Beim Einsatz mobiler Betonpumpen entstehen durch plötzliche Druckanstiege erhebliche Sicherheits- und Kostenrisiken. Eine neu entwickelte IoT-Lösung ermöglicht die kontinuierliche Überwachung kritischer Leitungsparameter und unterstützt die Früherkennung von Störungen. So lassen sich Ausfälle vermeiden, der Betrieb optimieren und die Arbeitssicherheit verbessern.
Experte dafür ist die Perinet GmbH, die auf Basis von Standards eine durchgängige Infrastruktur von der Feldebene bis zur IT (auch in der Cloud) verwirklicht. Sie bietet damit eine direkte, smarte und sichere Anbindung von Sensoren und Aktoren an Cloud, Internet und Firmen-IT.
Die Herausforderung: Gefahren durch Überdruck in Betonpumpen
Beim Gießen eines Fundaments, dem Bau von Deckenplatten oder dem Ausgießen großer Bodenflächen nutzen Bauunternehmen flüssigen Frischbeton. Er ist ein zeitkritisches und empfindliches Material, das direkt nach der Anlieferung verarbeitet werden muss. Baufirmen nutzen dafür mobile Betonpumpen, die Frischbeton gezielt auch in schwer zugängliche Bereiche der Baustelle fördern.
Dabei kann es zu kritischen Situationen kommen, wenn sich Blockaden in den Förderleitungen bilden, zum Beispiel durch zu schnellen Materialfluss, zu hohe Viskosität des Betons oder Fremdkörper in der Leitung. In solchen Fällen baut sich in kurzer Zeit ein hoher Leitungsdruck auf, der sich schlagartig entladen kann. Deshalb ist es hier eine Drucküberwachung der Betonpumpen notwendig.
Neben der Gefährdung von Personen und Maschinen entstehen wirtschaftliche Schäden durch Bauverzögerungen, Reparaturkosten und den Verlust von Frischbeton, der nur eingeschränkt verarbeitet werden kann. Darüber hinaus beeinflussen unvorhergesehene Störungen die Zeitplanung und erhöhen den Koordinationsaufwand auf der Baustelle.
Ein Hersteller von Baumaschinen suchte daher nach einer robusten, mobil einsetzbaren und zuverlässigen Lösung zur Drucküberwachung von Betonpumpen. Ziel war die frühzeitige Erkennung von Überdrucksituationen, um Sicherheitsrisiken zu minimieren und gleichzeitig Stillstände zu vermeiden. Zusammen mit Partnerunternehmen hat Perinet eine Lösung entwickelt, mit der eine Drucküberwachung der Betonpumpen umgesetzt werden kann.
Herausforderungen im Überblick
- Frischbeton muss ohne Verzögerung verarbeitet werden.
- Blockaden in Förderleitungen verursachen gefährliche Druckspitzen.
- Unfälle und Ausfälle führen zu hohen Kosten und Zeitverlust.
- Fehlende Transparenz erschwert die Überwachung von Maschinendaten.
Die Lösung: Zielgerichtete Lösung mit IoT-Komponenten
Die frühzeitige Erkennung von Überdrucksituationen senkt Sicherheitsrisiken und vermeidet Stillstände. Perinet hat die Anwendung mit dem HUCKEPACK-System umgesetzt, das kontinuierlich Fahrzeugdaten wie den Hydraulikdruck auswertet. Im Unterschied zu herkömmlichen Lösungen basiert es auf einer durchgängigen digitalen Sensorik mit Edge-Computing-Funktionalität und einer Echtzeit-Datenverarbeitung direkt im Fahrzeug.
Frühzeitige Erkennung von Störungen
Das HUCKEPACK-System ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Blockierungen, bevor sie kritische Ausmaße annehmen. Darüber hinaus ermöglicht es die Integration in bestehende Betriebsprozesse und schafft damit die Voraussetzung für ein umfassendes Wartungs- und Diagnosesystem zur Drucküberwachung bei Betonpumpen.
Die Übertragung der Messwerte erfolgt über Single Pair Ethernet (SPE), das eine besonders einfache Verkabelung und eine zuverlässige Datenübertragung über lange Strecken bei gleichzeitig hoher Übertragungsgeschwindigkeit ermöglicht. Die Daten werden von Edge-Devices erfasst und lokal gespeichert. So bleiben sie auch bei eingeschränkter Netzverbindung sofort verfügbar.
