Fernüberwachung eines 62 km² großen Bergbaugebiets ohne Kabel

Warum ist die Festverbindung der Engpass bei der Überwachung großer Gelände?

Die Fernüberwachung eines einzelnen Verteilers ist technisch gelöst. Die Schwierigkeit entsteht durch den Maßstab. Wenn Dutzende Objekte zu überwachen sind und sie über mehrere Quadratkilometer verstreut liegen, ist jede Festverbindung ein eigenes Tiefbau-, Verkabelungs- und Dokumentationsprojekt.

Die Kosten verteilen sich nicht gleichmäßig. Die nächstgelegenen Objekte sind günstig anzubinden, die entferntesten unverhältnismäßig teuer, und gerade bei den entferntesten dauert ein Vor-Ort-Besuch am längsten. Das führt zu einem typischen Ergebnis: Die nahen Objekte werden überwacht, die fernen von Hand abgegangen.

Tero Pulkkinen, Entwicklungsingenieur für Elektroautomation bei Terrafame, erläuterte die Hintergründe der Entscheidung. Der Fallbeschreibung zufolge bietet ein über 4G arbeitendes Gerät die Möglichkeit, Strom- und Pumpenverteiler ohne feste Glasfaser- oder Ethernet-Verbindungen zu überwachen, und die Einfachheit der Installation war auf einem flächenmäßig großen Bergbaugebiet der entscheidende Faktor.

Was kostet manuelle Überwachung wirklich?

Die Kosten manueller Überwachung stehen nicht auf der Stromrechnung. Sie zeigen sich in Arbeitsstunden und in Verzögerung.

Im Fall von Terrafame wurde die Überwachung der Objekte bis dahin manuell durch die Feldoperateure durchgeführt und als arbeitsaufwendig und zeitraubend beschrieben. Das ist auf weitläufigen Industriegeländen der Normalfall, nicht die Ausnahme.

Die Verzögerung ist teurer als die Stunden. Bleibt eine Pumpstation zwischen zwei Rundgängen stehen, wird der Fehler erst beim nächsten Besuch bemerkt. In der Wasserbewirtschaftung heißt das: Das Problem ist gewachsen, bevor überhaupt jemand davon weiß.

Was verändert 4G-basierte Überwachung in der Praxis?

Drei Dinge ändern sich, sobald ein Verteiler eine eigene Verbindung bekommt.

Beobachtungsintervall. Die blinde Zeit zwischen den Rundgängen entfällt. Der Zustand ist durchgehend bekannt, nicht einmal pro Schicht.

Installationsschwelle. Wenn keine Verkabelung nötig ist, ist die Ausweitung der Überwachung auf ein neues Objekt eine Gerätemontage und kein Infrastrukturvorhaben. Das verändert, welche Objekte sich überhaupt zu überwachen lohnen.

Versetzbarkeit. An einem temporären oder sich verändernden Standort lässt sich das Gerät dorthin versetzen, wo es gebraucht wird. Feste Verkabelung bindet die Überwachung an einen Ort, an dem der Bedarf enden kann.

Faktor	Festverbindung	4G-Verbindung
Installation	Tiefbau und Verkabelung zum Objekt	Gerätemontage im Verteiler
Erweiterung auf ein neues Objekt	Neues Verkabelungsprojekt	Neues Gerät
Entfernte Objekte	Kosten steigen mit der Entfernung	Kosten hängen nicht von der Entfernung ab
Versetzbarkeit	An den Ort gebunden	Versetzbar

Wie hängen Temperatur und Feuchte mit der Stromdatenüberwachung zusammen?

An einer Pumpstation sagen die elektrischen Daten allein nicht alles über die Lage aus. In der Lösung von Terrafame ermöglicht ein Ruuvi-Tag-Sensor die Überwachung von Temperatur und Feuchte der Pumpstation über dasselbe System.

