Füllstand-Radar mit LoRaWAN®

Kürzlich hatten wir die Aufgabe, den Füllstand des Heizöl-Erdtanks eines Tenniscenters in das ganzheitliche Energiemonitoring enerchart zu übernehmen. Wichtigste Anforderung: keine Kabel. Denn wer schon einmal Leitungen in seinem Domschacht verlegt hat, der wird sich vermutlich an die leidige Diskussion mit dem Tankprüfer vom TÜV und an den anschließend erforderlichen Rückbau erinnern…

Wer im analogen Zeitalter wissen wollte, wieviel Öl im Erdtank schlummert, der durfte selbigen aufschrauben, einen langen Peilstab einführen und die am Stab abgelesene Füllhöhe per Peiltabelle in Liter umrechnen. Etwas komfortabler ging es mit einer pneumatischen Messung: über einen kleinen Pressbalg wurde Druck im Tank aufgebaut und der Füllstand anhand der Differenz der Drücke an der Flüssigkeitsoberfläche und am Behälterboden errechnet und angezeigt. Bei Öltanks übrigens gerne in Kombination mit einem Quecksilberschalter. Beide Methoden liefern den ungefähren Füllstand mit dem bescheidenen Ziel, den nächsten Einkauf nicht zu verpassen. Noch etwas komfortabler funktioniert die elektro-pneumatische Messung, z.B. mit dem #AFRISO DTA 10. Auf Knopfdruck erzeugt das Gerät den notwendigen hydraulischen Druck und rechnet automatisch das Messergebnis in den Füllstand um, der dann am Display auslesbar ist. Für eine regelmäßige, elektronische Übermittlung greift man dann besser zu dem teureren Modell DTA 20 E, welches über ein AFRISO-eigenes Smart Home Gateway (EnOcean® Funkmodul) vernetzbar ist. Und hier beginnt das Dilemma:

Schon im Privathaus zeigt sich jeder Hersteller innovativ, indem er uns seine vernetze Welt „aufs Auge drückt“. Egal, ob Wallbox, Photovoltaik, Gebäudesteuerung, Alarmanlage, Ölheizung, Hausgeräte – jedes Wunderwerk zieht mit eigener App und Cloud ins Eigenheim und irgendwo in diesen Clouds bekommt man mit etwas Glück den Energieverbrauch mitgeteilt. Was vom privaten Hausherrn großzügig geduldet wird, ist für gewerbliche Immobilienbetreiber und Industrieunternehmen nicht mehr tragbar. In größeren Infrastrukturen potenziert sich das Problem – hat man hier doch oft gleich mehrere Hersteller für Wallbox, PV und Co. an Bord. Hier sind einheitliche und robuste Standards gefragt. Einer dieser Standards kann die LoRa®-Funktechnologie sein. Zurück in den Domschacht:

Verbaut wurde ein Radar-Sensor von #VEGA, Typ VEGAPULS Air 41 mit passendem Gewinde. Das Gerät ist geeignet für nahezu alle Flüssigkeiten sowie für Schüttgüter. Einfach auf den Stutzen des 20.000-Liter-Tanks aufgeschraubt und fertig. Installationszeit: 20 Sekunden. Vorteil der Radar-Technologie gegenüber Ultraschall ist vor Allem die erhöhte Genauigkeit. Wo oben besagter AFRISO mit einer Toleranz von ± 3 cm auskommen muss, was in größeren Tanks immerhin mehrere Hundert Liter ausmacht, besticht der Vega mit einer Präzision von ±2 Millimeter. Dies genügt für ein Monitoring im 6-Stunden-Intervall und taugt auch zur zuverlässigen Kontrolle der Liefermenge bei der Nachfüllung.  

Die Daten landen über das vor Ort installierte LoRa®-Gateway im ChirpStack-Server, der das Lora-Netz organisiert. An diesen dockt enerchart per Standardtreiber an und holt sich die Füllstände ab. Da enerchart dank integriertem Payload-Editor praktisch jedes(!) LoRa-Gerät einbinden kann, darf man hier aus den Vollen schöpfen, ohne sich auf einen Gerätehersteller festzulegen. In beschriebener Konstellation kann die Umrechnung des Pegels übrigens wahlweise im Gerät oder in enerchart über die dort hinterlegte Formel erfolgen. Was nun folgt ist Energiemanagement-Standard: Speichern, Visualisieren, Informieren, Umrechnen, Alarmieren, Regeln …. .

Das Beispiel Öltank steht exemplarisch für eine Vielzahl an Zählern und Sensoren, die eine Umgehung der Hersteller-Cloud ermöglichen. Über LoRaWAN, Modbus, standardisierte Gebäudeleitsysteme oder OCPP für Wallboxen lässt sich mit relativen wenig Standards eine stark heterogene Messinfrastruktur auch für komplexe Gebäude und Quartiere aufbauen.