Drahtlose Verbindung statt bei Hochwasser abgesoffener Kabel

Pegelstandübertragung per Funk erhöht die Sicherheit

Funkrouter von Welotec bieten zahlreiche Schnittstellen für den Anschluss auch bestehender Datenverarbeitung.<br>Bild: Welotec

Hochwasserschutz ist ein wichtiges Thema, wie sich leider einmal mehr bei den Überflutungen der jüngsten Vergangenheit bestätigt hat. Die Ursachen wie Dauer- oder Starkregen lassen sich zwar immer besser vorhersagen, nicht jedoch vermeiden. Vermeiden lässt es sich jedoch, dass Regionen unvorbereitet überschwemmt werden. Pegelstandüberwachungen bei Flüssen, Kanälen oder Überflutungsbecken leisten hier wichtige Dienste. Für die Datenübertragung zwischen den räumlich weit verteilten Messstellen und den Leitwarten bieten sich von der übrigen Infrastruktur unabhängige Funksysteme an. Sie sind nicht nur preiswerter und einfacher zu installieren als kabelgebundene Lösungen, sondern auch sicherer; Überflutungen machen schließlich nicht vor Kellern und Gebäuden mit Kabeleinführung halt und auch auf Handy-Netze ist in Krisensituationen meist kein Verlass. Die Netze sind oft überlastet oder die Sendeeinrichtungen ebenfalls beschädigt.

Ein gutes Sicherheitskonzept für den Hochwasserschutz braucht eine krisensichere Kommunikation für einen kontinuierlichen und zuverlässigen Datenfluss, z.B. bei der Überwachung von Pegelständen. Bei den Überflutungen im Frühsommer 2013 hat sich dies einmal mehr bestätigt. Kabelgebundene Lösungen zur Datenübertragung stoßen schnell an ihre Grenzen, wenn bei den Messstationen selbst „Land unter“ herrscht. So wurde beispielsweise beim an der Grenze zwischen Deutschland und Österreich gelegenen Laufwasser-Kraftwerk Passau-Ingling durch die Fluten eine der Messstationen für den Pegelstand im Vorlauf des Inn beschädigt. Sie musste schnellstmöglich wieder in Betrieb genommen werden, um Schäden am Kraftwerk zu vermeiden. Allerdings waren Reparaturarbeiten an den Kabeln aufgrund des hohen Wasserstands nicht möglich. Die Umrüstung auf Datenfunk erwies sich vor diesem Hintergrund als Mittel der Wahl:

Flexibles UHF-Modem ersetzt beschädigte Kabelverbindung

Das UHF-Halbduplex-Funkmodem arbeitet mit universal einstellbaren Frequenzen zwischen 403 MHz und 473 MHz. Dies kam den Kraftwerksbetreibern sehr entgegen, da sich die zugeteilte Frequenz nach der Montage einfach auswählen ließ. Bild: Welotec

Das Funkmodem arbeitet mit Frequenzen zwischen 403 MHz und 473 MHz.

Die Datenfunkexperten von Welotec konnten den Kraftwerkbetreibern mit dem Datenfunkmodem SATELLINE-EASy eine flexible Lösung anbieten, die sich in die bestehende Anlage schnell und einfach integrieren ließ. Das UHF-Halbduplex-Funkmodem arbeitet mit universal einstellbaren Frequenzen zwischen 403 MHz und 473 MHz. Dies kam den Kraftwerksbetreibern sehr entgegen, weil sich die zugeteilte Frequenz nach der Montage einfach auswählen ließ. Dank der großen Reichweite von bis zu 14 km und transparenter RS-232, RS-422 oder RS-485 Datenübertragung in Punkt-zu-Punkt und Punkt-zu-Multipunkt Netzwerken eignet sich das Modem aber auch für eine Vielzahl weiterer Anwendungsbereiche. Es kann besonders bei Applikationen seine Stärken ausspielen, die ebenso wie die Übertragung der Pegelstände vom Inn-Vorlauf zur etwa 6 km entfernten Leitwarte des Wasserkraftwerks, eine geringe und kalkulierbare Verzögerungszeit sowie absolute Unabhängigkeit von Dritten bei der Übertragung benötigen. Zusätzlich zur Übertragungsrate von 19,2 kBytes und zur Kanalbandbreite von 12,5 kHz, 20 kHz und 25 kHz bietet das Funkmodem zudem noch weitere praktikable Ausstattungsmerkmale. Von einem PC aus beispielsweise lassen sich alle Parameter komfortabel über eine Terminalsoftware verändern.