Das ist unter finnischen Bedingungen wesentlich. Frostgefahr, Kondensation und sich sammelnde Feuchte sind typische Probleme eines Pumpstationsgebäudes, und sie zeigen sich in der Strommessung erst, wenn sie bereits einen Fehler verursacht haben. Liegen Strom- und Umgebungsdaten in derselben Ansicht, lässt sich die Ursache einer Abweichung schneller erkennen.

Wenn Überwachung kein Kabel mehr erfordert, lautet die Frage nicht mehr, wie weit die Verbindung reicht. Die Frage lautet, welche Objekte sich zu überwachen lohnen.TSR-Elsite

Wofür lohnt sich ein Alarm und wofür nicht?

Kontinuierliche Messung erzeugt Daten, der Wert entsteht jedoch durch Alarme. Eine falsch gesetzte Alarmgrenze erzeugt entweder unnötiges Rauschen oder gefährliche Stille, und Rauschen ist davon das häufigere Problem.

In der Praxis sollten Sie Alarme in drei Klassen einteilen, je nachdem, was sie auslösen sollen.

Sofortige Maßnahme. Ein Abfall der Spannung aus dem zulässigen Fenster, Phasenausfall oder Stillstand eines Geräts. Hier kostet Verzögerung, also muss der Alarm die Bereitschaftsperson sofort erreichen.

Zu verfolgende Entwicklung. Langsames Anwachsen der Last gegen die Kapazitätsgrenze oder zunehmende Unsymmetrie der Phasen. Hier braucht es keinen nächtlichen Anruf, aber die Richtung muss sichtbar sein, bevor die Grenze erreicht ist.

Nur zu protokollieren. Kurze, vorübergehende Spitzen, die sich nicht wiederholen. Sie gehören in die Historie, nicht in einen Alarm.

Der häufigste Fehler ist, alles in die erste Klasse zu setzen. Kommen zu viele Alarme, wirken sie nicht mehr als Signal und das Quittieren wird zur Routine. Dann ist das System technisch in Betrieb, praktisch aber abgeschaltet.

An einer Pumpstation kommt noch eine Ebene hinzu. Umgebungsdaten wie Temperatur und Feuchte ändern sich langsam, kündigen aber Fehler an, die die elektrische Messung nicht sieht. Ihr natürlicher Platz ist die zweite Klasse: zu verfolgende Entwicklung, kein Sofortalarm.

Eignet sich dieselbe Lösung für die Baustelle?

Bergbaugebiet und Baustelle liegen technisch näher beieinander, als es scheint. In beiden Fällen ist die Stromverteilung temporär oder halbfest, die Objekte wandern mit dem Fortschritt des Vorhabens, und der Aufbau fester Datenübertragung ist selten begründbar.

Auf der Baustelle wiederholen sich dieselben drei Fragen: Welcher Verteiler ist nahe an seiner Kapazitätsgrenze, wo kippt die Symmetrie der Phasen, und was geschah, bevor der Schutz ausgelöst hat. Fernüberwachung in Echtzeit beantwortet diese Fragen nach derselben Logik, unabhängig davon, ob es sich um ein Bergwerk oder ein Bauvorhaben handelt.

Der Unterschied liegt im Zeithorizont. Im Bergwerk ist das Objekt beständiger, auf der Baustelle wird die Überwachung am Projektende abgebaut. Deshalb wiegen Versetzbarkeit und Wiederverwendbarkeit auf der Baustelle noch schwerer.

Was sollten Sie daraus mitnehmen?

Bei der Planung der Überwachung eines weitläufigen Geländes sollten Sie drei Fragen stellen, bevor auch nur ein Kabel bestellt wird.

• Welche Objekte blieben unüberwacht, wenn jedes eine Festverbindung erfordert?
• Wie lang ist die heutige blinde Zeit zwischen den Rundgängen, und was kann in dieser Zeit geschehen?
• Werden neben den elektrischen Daten auch Umgebungsdaten benötigt, damit die Ursache einer Abweichung erkennbar wird?

