Innovatives Edge-Computing für automatisiertes Monitoring

Autoren: Anabela Fernandes, Dr. Lidija Špiranec, Megan Hansen

Systeme für Deformationsmonitoring erfassen und Daten von Bauwerks- und Bodenbewegungen in Echtzeit analysieren. Dabei werden Verkehrsinfrastrukturen, Umweltrisiken, städtische Entwicklungsgebiete, Tagebau usw. durch permanente Installation überwacht. Die unmittelbare Meldung von Bewegungen ist Grundlage für die schnelle, datengestützte Entscheidungsfindung.

Voraussetzung ist jedoch die Zuverlässigkeit und Kontinuität der erfassten Daten. Fehlende Daten bzw. Datenverlust aufgrund von Kommunikations-, Strom- oder Serverausfällen sowie Umwelteinflüssen stellen für die permanente Überwachung ein großes Risiko dar. Intelligente Hard- und Softwarelösungen verbessern das geodätische Monitoring und stellen sicher, dass Datenlücken auf ein Minimum beschränkt bleiben. Dies ist besonders wichtig, da nur so Gefahrenpotenziale erkannt und Zwischenfälle vermieden werden können. 
Dr. Lidija Špiranec, Expertin für Monitoring, erläutert die neueste technologische Weiterentwicklung der autonomen Überwachungslösung von Leica Geosystems. 

Welches sind die Komponenten von automatisiertem Monitoring?

Automatisierte Überwachungssysteme bestehen in der Regel aus vier Komponenten. Dazu zählen Überwachungssensoren, die in festgelegten Zeitabständen Rohmessungen liefern, eine 24/7-Stromquelle mit Notstromversorgung, ein Kommunikationsgerät zur Datenübertragung sowie eine Monitoring-Software zur Detektion und Meldung von Bewegungen.
Jede Komponente hat ihre eigene Komplexität und das Potenzial für Fehlfunktionen. Datenlücken lassen sich aber auf ein Minimum reduzieren, wenn alle Komponenten eine autonome Funktionalität besitzen und nahtlos in das Überwachungssystem integriert sind.
Die neueste technologische Weiterentwicklung der geodätischen Überwachungslösung von Leica Geosystems adressiert potenzielle Probleme, um einen unterbrechungsfreien Datenfluss zu garantieren. Diese Lösung umfasst: 

Mit welchen konkreten Monitoring-Innovationen überzeugt TM60 ? 

Die Totalstation Leica TM60 ist mit mehreren überwachungsspezifischen Funktionen ausgestattet, um Messungen unter wechselnden Umgebungsbedingungen und aus großer Entfernung automatisch durchführen zu können. Dies dient der kontinuierlichen und umfangreichen Datenerfassung.

Ausgestattet mit Onboard-Software Leica Captivate und bildbasierter ATRplus-Technologie, passt die Totalstation TM60 ihre Messparameter automatisch an die aktuellen Umgebungsbedingungen an. Die Zielerfassung erfolgt automatisch über eine Entfernung von bis zu 3000 m. Damit ist sie herkömmlichen Totalstationen deutlich überlegen. ATRplus identifiziert und unterdrückt Fremdreflexe wie Scheinwerfer- oder Sonnenlicht und stellt so die Ausrichtung auf das richtige Prisma sicher.

TM60 verfügt über ein Piezo-Antriebssystem für den reibungslosen langfristigen Betrieb, Leica PinPoint EDM für die genaue Distanzmessung sowie optional über eine Übersichts- und Teleskopkamera für die Fernpositionierung und Fotodokumentation. Eine weitere Neuerung bei TM60 ist die Funktion 'AutoLearn', welche die schnelle Erfassung und Messung sämtlicher Ziele in einem definierten Bereich sicherstellt. Automatisiertes Point Learning beschleunigt die Ersteinrichtung von Überwachungsprojekten und die Integration zusätzlicher Prismen. Menschliche Fehler wie ausgelassene Punkte werden eliminiert. 

