Kleine Sensoren fahren in SOB-Fahrzeugen mit oder sind an Gebäuden und Schienen installiert. Ihr Ziel: Daten sammeln. Die SOB nutzt dazu die IoT-Technologie. Neben energieschonender Datenübertragung bietet IoT viele weitere Vorteile.
Innovation
Kommunizieren einmal anders: Das Internet of Things bei der Südostbahn
Das Internet der Dinge einfach erklärt
Die IoT-Technologie vernetzt physische Gegenstände und virtuelle Informationen miteinander und lässt diese durch Informations- und Kommunikationstechnologien zusammenarbeiten. Dabei erfassen Sensoren relevante Informationen aus der realen Welt und senden diese an das ThingsBoard – eine virtuelle Plattform. Auf dieser Plattform laufen die vielen Informationen von verschiedenen Sensoren zusammen. Auf dem ThingsBoard können SOB-Mitarbeitende die gesammelten Daten einzeln verwalten, analysieren und visuell aufbereiten.
Dank IoT besser vorausschauen
Die Möglichkeiten für IOT-Anwendungen sind beinahe unbegrenzt. Die Sensoren entwickeln sich laufend weiter und sind auf individuelle Bedürfnisse abgestimmt herstellbar. IoT kommt bei der SOB in unterschiedlichen Situationen zum Einsatz und konnte bereits Wirkung erzielen.
Kommunikation zwischen Sensor und ThingsBoard
IoT-Sensoren senden die gesammelten Daten via 4- bzw. 5-G-Mobilfunknetz oder via LoRaWAN-Netzwerk (Long Range Wide Area Network) an das ThingsBoard. Das LoRaWAN-Netzwerk überträgt Daten in kleinen Bandbreiten über weite Distanzen. Die Übermittlung von kleinen Datenmengen sorgt für einen minimalen Energieverbrauch. LoRaWAN befindet sich in einem Frequenzbereich, der Mauern und Gebäude besser durchdringt als beispielsweise Mobilfunk. Das ermöglicht das Anbringen von Sensoren in Schächten oder in Untergeschossen.
Bei der SOB sind Sensoren an Fahrzeugen installiert. Zudem sind sie auch an Gebäuden in städtischen Gebieten oder an Schienen und Masten in ländlichen Gegenden angebracht. Deshalb nutzt der zuständige Technologiemanager Armin Rechsteiner die LoRaWAN-Verbindungen der Swisscom für mobile Anwendungen in Kombination mit Sendern des frei zugänglichen «The Things Network» (dezentrales Crowdsourcing-Projekt). Für die Südostbahn entsteht so der Vorteil, dass sie nicht ihr ganzes Streckennetz selbst mit Empfang abdecken muss. In Gebäuden kann sie aber eigene kostengünstigere Sender platzieren, die die Sensordaten via LoRa-WAN-Netzwerk übertragen.
Sensoren gegen Schnee
Dass die SOB dank einem IoT-Sensor auf dem Technikgebäude in Altmatt ihren Budgetplan einhalten konnte, zeigt die Vorteile der Technologie. Fachpersonen prüfen das Gebäude regelmässig auf dessen Statik. Die zuständigen Statikerinnen und Statiker kamen bei einer Prüfung im vergangenen Jahr zum Schluss, dass das Dach einer ausserordentlich hohen Schneelast im Winter nicht mehr standhalten könne und somit saniert werden müsse. Diese Sanierung war gemäss Budgetplan der Südostbahn aber erst in einigen Jahren vorgesehen. Da die Problematik der Schneelast saisonal ist, schafft IoT hier Abhilfe.
Die Abteilung Sicherungs-, Niederspannungs- und Telecomanlagen der SOB installierte auf dem Dach des Technikgebäudes einen IoT-Sensor, der für eine Maximallast von 342 Kilogramm pro Quadratmeter programmiert ist. Diese Maximallast wurde von einem Statiker bestimmt. Ist 70 Prozent dieser Maximallast bei einem Schneefall erreicht, sendet der Sensor automatisch eine E-Mail an die Hotline der zuständigen Stelle. Die zuständigen Mitarbeitenden beobachten dann die Wettervorhersagen laufend und entscheiden, ob und wann sie den Schnee beseitigen. Bei 90 Prozent der Maximallast sendet das Gerät den Hinweis direkt an die Betriebszentrale Herisau. Sie ist rund um die Uhr besetzt, damit die Mitarbeitenden sofort einen Pikettdienst zum Schneeschaufeln aufbieten können.
Lieferengpässe für den SOB-Bahnhof Biberegg
Neben wetterbedingten Einflüssen umgeht IoT auch die aktuellen Lieferprobleme diverser Materialien. Am SOB-Bahnhof Biberegg überwacht die Südostbahn unterschiedliche Systeme, beispielsweise einen Überspannungsschutz im Falle eines Blitzeinschlags, Sicherungen von Licht und Billettautomaten oder die unterbruchfreie Stromversorgung (USV). Fällt eines dieser Systeme aus, wird die zuständige Stelle sofort via Alarm informiert. Für einen reibungslosen Datenaustausch zwischen dem Leitsystem und den Schaltkontakten vor Ort sorgen normalerweise sogenannte Netzwerk-Switche.
In Biberegg stieg vor einiger Zeit ein solcher Switch aus. Aufgrund von Lieferproblemen war kurzfristig kein Ersatz-Switch verfügbar. Die SOB installierte als Übergangslösung einen IoT-Sensor mit vier Kontakten. Der Sensor ist so programmiert, dass das Dashboard im ThingsBoard im Normalzustand den Status «OK» anzeigt.
Ändert sich der Zustand der Systeme aufgrund eines Blitzeinschlags, eines Sicherungsausfalls oder eines Ausfalls der unterbruchfreien Stromversorgungsanlage, ändert sich der Status des Schaltkontaktes vor Ort und gibt den Alarm via ThingsBoard an die zuständige Stelle ab. Diese kann sofort reagieren und den Schaden beheben.
Viele Ideen bei der SOB
Diese beiden Beispiele sind nur zwei von vielen Anwendungsmöglichkeiten der IoT-Technologie bei der Südostbahn. In einer Themenliste ergänzen Mitarbeitende von unterschiedlichen Geschäftsbereichen laufend Ideen für die Anwendung von IoT-Sensoren. Die Vielfalt reicht von Messungen der Feuchtigkeit in Zwergsignalen zur Produktoptimierung über das Messen der Wirksamkeit von Schmieranlagen im Schienenbereich und die Zustandsüberwachung von Schliesskontakten bis zur Füllstandsanzeige von Flüssigkeiten oder Wasserständen von Durchlässen. Die Technologiemanagerinnen und -manager prüfen diese Liste regelmässig und stossen die Umsetzung von geeigneten Projekten an. Aktuell ist die IoT-Technologie nur bei nicht sicherheitsrelevanten Systemen im Einsatz.
Innovative Problemlösung
Dank dem Einsatz von IoT konnte die Südostbahn das geplante Budget einhalten und Lieferengpässe umgehen. Erweitert die SOB den Einsatz der Technologie fortlaufend, heisst die Endidee «Big Data». Die gelieferten Betriebsdaten fliessen alle im ThingsBoard zusammen und werden dort verknüpft und automatisch oder manuell ausgewertet und interpretiert. Daraus ergeben sich neue Prognosen. So ermöglicht diese Technologie langfristig eine Reduktion der Piketteinsätze, macht Einsätze planbarer, spart Kosten, gibt Planungssicherheit und steigert die Qualität der Infrastruktur.
Text: Jeannine Fisch
Bilder: Jeannine Fisch, Christian Kälin
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