Lautet die Antwort auf die erste Frage "die entferntesten", ist wahrscheinlich die Art der Verbindung die falsche Wahl und nicht der Umfang der Überwachung.

Fazit

Terrafame hat das Spine-System im März 2024 auf dem 62 km² großen Bergbaugebiet in Sotkamo in Betrieb genommen, um die Pumpstationen der Wasserbewirtschaftung zu überwachen. Entscheidend war die 4G-Verbindung, die den Bedarf an fester Glasfaser und Ethernet beseitigte und den arbeitsaufwendigen manuellen Rundgang durch kontinuierliche Fernüberwachung ersetzte. Dieselbe Logik gilt für die Baustelle, auf der die Stromverteilung temporär ist und die Objekte wandern. Wenn Sie über die Stromdatenüberwachung eines weitläufigen Geländes oder einer Baustelle sprechen möchten, sehen Sie sich die Baustrom-Produkte an oder nehmen Sie Kontakt auf: myynti@tsr-elsite.fi oder +358 9 4555 588.

Häufig gestellte Fragen

Benötigt die Fernüberwachung eine feste Netzverbindung?

Nein. Ein Gerät mit eingebauter 4G-Verbindung wird ohne Glasfaser oder Ethernet an den Strom- oder Pumpenverteiler angeschlossen. Das war der entscheidende Faktor im Bergwerk von Terrafame in Sotkamo, wo das Gelände 62 km² umfasst. Ausnahme: An Standorten ohne Mobilfunkabdeckung ist die Art der Verbindung gesondert zu prüfen.

Welchen Nutzen hat die Fernüberwachung gegenüber dem Rundgang?

Die blinde Zeit zwischen den Rundgängen entfällt. Bei manueller Überwachung wird ein Fehler erst beim nächsten Besuch bemerkt, und bis dahin ist das Problem bereits gewachsen. Nach der Beschreibung von Terrafame war die manuelle Überwachung arbeitsaufwendig und zeitraubend.

Lässt sich mit demselben System auch Temperatur und Feuchte überwachen?

Ja. In der Lösung von Terrafame bringt ein Ruuvi-Tag-Sensor Temperatur und Feuchte der Pumpstation zusammen mit den elektrischen Daten in dieselbe Ansicht. Das hilft, die Ursache einer Abweichung zu erkennen, denn Feuchte- und Frostprobleme zeigen sich in der Strommessung erst, wenn der Fehler bereits entstanden ist.

Eignet sich eine für den Bergbau gedachte Überwachung auch für die Baustelle?

Ja. In beiden Fällen ist die Stromverteilung temporär oder halbfest und die Objekte wandern, weshalb der Aufbau fester Datenübertragung selten begründbar ist. Auf der Baustelle wiegt die Versetzbarkeit noch schwerer, weil die Überwachung am Projektende abgebaut wird.

Was kostet 4G-Überwachung im Vergleich zur Festverbindung?

Der Preis setzt sich aus Gerät und Lizenz zusammen, einen öffentlichen Listenpreis gibt es nicht. Der wesentliche Unterschied liegt in der Kostenstruktur: Bei einer Festverbindung steigen die Kosten mit der Entfernung, bei 4G nicht. Die entferntesten Objekte sind deshalb verhältnismäßig am günstigsten anzubinden.

Bleiben die Überwachungsdaten nach Projektende erhalten?

Ja. Auf der Spine-Plattform werden die Daten über den gesamten Projektlebenszyklus gespeichert und stehen auch nach Fertigstellung des Objekts zur Verfügung. Eine nachträgliche Fehlerklärung ist dann ein Berichtsabruf und keine Rekonstruktion aus dem Gedächtnis.

Quellen

• TSR-Elsite, Terrafame hat das Spine-System in seinem Bergwerk in Sotkamo in Betrieb genommen
• Spine, Fernüberwachungssystem in Echtzeit (Produktseite)