„Intelligenter“ Datenfunk

In der beschriebenen Anwendung beim Wasserkraftwerk in Passau ersetzt das Datenfunkmodem jetzt also das Kommunikationskabel, bildet damit quasi die ehemalige Kabelverbindung nach. Im Bedarfsfall können Funkmodems jedoch noch mehr, beispielsweise Funktionen eines Computers übernehmen. Dafür liefern die modular aufgebauten Satellar Funkmodule von Welotec ein gutes Beispiel. Die Modembaugruppe funkt mit 38,4 kbit/s und wird besonders zur Automatisierung der Machine-to-Machine-Kommunikation genutzt. Das Funkmodul, der zentrale Baustein des Systems, kann alleine verwendet werden, um zum Beispiel auf RS-232-Einheiten zuzugreifen oder als Funk-Router zu arbeiten. In den Bereichen erneuerbare Energien und Krisenmanagement hat sich die Lösung bereits in zahlreichen Anwendungen bewährt, z.B. auch in der Stadt Oelde im Münsterland beim Hochwasserschutz.

In Oelde übertragen 5 Funkmodule die Daten von den Poldern und des Rathaus- und Axtbachs an die für den Hochwasserschutz zuständige Leitwarte im Klärwerk.<br>Bild: Welotec

In Oelde übertragen 5 Funkmodule die Daten von den Poldern und des Rathaus- und Axtbachs an die für den Hochwasserschutz zuständige Leitwarte im Klärwerk.

Zwischen Klärwerk und den weiträumig um die etwa 30.000 Einwohner zählende Gemeinde verteilten Poldern werden die Daten auf den Fernwirkstrecken heute statt über Kabelverbindungen per TCP/IP-Datenfunk übertragen. Die Funkmodule verbinden dabei z. B. Dreifeld-Schützanlagen und Pegelmesser mit der Zentrale. Für die eigentliche Datenverarbeitung konnte nach der Umrüstung auf Datenfunk ohne große Änderung weiterhin auf bewährte, schon installierte Software und Technik zurückgegriffen werden. Aber auch neu zu errichtende Stationen können mit den Datenfunkmodems ohne jegliche Kabelverbindung jetzt sicher, zuverlässig und schnell an das Leitsystem angebunden werden, außer über RS-232 und Ethernet auch über Bluetooth und WLAN.

Daten übertragen die Modems in lizenzierten Frequenzbereichen von 280 bis 520 MHz und benötigen bei 0,1 bis 1 W Sendeleistung nur 7 bis 10 W Eingangsleistung. Die Versorgungsspannung liegt dabei im für Akkubetrieb günstigen Bereich von 9 bis 30 VDC. Mit Lizenzgebühren für die Funkmodule von einem Euro je Monat liegen die Betriebskosten deutlich unter Kabel- oder Mobilfunkverbindungen bei erheblich höherer Verfügbarkeit der Komponenten. In Oelde sind aktuell insgesamt fünf Funkmodule im Einsatz. Sie übertragen die Daten von den Messstationen an den vor der Ortschaft gelegenen Poldern zur Leitwarte. Gleiches gilt für die Durchflussmessung bei dem eingedolten, also größtenteils unterirdisch geführten Rathaus- und Axtbach. Die für den Hochwasserschutz zuständige Leitwarte befindet sich im Klärwerk auf der anderen Stadtseite, etwa 6 bis 10 km von den Messstellen entfernt. Ein sechstes Satellar-Modul arbeitet in der Ortsmitte auf dem höher gelegenen Schulgelände als Repeater. Steigen die Pegelstände und Durchflussmengen der Bäche über die kritischen Werte, werden die Polder rechtzeitig geflutet und Überschwemmungen im Stadtgebiet lassen sich verhindern. Damit tragen auch in diesem Anwendungsfall die Funkmodems zu einem effektiven Hochwasserschutz bei. Zwar kann man „Störfälle“ durch Wetterkapriolen nie ausschließen, ihre Folgen jedoch drastisch mindern durch eine Datenfunkübertragung. Die netzunabhängigen Funkverbindungen ermöglichen einen hohen Sicherheitszuwachs gegenüber Zerstörungen der bestehenden Infrastruktur durch die Wettergewalten. Nur so haben die Verantwortlichen immer den Überblick über die momentane Lage, selbst wenn es sich um weit verstreute Einzelmesspunkte und Sicherheitseinrichtungen handelt.

Alle Bilder: Welotec

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Daniel Maurice

Director Sales bei der Welotec GmbH

Ellen-Christine Reiff

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

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