Kritische Druckanstiege führen zu Alarmen, die sowohl optisch angezeigt als auch an die Kontrollzentrale übermittelt werden. Die gesamte Kommunikation ist TLS-verschlüsselt, was eine hohe Datensicherheit gewährleistet. Das System arbeitet vollkommen autark und kann ohne größeren Installationsaufwand in neue und bestehende Fahrzeuge integriert werden. Die Stromversorgung erfolgt über die Fahrzeugbatterie. Dadurch verringert sich der Aufwand für Verkabelung und Montage.
Technische Basis und Systemkomponenten
Das System zur Drucküberwachung bei Betonpumpen besteht aus zwei Komponenten: periNODE-Adapter erfassen den Leitungsdruck über direkt an der Hydraulik. Die Daten werden an einen periMICA Edge Computer übertragen, der sie lokal speichert und in einem webbasierten Dashboard visualisiert.
Der periNODE Smart Adapter integriert Sensoren und Aktoren nahtlos in eine bestehende IT-Infrastruktur. Als intelligenter Adapter verwandelt er passive Sensoren und Aktoren in aktive Netzwerkteilnehmer, die direkt über Single Pair Ethernet (SPE) mit Ihren IT-Systemen kommunizieren können. Er eignet sich für eine Vielzahl von IoT- und IIoT-Anwendungsfällen in Industrieumgebungen mit dem MQTT-Protokoll.
Der periMICA Edge Computer ist eine Plattform mit einem flexiblen, modularen Ansatz. Aus einem Baukasten-System können je nach Anwendung unterschiedliche Hardware-Module und Software-Apps kombiniert und mit eigenen Hard- und Software-Elementen erweitert werden. Dies ermöglicht eine maßgeschneiderte Lösung für alle Anforderungen.
Durch die Verwendung von Single Pair Ethernet lassen sich höhere Abtastraten erzielen, was die Qualität und Aussagekraft der Messdaten deutlich verbessert. Auch unter rauen Einsatzbedingungen wie starken Erschütterungen, Staubbelastung oder extremen Temperaturen bleibt die Funktion erhalten, was zu einer höheren Betriebskontinuität beiträgt. Zudem entfallen aufwendige Schutzgehäuse, da die Systemkomponenten mechanisch robust sind.
Erweiterbarkeit und Cloud-Anbindung
Die gesammelten Zustandsdaten gehen über ein Mobilfunk-Gateway in eine Cloud-Datenbank, wo sie Langzeitanalysen ermöglichen. Durch die konsistente Datenspeicherung wird eine lückenlose Dokumentation der Pumpentätigkeit erreicht – für den Vergleich von historischen mit aktuellen Daten.
Das hilft, Ausfälle zu vermeiden und erhöht die Zuverlässigkeit der Betonpumpen. So ermöglicht es die frühzeitige Erkennung ineffizienter Betriebsphasen, z.B. bei häufigem An- und Abschalten der Pumpen, und trägt zur Senkung des Energieverbrauchs bei.
Unternehmen erkennen damit außerdem Muster für typische Verschleißprozesse oder Betriebsschwankungen. Ihre Auswertung erlaubt eine fortlaufende Verbesserung der Wartungsstrategien und eine genauere Abstimmung der Wartungsintervalle. So werden Erkenntnisse für die vorbeugende Instandhaltung und die Betriebsoptimierung gewonnen.
Das Ergebnis: Erkenntnisse aus dem Praxiseinsatz
Die Kombination aus einfacher Integration, robuster Technik und hoher Datensicherheit macht die Lösung zu einer wirtschaftlich attraktiven Option. Die Grundkonfiguration pro Fahrzeug kostet weniger als ein einzelner Schadensfall. Auch kleinere Unternehmen mit überschaubaren Fuhrparks profitieren deshalb von mehr Sicherheit und weniger Ausfallzeiten.
Die eingesetzte Technologie gilt als führend auf dem Markt und eröffnet Anwendungen in weiteren Branchen wie der Zellstoff- und Papierindustrie, der Wasserwirtschaft sowie dem Fahrzeugbau. Das Projekt zeigt, wie eine gezielte IoT-Integration Sicherheitsrisiken reduziert und Betriebsabläufe optimiert.
Langfristig trägt das System zur Entwicklung datenbasierter Servicemodelle bei. Ein Beispiel sind zustandsorientierte Wartungspläne: Das System analysiert die Einsatzdauer und Belastung einzelner Komponenten automatisch und schlägt Wartungstermine vorausschauend vor.
Ergebnisse im Überblick
- Frühzeitige Warnung bei kritischen Druckwerten.
- Nahtlose Integration in neue und bestehende Fahrzeuge.
- Erhöhte Betriebssicherheit bei geringem Installationsaufwand.
- Langfristige Optimierung von Wartungsprozessen möglich.