GeoMoS Monitor, die spezielle Überwachungssoftware von Leica Geosystems, fungiert als Server und kann auf einem PC oder auf einer virtuellen Maschine installiert werden. Je nach Projektanforderungen und Sicherheitsstandards wird die Verbindung zu den Geräten vor Ort entweder über die Cloud-Technologie EdgeConnect oder innerhalb eines lokalen Netzwerks (LAN) hergestellt. Um die Störanfällligkeit so gering wie möglich zu halten, arbeiten diese Komponenten vor Ort autonom, d. h. ohne permanente Vernetzung mit der Bürosoftware.   Dies erfolgt über GeoMoS Edge, einer Softwarekomponente für die Datenerfassung, welche in die Leica M-Com-Kommunikationsgeräte eingebettet ist. GeoMoS Edge führt mithilfe von Edge-Computing den in GeoMoS Monitor vorkonfigurierten Messzyklus aus, berechnet die Qualität der Rohmessdaten, löst Wiederholungsmessungen aus und übermittelt die Daten an GeoMoS Monitor. 

Mit der neuen Leica ComBox60 werden die Messzyklen auch bei Strom- und/oder Kommunikationsausfall unterbrechungsfrei auf Basis der letzten verfügbaren Konfiguration durchgeführt. Möglich ist dies durch eine integrierte Batterie als sekundäre Stromquelle, welche die Überwachungssensoren je nach Messhäufigkeit stunden- oder tageweise mit Strom versorgen kann. Diese Messdaten werden so lange lokal gespeichert, bis die Kommunikation mit dem Server wiederhergestellt ist. Auf diese Weise werden Data Gaps eliminiert.  

Wie werden die Daten sicher übermittelt? 

Die Übertragung der Messdaten vom Einsatzort ins Büro ist ein kritischer Schritt während des Monitoring-Prozess. Die Kommunikationsprotokolle für die Datenübertragung müssen aufgrund sensibler Daten und allgemeiner Sicherheitsanforderungen des lokalen Servernetzwerks höchsten Sicherheitsstandards entsprechen. Robuste Sicherheitsmaßnahmen mit komplexen IT-Konfigurationen sind jedoch zeitaufwändig und kostspielig.

EdgeConnect, powered by Hexagons Xalt, ist ein Cloud-Dienst, der diesen Prozess vereinfacht und gleichzeitig alle erforderlichen Sicherheitsstandards erfüllt. Integriert in GeoMoS Edge, ist damit eine sichere Cloud-IoT-Konnektivität zwischen Einsatzort und Büro gewährleistet. Der intelligente Kopplungsprozess von EdgeConnect zwischen GeoMoS Monitor und den Kommunikationsgeräten Leica M-Com erfolgt über einen offenen Standard-HTTPS-Port. Das Setup ist ohne zusätzliche IT-Modifikationen möglich. Sobald die Kopplung hergestellt ist, übernimmt GeoMoS Monitor das Gerät, sodass Hijacking und Datendiebstahl ausgeschlossen sind. Der Anwender hat volle Kontrolle über dieses Gerät und kann es von einem Projekt zu einem anderen bewegen.

EdgeConnect reduziert die IT-Komplexität der Überwachungsinstallation, senkt die Kosten und verkürzt die Zeit bis zum Start des Monitorings erheblich.

Kurz gesagt

Ein Überwachungssystem ist nur so ausfallsicher wie seine schwächste Komponente. Die Robustheit und Widerstandsfähigkeit hochwertiger Überwachungslösungen ist auf die zuverlässige Edge-Computing-Technologie in den vor Ort eingesetzten Geräten zurückzuführen. Die Lösung von Leica Geosystems erweitert die Hardware und Software für das Monitoring um intelligente und autonome Funktionen und stellt so die Vollständigkeit und Zuverlässigkeit der Daten sicher.