Fernwartung von Biogasanlagen

Webbasierte Fernwartung über Mobilfunk-Verbindungen
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Die Energieerzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen wird derzeit stark ausgebaut. Im Blickpunkt stehen hier Biogasanlagen, in denen  Energiepflanzen, Gülle und andere organische Reststoffe vergoren werden, um mit dem entstehenden Gas in einem Blockheizkraftwerk Strom und Wärme zu erzeugen. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage hängt von vielen Faktoren ab, die auf den verfahrenstechnischen Prozess einwirken. Entsprechend wichtig ist eine kontinuierliche Überwachung – beispielsweise über ein webbasiertes Service-Portal und entsprechende intelligente Endgeräte. Genau hierfür hat der Fernwartungsspezialist MB Connect Line eine flexible Lösung entwickelt.

Komplexer Prozess

Die Vergärung ist ein natürlicher Vorgang, den im Prinzip jeder kennt. Wenn mit dem dabei entstehenden Metangas aber sicher und zuverlässig Strom und Wärme erzeugt werden soll, wird daraus ein komplexer technischer Prozess. Die Grundstoffe wie Mais, Grünschnitt und Gülle werden in die weithin sichtbaren runden Silos mit ihrer dehnbaren Kuppel eingebracht. Das in diesen sogenannten Fermentern entstehende Gasgemisch muss getrocknet und entschwefelt werden, dass es den Biogasmotor des Stromgenerators antreiben kann. Die Fermenter müssen auf einer konstanten Temperatur gehalten werden, damit die Mikroorganismen wachsen und die Biomasse optimal abbauen. Das geschieht mit einem Teil der Wärme, die im Biogasmotor entsteht. Die Anlage kann nur dann einen hohen Wirkungsgrad erreichen, wenn die Fermenter und der Biogasmotor im idealen Bereich arbeiten. Bei Störungen oder Abweichungen der Parameter müssen die Betreiber, in der Regel Landwirte, zeitnah reagieren können. Allerdings werden die Biogasanlagen in der Regel etwas abseits errichtet. Bei der Vergärung entstehen Gerüche, die nicht besonders angenehm sind. Zudem sind die Transportwege für die Energiepflanzen als Rohmaterial und für die Gärreste als Dünger kürzer, wenn die Anlagen nahe bei den Feldern der Landwirte gebaut und betrieben werden.

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Fernzugriff über das Mobilfunknetz

Dass der Landwirt seine Anlage trotzdem ständig im Blick hat, ermöglichen die Industrie-Router mbNET von MB Connect Line. Über den universellen Router ist die Biogasanlage per Fernwartung von jedem Punkt der Erde aus erreichbar. Die Router ermöglichen über sichere Internetverbindungen einen geschützten und transparenten Zugriff auf die Steuerungskomponenten der Biogasanlage. Ein Telefon- oder DSL-Anschluss direkt an der Biogasanlage wird eher die Ausnahme sein. Die mbNET-Router unterstützen verschiedene Mobilfunkstandards, so dass je nach Infrastruktur vor Ort die passende mbNET-Variante eingebaut werden kann. Neben Ethernet (WAN) können sich die Router über das integrierte Modem (UMTS, GPRS, EDGE, GSM, Analog oder ISDN) mit dem Internet verbinden.mb mbnet 4-port-switch-verkleinert

Die Industrie-Router mbNET UMTS unterstützen mit HSDPA und HSUPA die derzeit schnellsten verfügbaren Übertragungsverfahren im Mobilfunkbereich. Sie bieten mit Download-Raten bis zu 7,2 MBit/s und Upload-Raten bis zu 2 MBit/s eine DSL-ähnliche Bandbreite. Falls UMTS an einem bestimmten Ort noch nicht bereitgestellt wird, können die Router auch die GSM-basierenden GPRS- oder EDGE-Dienste nutzen. Die Mobilfunk-Varianten haben zwei SIM-Karten-Steckplätze mit Failover-Funktionalität für eine erhöhte Ausfallsicherheit. Die Umschaltung zwischen SIM1 und SIM2 ist konfigurierbar. Kriterien können die Stärke des Netzpegels und/oder das Provider-Roaming sein. Die Verbindung zum Internet wird in konfigurierbaren Abständen zyklisch geprüft und im Störungsfall wird auf die andere SIM umgeschaltet.

