Füllstandsüberwachung mit LoRaWAN

Wie viel Wasser ist noch im Tank? Muss der Behälter bereits geleert werden? Ein Füllstandssensor kann solche Fragen beantworten, ohne dass jemand regelmäßig vor Ort abliest. LoRaWAN übernimmt die Übertragung der Messwerte. Wie gut der Füllstand erfasst wird, hängt vom Messverfahren und der Einbausituation ab.

Was ein LoRaWAN-Füllstandssensor tatsächlich misst

Je nach Gerät entsteht zunächst ein Abstand, ein Druckwert oder ein Schaltzustand. Daraus wird der Füllstand abgeleitet. Liter oder Prozent Füllung kommen häufig erst durch eine zusätzliche Umrechnung zustande. Bei einem liegenden zylindrischen Tank entspricht ein Anstieg um zehn Zentimeter beispielsweise nicht in jeder Höhe derselben zusätzlichen Literzahl.

Bei Radar beschreibt Endress+Hauser das Messprinzip über die Laufzeit des reflektierten Signals. Für die Auswertung muss die Messanordnung bekannt sein. Das Funkprotokoll bestimmt weder den geeigneten Sensor noch dessen Genauigkeit. Auch Fehlerkorrektur beim Funk und eine angepasste Datenrate machen einen falsch montierten Messaufnehmer nicht genauer.

Wie man LoRaWAN zur Überwachung von Füllständen einsetzt

Der Sensor oder angeschlossene Funkknoten sendet seinen Wert an ein Gateway. Von dort gelangt die Nachricht über eine IP-Verbindung zu Netzwerk- und Anwendungsserver. Ein zusätzlicher WLAN-Access-Point ist dafür nicht grundsätzlich erforderlich: Der Gateway-Backhaul kann beispielsweise Ethernet oder Mobilfunk nutzen. Die Netzarchitektur zeigt diese Rollen.

Die Aktivierung wird nach Geräte- und Netzvorgabe eingerichtet. OTAA und ABP unterscheiden sich bei Anmeldung und Schlüsselbereitstellung. Die Schlüssel werden nicht pauschal von einem WLAN-Zugangspunkt erzeugt. Für den Anwender sind vor allem geschützte Schlüssel, eine eindeutige Gerätezuordnung und ein passender Decoder wichtig.

Tankfüllstand richtig in Liter oder Prozent umrechnen

Dokumentieren Sie Messhöhe, Nullpunkt, nutzbaren Bereich und Behälterform. Ein Abstandssensor misst meist von oben bis zur Oberfläche; ein größerer Abstand bedeutet dann einen niedrigeren Füllstand. Die Anwendung muss dieses Verhältnis richtig umsetzen. Prüfen Sie die Anzeige an nachvollziehbaren Referenzständen.

Unterscheiden Sie außerdem zwischen Nennvolumen und tatsächlich nutzbarem Volumen. Ein Behälter, der nicht vollständig entleert werden kann, enthält eine Restmenge. Bei unregelmäßiger Geometrie kann eine vom Betreiber oder Hersteller bereitgestellte Kennlinie nötig sein. Ein bloßes Multiplizieren der Füllhöhe mit einem beliebigen Faktor reicht dann nicht.

Wann soll die Anwendung melden?

Für die Nachbestellung eines Vorrats ist eine andere Aktualität nötig als für einen schnell steigenden Pegel. Legen Sie fest, wie alt ein Wert sein darf und wie eine fehlende Meldung angezeigt wird. Eine Hysterese oder Mindestdauer kann verhindern, dass schwankende Messwerte ständig neue Benachrichtigungen auslösen.

Ein typischer Ablauf lautet: Füllstand sinkt unter den festgelegten Bereich, die zuständige Person erhält eine Meldung, bestätigt sie und veranlasst die Nachfüllung. Bleibt eine Rückmeldung aus, braucht es einen weiteren Kontaktweg. Diese organisatorische Kette ist nicht Bestandteil des Funks.

Warum LoRaWAN – und wo liegen die Grenzen?

LoRaWAN kann bei verteilten Messstellen den Aufwand für Datenleitungen reduzieren. Entscheidend sind erreichbarer Funk, geeignete Stromversorgung und überschaubare Nachrichtenmengen. Bei sicherheitsrelevanter Überfüllsicherung oder zwingend schneller Abschaltung muss die dafür geeignete Schutzfunktion gesondert geplant und nachgewiesen werden. Eine zusätzliche Füllstandsanzeige darf deren Verfügbarkeit nicht nur voraussetzen.