Einführung von IoT-Anwendungen im Versorgungssektor

Das Argument für zuverlässige Konnektivitätshardware

Der Versorgungssektor, der Energie, Wasser und Gas umfasst, kann durch den Einsatz von IoT (Internet der Dinge)-Technologie eine noch nie dagewesene Effizienz, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit erreichen. Dafür wird jedoch eine robuste Konnektivitätshardware benötigt, um insbesondere in Umgebungen, in denen ältere Systeme, moderne Geräte und raue Bedingungen nebeneinander bestehen, eine nahtlose Datenkommunikation zu ermöglichen. Zu den wichtigsten Hardwarekomponenten gehören Kupfer-zu-LWL-Medienkonverter, Mobilfunk-Router und industrielle Ethernet-Switches. Diese Geräte bilden ein Kommunikations-Backbone, das Echtzeitüberwachung, vorausschauende Analysen und Betriebsoptimierung ermöglicht.

LWL-zu-Kupfer-Medienkonverter: Überbrückung von Altsystemen

Versorgungsnetze haben oft eine jahrzehntelange Entwicklung hinter sich, und ein großer Teil der Infrastruktur besteht aus Kupferkabeln. Obwohl Glasfaserkabel eine unübertroffene Datenübertragungsgeschwindigkeit, Skalierbarkeit und Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen bieten, kann der vollständige Ersatz aller Kupfersysteme zu kostspielig sein. LWL-zu-Kupfer-Konverter überbrücken die Lücke zwischen diesen Technologien, indem sie optische Hochgeschwindigkeitssignale in kupferbasierte elektrische Signale umwandeln und umgekehrt.

In der Stromverteilung beispielsweise verwenden viele Umspannwerke immer noch Kupferkabelverbindungen für die Kommunikation mit SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)-Systemen. Mit Kupfer-zu-LWL-Konvertern können diese Umspannwerke an moderne Hochgeschwindigkeits-Glasfaser-Backbones angeschlossen werden, ohne dass eine komplette Neuverkabelung erforderlich ist.

Auch in der Wasserwirtschaft sammeln Sensoren auf Kupferbasis, die an Rohren und Pumpen angebracht sind, Echtzeitdaten zu Wassertemperatur, Wasserstand, Durchfluss usw. Mithilfe von Medienkonvertern können diese Altgeräte diese Daten zur weiteren Verarbeitung und Analyse nahtlos über Glasfaserkabel an einen Cloud-Server übertragen.

Dank der sich ergebenden Kostenersparnisse können die Versorgungsunternehmen ihre Netze schrittweise modernisieren, während die volle Funktionalität erhalten bleibt. Darüber hinaus verringert dieser Ansatz das Risiko von Netzausfallzeiten während der Umstellung.

Mobilfunk-Router: Für die drahtlose IoT-Kommunikation

Kabelgebundene Verbindungen bieten zwar Stabilität und Geschwindigkeit, aber Versorgungsunternehmen arbeiten oft in weitläufigen oder abgelegenen Gebieten, in denen eine Verkabelung unpraktisch ist. Hier sind LTE- und 5G-Router ideal. Mit ihren geringen Latenzzeiten, ihrer hohen Bandbreite und ihrer Unterstützung für massive Machine-to-Machine-Kommunikation dienen Mobilfunk-Router als Dreh- und Angelpunkt für drahtlose IoT-Netzwerke.

Nehmen wir als Beispiel den Einsatz des IoT bei der intelligenten Energieüberwachung. Mit Mobilfunk-Routern können Versorgungsunternehmen Tausende intelligente Zählern, Fernsensoren und Lastausgleichsgeräte in städtischen und ländlichen Gebieten miteinander verbinden. Dies ermöglicht eine Echtzeit-Überwachung des Stromverbrauchs und eine vorausschauende Analyse zur Vermeidung von Netzausfällen. In ähnlicher Weise können Wasserversorgungsunternehmen Mobilfunk-Router nutzen, um verteilte Wasserqualitätssensoren drahtlos zu verbinden und so eine schnelle Erkennung von Verunreinigungen zu ermöglichen und automatisch zu reagieren, damit die Sicherheit gewährleistet bleibt.

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Mobilität. Für temporäre oder mobile Installationen – wie z. B. Stromwiederherstellungseinheiten bei Naturkatastrophen – bieten Mobilfunk-Router zuverlässige Verbindungen, ohne dass eine feste Infrastruktur erforderlich ist.

Industrielle Ethernet-Switches: Aufbau eines robusten Backbones

Während LWL-zu-Kupfer-Konverter und Mobilfunk-Router die Konnektivität der Geräte ermöglichen, bilden industrielle Ethernet-Switches das Rückgrat von IoT-Netzwerken. Diese Geräte verbinden mehrere Netzknoten und sorgen für einen reibungslosen und sicheren Datenfluss zwischen Sensoren, Steuerungen und zentralen Systemen.