Komfort und Sicherheit durch Fernwartungsportal

Bei der praktischen Umsetzung sind technische und organisatorische Aspekte hinsichtlich des Verbindungsmanagements, der Datensicherheit und des Zugriffsschutzes zu betrachten. Mit einem zentralen Fernwartungsportal wie mbONNECT24 von MB Connect Line ist das umfassend gelöst. Das Portal dient als intelligente Vermittlungsstelle zwischen dem Anlagenbetreiber, dem Servicepersonal und der Biogasanlage. Die Architektur von mbCONNECT24 als Portallösung erfüllt die hohen Sicherheitsanforderungen, welche für die Datenübertragung über Internet-Verbindungen bestehen. Bei mbCONNECT24 werden die Verbindungen sowohl von der Service-Seite als auch von der Biogasanlage immer zum Portal-Server hin aufgebaut. Verbindungsanfragen vom Portal zur Anlage oder zum Servicerechner kommen systembedingt nicht vor, so dass eingehende Verbindungen auf beiden Seiten komplett gesperrt werden können.

Überwachung der Biogasanlage mit dem Smartphone

Als einfacher und mobiler Webzugang ermöglicht mbWEB2go dem Landwirt, sich per Smartphone oder Tablet-PC auch von unterwegs die wichtigsten Daten seiner Biogasanlage anzeigen zu lassen. Verstopfte Rohre oder eine ausgefallene Pumpe lassen sich so auch während der Feld- oder Stallarbeit erkennen. Die Daten liegen als Webvisualisierung auf dem integrierten Webserver der mbNET-Router oder auf anderen Ethernet-Geräten der Biogasanlage. Die Anmeldung am Fernwartungsportal mbCONNECT24 erfolgt per Benutzerkennung und Passwort über das sichere HTTPS-Protokoll. Der Zugang auf die Webvisualisierung funktioniert mit jedem Browser, ohne dass eine zusätzliche Software oder eine extra App installiert werden muss. Zum Verbindungsaufbau ist weder ein VPN-Client noch ein spezielles Zertifikat erforderlich.
Ein Servicetechniker kann sich den Anlagenzustand im Detail anschauen, Parameter ändern oder Softwareupdates einspielen, ohne dass er zur Anlage fahren muss.

Verbindungsmanagement

Die in die Biogasanlage integrierten Industrie-Router mbNET registrieren sich am Portal und bauen eine gesicherte VPN-Verbindung auf. Der Verbindungsaufbau kann automatisch erfolgen, sobald der Router mit Spannung versorgt wird oder bei Bedarf. Dazu kann der Verbindungsaufbau von der Biogasanlage über ein Signal an einen digitalen Eingang des Routers ausgelöst werden. Die Vergabe einer dynamischen oder privaten IP-Adresse durch den Provider ist kein Problem, da die Verbindung immer vom Router zum Portal hin aufgebaut wird.

Sicher ist sicher

Die Übertragung der Daten selbst erfolgt über sichere VPN-Verbindungen, basierend auf dem Sicherheitsprotokoll OpenVPN. Das Portal wird in einem Hochleistungs-Rechenzentrum mit einer redundanten Anbindung und 24/7/365-Überwachung gehostet, so dass eine Netzwerkverfügbarkeit von weit über 99 % garantiert ist. Die Service-Spezialisten benötigen neben ihrem VPN-Client mit Zugangsdaten nur eine Verbindung zum Internet, entweder über das Firmennetzwerk, über den DSL-Anschluss zuhause oder von unterwegs über ein UMTS-Modem.

Hosting oder eigener Server

Neben der Hosting-Lösung ist das Fernwartungsportal mbCONNECT24 zusammen mit passender Serverhardware auch als vorinstalliertes Komplettsystem verfügbar. Das ist für Anlagenhersteller und Service-Dienstleister interessant, die innerhalb ihres Firmennetzes ihr eigenes Serviceportal realisieren wollen. Alle VPN-Verbindungen enden im Einflussbereich des Betreibers. Die vorkonfigurierten mymbCONNECT24-Server übernehmen als Rückgrat der Servicezentrale das gesamte Verbindungsmanagement. Sie werden in zwei Leistungsstufen angeboten: Die Variante „midi“ unterstützt als Box-Lösung bis zu 250 Benutzer und 50 gleichzeitig aktive Verbindungen. In der Variante „maxi“ im 19“-Rack sind bis zu 1000 Benutzer bei 150 gleichzeitig aktiven Verbindungen möglich.

mymbCONNECT24 midi