠Frequenzband EU 868 MHz
 ⨠2-15 km Reichweite

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LoRaWAN

NETZWERKARCHITEKTUR AM
BEISPIEL VON TTN

 https://www.thethingsnetwork.org/spa/static/img/9b7326d.png

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Condition ⨠Abdeckung öffentlicher LoRa-Netzwerke nicht ausreichend
Monitoring ⨠LoRaWAN Sensor für Füllstandsüberwachung
 ¬ Zertifiziert durch TTN
ANWENDERFREUNDLICHER
PROTOTYP ⨠Privates Netzwerk mit einem Developement Kit einrichten
 ⨠Sensor sendet auf 8-10 Kanälen Gateway besitzt nur einen Kanal
 ⨠Nicht geeignet als zuverlässige Industrielösung

 LoRA
 Unterstützt durch die RODIAS GmbH

LoRaWAN
 Sensor
 Arduino mit
 LoRa-Shield
 TEAM

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Condition 1. Gateway als Schnittstelle zwischen Sensor und Server
Monitoring 2. LoRaWAN Netzwerkserver
 ¬ Festlegen von Downlinks zur Gerätekonfiguration
INDUSTRIELÖSUNG
 ¬ Dekodieren der Payload in Javascript
 ¬ Kommunikation über das Internet mit z.B. MQTT
 3. PRTG Monitor, Ausbaustufe Maximo (RODIAS CBM-Cockpit)
 ¬ Integration in den firmeneigenen Workflow
 ¬ Langzeitüberwachung

 LoRa LAN MQTT

 LoRaWAN Sensor LoRaWAN Gateway CBMonitoring
 The Things Network
 Cockpit

 © Talgo 2017 14

Condition ⨠Payload der LoRaWAN Sensoren Hexadezimal kodiert
Monitoring ⨠Manuelles dekodieren im Netzwerkserver oder Monitor notwendig

PAYLOAD
 10 00 00 00 01 12 1 77 01 13 1 01 12 1 9 01 14 2 74

 Definiert Payload-Typ einer Messung/Alarm/Statusmeldung
 Messdaten
 ¬ 01 12: Füllstand in cm mit 5 ∙ 28 + 6
 ¬ 1B: Temperatur
 ¬ 77: Signalqualität SRC, SRSSI

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Praktische
 Durchführung EIGENSCHAFTEN DER LORAWAN SENSOREN

 LHT65
 ⨠Temperaturüberwachung
 ⨠Abfrageintervall: 20 min
 ⨠Alarmfunktion

 https://www.antratek.de/lht65-lorawan-temperature-humidity-sensor

 TEK 766
 ⨠Füllstandsüberwachung
 ⨠Abfrageintervall: eine Stunde
 ⨠Alarmfunktion
 ⨠Qualität der Messung in Payload kodiert
https://www.ime.de/shop/images/product_images/popup_images/A41702.jpg

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Betrieb der Verlauf Temperatur im Gefahrstoffschrank
Sensoren 30,00

 Ausfall Gateway
HISTORISCHE DATEN 25,00

 20,00

 Temperatur in °C
 15,00

 10,00

 5,00

 0,00
 06.07.2020 15.08.2020 24.09.2020 03.11.2020 13.12.2020 22.01.2021 03.03.2021 12.04.2021

 Zeit in Tagen

 © Talgo 2017 17

Betrieb der Verlauf Füllstand Abwasserkanal
Sensoren 250 Ausfall Gateway

HISTORISCHE DATEN
 200

 Füllstand in cm
 150

 Schwellwert für Alarm
 100

 50

 0

 Zeit in Tagen

 © Talgo 2017 18

Betrieb der ⨠Gateway überwachen, um schnell auf weitreichende Ausfälle zu reagieren
Sensoren ⨠Ultraschallsensor sendet Kennwerte zum validieren der Messungen
 ¬ Kennwerte SRSSI und SRC in Payload kodiert
ZUVERLÄSSIGKEIT UND
LANGLEBIGKEIT ¬ Reduzieren des „Fehlalarms“
 ¬ Dekodieren zwei weiterer Merkmale erforderlich
 ⨠Bisher keine sensorseitigen Ausfälle → Wartungsarm
 ⨠Sehr hohe Akkulaufzeit
 ¬ Nach einem Jahr Betrieb noch 89% Akkuleistung verbleibend

 © Talgo 2017 19

LoRaWAN ⨠Angebot von LoRaWAN Sensoren wächst stetig
Transmitter ⨠Komplexe und individuelle Anforderungen an Sensoren übersteigen schnell
 vorhandenes Sortiment
KEINE EINSCHRÄNKUNGEN IN DER ⨠Bereits vorhandene Sensoren sind leicht an das Netzwerk anzubinden
SENSORAUSWAHL
 ⨠Transmitter senden beliebige Eingänge per LoRaWAN an den Server
 ¬ Analoge Eingänge: 0-10V, 0-20mA
 ¬ RS485 Datenprotokoll
 ¬ Digitale Eingänge

 © Talgo 2017 20

Danke RODIAS

Next Step
Sensorik Integration in Maximo

 © Talgo 2017

RODIAS | SENSORIK INTEGRATION ÜBERBLICK
Lösungen auf einen Blick

 Maximo Asset Monitor
 ▪ System zur Datenaufnahmen (unabhg. v. Maximo)
 ▪ vorkonfigurierter Konnektoren (Sensoren, IoT)
 ▪ Managing Sensoren (Asset-Hierarchie)
 ▪ vorgefertigten Funktionskatalog für Analysen
 ▪ Real-Time Notification (über Interf. Auch zu Maximo)
 ▪ Konfigurierbare Dashboards

 MAHI – Maximo Asset Health Insight
 ▪ Konsolidierte, globale Sicht auf die Anlagen
 ▪ Separate Datenintegration: Asset Monitor o.ä.
 ▪ Dashboard mit Karteikarten, Karten und Tabellen
 ▪ Gesamtansicht mit Drilldown
 ▪ Zustandsbasierte Benachrichtigungen
 ▪ Anzeige und Analyse des Anlagenzustands
 ▪ Zustandsbasierte Aktionen

 Rodias CBM Cockpit
 ▪ Live Monitoring für Condition-based Mainteance
 ▪ Vollständig in IBM Maximo Oberfläche integriert
 ▪ Kein extra Adapter notwendig (Asset Monitor ist möglich)
 ▪ Warning-, Alarming und Heartbeat-Mechanismus in Maximo
 ▪ Bidirektionale Kommunikation und Sensorik/Diagostik
 ▪ Parametrisierung der Sensorik/Diagostik ist möglich
 ▪ Niederschwellige Anbindung und gute Skalierung

RODIAS | TALGO LORAWAN INTEGRATION – USE CASE PLATTFORM
Digitalization = Use Cases + Connecting

 Use Cases und Ideen Niederschwellig starten Systeme verbinden
 lösen Probleme und skalieren Zusammen arbeiten

TALGO UND RODIAS | 29. (DIGITALE) ANWENDERKONFERENZ 2021

 DANKE

 Maximilian Barczynski Thomas Ostertag

 Talgo (Deutschland) GmbH RODIAS GmbH
 Revaler Straße 99 | 10245 Berlin Eisleber Straße 4 | 69469 Weinheim
 Deutschland Deutschland
 Barczynski@talgo.de thomas.ostertag@rodias.de
 www.talgo.de www.rodias.de
 Telefon: +49 (30) 23 88 00 0 Telefon +49 173 6663993