Systemüberwachung in Realtime über LAN und WAN

Ein Einsatzfeld der Fernüberwachung ist u.a. die vorsorgliche Wartung. Technische Einrichtungen melden Kennzahlen in eine Zentrale, die ein dynamisches, auf den Verschleiß ausgerichtetes Wartungsintervall erlaubt. Auch im Supply Chain Management ist eine Fernmeldung von Lagerinhalten interessant. Internetanschluss ist heute praktisch in allen Teilen der Welt verfügbar, sei es über einen Firmenanschluss, eine (ADSL-)Leitung, oder Wireless(G3)-Netzwerke. Meist ist bereits ein Internetanschluss vorhanden. Das nachfolgend beschriebene Konzept ist generisch und in den oben genannten Bereichen einsetzbar. Aufgrund universeller, anpassbarer Komponenten kann eine komplette Lösung für weniger als 500E installiert und mit geringen Betriebskosten langfristig genutzt werden. Systemkonzept Basis des Systems ist ein universeller Internet-Controller (Barionet), der frei programmierbar an die jeweilige Anwendung angepasst werden kann, sowie eine universelle, auf einem Host basierende Web-Lösung. Die Kommunikation zwischen den beiden Komponenten erfolgt ausschließlich mittels Standard-HTTP-Aufrufen vom Controller aus. Damit lassen sich praktisch alle NAT-Server und Firewalls überbrücken. Eine Öffnung des Netzwerks für den Zugang \’von außen\‘ ist nicht nötig. Der Controller verfügt über diverse E/A-Schnittstellen (analoge, digitale E/A, serielle RS-232- und RS-485-Schnittstellen, Relais, Dallas Onewire-Schnittstelle). Zudem ist eine Wiegandschnittstelle zum direkten Anschluss von Zutrittslesern implementiert. Wenn die vorhandenen E/A-Schnittstellen nicht ausreichen, lässt sich der Controller über Modbus-Komponenten und Ethernet erweitern. Mittels eines Hochsprachenprogamms (Basic-Dialekt) können beliebige serielle Protokolle implementiert, Datenvorverarbeitung durchgeführt und lokale Entscheidungen getroffen werden. Ein lokaler Flashdatenspeicher sowie eine optionale Realtime-Clock ermöglichen das Vorhalten von Daten sowie einen Offline-Betrieb, sollte die Netzwerkverbindung einmal nicht bestehen. Die Hostlösung MTELL, eine universelle Anwendung der I-TV-T AG, München, läuft in einem gesicherten, überwachten Rechenzentrum und ist auf die Anwendung mit den Barionet Con­trollern abgestimmt. Über ein Web-Bedienerinterface können Projekte angelegt und verwaltet, Controller registriert (in der Webanwendung \’Sensor\‘ genannt) sowie direkt Datenauswertungen, Grafiken usw. erzeugt werden. Die archivierten Daten lassen sich auch als .csv-Datei exportieren. Die Webanwendung verfügt über viele Automatismen. Für die meisten Anwendungen ist ein Projekt mit einigen Eingaben angelegt. Sie erkennt die vom Barionet übermittelten Daten in der Regel automatisch. \’Ausgefallene\‘ (sich nicht meldende) Controller werden per E-Mail-Alarm an den Projektmanager gemeldet. Ebenso können die Controller Alarme direkt \’durchreichen\‘. Für Demonstrations-Versuchszwecke sowie nicht-kommerzielle Anwendungen ist die Nutzung der Webservices kostenlos. Die kommerziell lizenzierte Variante von MTELL kostet je nach Ausbaustufe ca. 10E/Jahr pro angeschlossenem Internet-Controller. Eine Installation auf Kundenservern ist auf Anfrage verfügbar. Für die meisten Anwendungen dürfte jedoch die gemietete, durch I-TV-T betriebene Anwendung sicherer sein. Technische Details Der eingesetzte Internet-Controller, das Barionet von Barix, ist eine PC- und MS- und Linux-freie Plattform auf x86-Basis, die seit den späten 80er-Jahren in der Sicherheits- und Steuerungstechnik