Im Gegensatz zu Standard-Netzwerk-Switches sind industrielle Ethernet-Switches so konzipiert, dass sie extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit und Vibrationen standhalten, wie sie in Versorgungsbetrieben üblich sind. So sind z. B. Umspannwerke elektromagnetischen Störungen ausgesetzt, während in Wasseraufbereitungsanlagen Feuchtigkeit und korrosive Substanzen vorkommen können. Industrielle Switches gewährleisten in solchen Umgebungen eine zuverlässige Leistung.

Ein wichtiges Merkmal dieser Switches ist ihre Unterstützung von Redundanz. Mit fortschrittlichen Protokollen wie dem Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) können sie den Datenverkehr im Falle eines Netzwerkausfalls fast augenblicklich umleiten. Dies ist für Versorgungsunternehmen von entscheidender Bedeutung, da Ausfallzeiten zu schweren wirtschaftlichen Verlusten und Risiken für die öffentliche Sicherheit führen können.

Diese Switches unterstützen auch Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen, was sie für bandbreitenintensive Anwendungen wie die Videoüberwachung von Stromnetzen oder Echtzeitanalysen in Gasverteilungsnetzen unerlässlich macht.

Reale IoT-Anwendungen in der Versorgungswirtschaft

1. Intelligente Stromnetze: Mit IoT-Konnektivitätshardware können Versorgungsunternehmen intelligente Netze aufbauen, die Stromflüsse überwachen, Fehler erkennen und die Lastverteilung optimieren. So können beispielsweise industrielle Switches Umspannwerke mit zentralen Kontrollräumen verbinden, während LTE- und 5G-Router drahtlose Konnektivität für verteilte intelligente Zähler und Sensoren zur Ausfallerkennung bieten.
2. Wasserwirtschaftssysteme: LWL-zu-Kupfer-Konverter integrieren ältere Wasserpumpen und -zähler in moderne IoT-Glasfasernetze und ermöglichen so die Echtzeitüberwachung von Wasserständen, Durchflussraten und Druck. Gleichzeitig stellen Mobilfunk-Router eine Verbindung zu entfernten Qualitätssensoren her, die Verunreinigungen oder Lecks aufspüren und eine schnelle Reaktionsfähigkeit gewährleisten.
3. Gasverteilernetze: Industrielle Switches helfen Versorgungsunternehmen bei der Überwachung und Steuerung von Gaspipelines und sorgen so für Sicherheit und Effizienz. Kupfer-zu-LWL-Konverter ermöglichen die Kommunikation älterer Kontrollgeräte mit aufgerüsteten Zentralsystemen, während Mobilfunk-Router eine drahtlose Verbindung für mobile Inspektionseinheiten bereitstellen.

Ziele für einen erfolgreichen Übergang

Der Einsatz des IoT in der Versorgungswirtschaft verbessert die betriebliche Effizienz, ermöglicht eine vorausschauende Wartung, gewährleistet eine Entscheidungsfindung in Echtzeit und erhöht die Kundenzufriedenheit. Durch den Einsatz zuverlässiger Konnektivitätshardware können Versorgungsunternehmen Folgendes erreichen:

• Verbesserte Ressourceneffizienz: IoT-Geräte liefern granulare Daten, die es Versorgungsunternehmen ermöglichen, Ineffizienzen zu erkennen, Energie- und Wasserverschwendung zu reduzieren und die Ressourcenzuweisung zu optimieren.
• Verbesserte Zuverlässigkeit: Die Überwachung in Echtzeit hilft, Probleme zu erkennen und zu lösen, bevor sie eskalieren, und verringert so Serviceunterbrechungen.
• Kosteneinsparungen: Die schrittweise Modernisierung mit Hilfe von Konnektivitäts-Hardware beugt groß angelegten Infrastrukturüberholungen vor.
• Ökologische Nachhaltigkeit: Optimierte Betriebsabläufe verringern den CO2-Fußabdruck und unterstützen die globalen Nachhaltigkeitsziele.

Ergebnisse und Nutzen

Bei erfolgreicher Implementierung verwandelt die IoT-Technologie Versorgungsunternehmen in intelligentere, agilere Organisationen. Echtzeitdaten ermöglichen eine bessere Vorhersage des Bedarfs, eine optimierte Ressourcennutzung und eine schnellere Reaktion auf Notfälle. Darüber hinaus senkt die IoT-gestützte prädiktive Analytik die Wartungskosten, indem sie Ausfälle verhindert, bevor sie auftreten.

Für die Kunden bedeuten diese Änderungen mehr Zuverlässigkeit, Transparenz und potenziell niedrigere Kosten. Für Versorgungsunternehmen bieten die betrieblichen und finanziellen Vorteile einen Wettbewerbsvorteil in einer zunehmend datengesteuerten Welt.

Durch die Kombination von LWL-zu-Kupfer-Konvertern, Mobilfunk-Routern und industriellen Switches können Versorgungsunternehmen die Komplexität der Modernisierung bewältigen und gleichzeitig robuste, skalierbare und zukunftssichere IoT-Netzwerke sicherstellen.