zum Einsatz kommt. Durch VLSI-Integration sind inzwischen bessere Leistungsdaten und höhere Zuverlässigkeit entstanden. An dem Grundprinzip des proprietären, seit ca. 20 Jahren ausgetesteten Systems mit kooperativem Multitasking hat sich jedoch nichts geändert. Auf diese Plattform ist ein Interpreter aufgesetzt, eine um Sockets, spezielle E/As und Binärstringfunktionen sowie intelligentes Interface zum Webserver sowie SNMP, Modbus und cgi-Agents erweiterte Basic-Variante. Diverse E/As ermöglichen den Einsatz in verschiedenen Anwendungsbereichen, von Maschinensteuerungen bis zur Zutrittskontrolle. Mit einfachen Mitteln können Brücken zwischen der realen Welt und der vernetzten Datenwelt gebaut werden – für IT-Spezialisten mit SNMP/ Web-Support und für die Steuerungswelt mittels Modbus/ TCP (und damit OPC) Interfacing. Die MTELL-Basisanwendung (Rückmelden aller E/As) sowie einige ausgewählte Implementierungen von Protokollen sind im Source frei verfügbar. MTELL: Die Lösung ist mit gebräuchlichen Werkzeugen (PHP, Java, MySQL) aufgebaut und auf diversen Linux Derivaten sowie auf Windows lauffähig. Die MTELL-Datenschnittstelle zum Feldlevel (Barionet) ist offen und vollständig dokumentiert, HTTP/GET-basierend und damit mit anderen webfähigen Steuerungen einsetzbar. Ein kostenloser Betrieb für Versuchszwecke und nicht kommerzielle Anwendungen ist möglich. Die Kommunikation zwischen Barionet und MTELL läuft via HTTP/GET und einem auf dem Server aufgerufenem CGI/PHP-Script ab. Das Barionet identifiziert sich entweder mit der Mac-Adresse oder einer Projekt ID, optional mit einem Schlüssel. Anschließend liefert es Daten sowie einen eventuellen Alarmierauftrag im üblichen GET-Format an den Webserver. Der kann in dieser Kommunikation auch Stellkommandos an das Barionet zurück­schicken. Da die Verbindung immer vom Barionet aufgebaut wird, müssen auf der Remoteseite keine statischen IP-Adressen konfiguriert und typischerweise keine Router-Konfigurationen vorgenommen werden. Auch eine NAT-Brücke stellt kein Problem dar. Alternativ ist der Betrieb via GPRS möglich. Anwendungsbeispiel Mit MTELL lässt sich auf einfache Weise eine Effizienzerfassung und Dokumentation einer Solar-Warmwasseranlage implementieren. Hierzu wird ein Barionet an den von der Solaranlage vorhandenen Regler (der über eine serielle Schnittstelle verfügt) angeschlossen und das Protokoll implementiert. Die von dem Solarregler alle 30 Sekunden abgefragten Daten werden zunächst umgerechnet, ausgewertet und im Controller vorgehalten, sodass der Hausherr jederzeit mit dem Browser den aktuellen Zustand der Anlage ansehen kann. Ferner werden die erfassten Daten alle 15 Minuten via HTTP requests zu MTELL abgesetzt. Dieser Zeit­raum lässt sich über den MTELL-Server einstellen und wird von diesem dann an das Barionet übermittelt. Die erfassten Daten sind jederzeit auf der MTELL-Website grafisch und als Tabelle auswertbar. Einen Alarmzustand des Solarsystems meldet MTELL praktisch ohne Verzögerung an den Hausinhaber per E-Mail bzw. SMS. Das Demoprojekt ist auf der Website www.mtell.de unter dem Projektnamen \’Susenberg\‘, \’Sensor 1\‘ öffentlich zugänglich. \’Sensor 2\‘ im gleichen Projekt liefert die Temperaturdaten (aktueller Wert und Ventilstellung) diverser Zimmer des Hauses. Industrielle (kommerzielle) Anwendungen des Systems umfassen u.a. die Überwachung von dezentralisierten Photovoltaikanlagen, von Gefrierschränken sowie die Übermittlung der Laufzeiten und Verschleißdaten von Maschinen. Zusammenfassung