Die Entwicklung von Systemen zur Zustandsüberwachung findet durch das Konzept des Internets der Dinge neue Anstöße. Diese Arbeit befasst sich mit der Verwendung von Netzen aus Sensorknoten als Teil eines Zustandsüberwachungssystems im Rahmen der Industrie 4.0. Zunächst wird auf solche Sensornetze im Allgemeinen eingegangen. Anschließend erfolgt eine Darstellung der theoretischen Grundlagen der Zustandsüberwachung. Es werden einige relevante Funk- und Nachrichtenprotokolle zum Aufbau von kabellosen Sensornetzen und zur effizienten Kommunikation innerhalb deren vorgestellt. Darüber hinaus wird die Verwendung von RFID"=Technologie in Sensornetzen betrachtet. Vor diesem Hintergrund findet, auf Basis theoretischer Überlegungen, der Entwurf von Konzepte für ein Zustandsüberwachungssystem statt. Zuvor definierten Kriterien dienen als Grundlage für eine technische Bewertung der Konzepte. Um die Eignung ausgewählter Funkprotokolle sicherzustellen, findet eine Gegenüberstellung auf der Basis von Messungen im Feld statt. Im Anschluss erfolgt die Beschreibung einer praktischen Umsetzung eines Systems zur Zustandsüberwachung. Teile davon werden für einen Demonstrator in der Produktion eines Industriebetriebs verwendet. Abschließend werden Einschränkungen aufgezeigt und Ansätze zur Weiterentwicklung erläutert.
\chapter*{Abstract}
The development of systems for the monitoring of machines acquired new momentum through the concept of the internet of things. This thesis deals with the usage of sensor networks for the condition monitoring of machines in the framework of the Industry 4.0. To begin with, the principles of sensor networks and the theoretical foundations of condition monitoring are explained. Furthermore, relevant communication protocols for the deployment of wireless sensor networks as well as messaging protocols for an efficient communication are introduced. In addition, the usage of RFID"=Technology in sensor networks is considered. Against this background, concepts for a condition monitoring system are developed based on theoretical considerations. By means of previously defined technical criteria these are evaluated. To ensure the suitability of selected wireless communication protocols these are tested and compared. After this, a description of a practical implementation of a condition monitoring system takes place. Parts thereof are used for a demonstrator which is installed in an industrial plant. The work concludes with a summary of limitations of the system and proposals for further development.
%Erzeugt das Inhaltsverzeichnis (inkl. Link in der pdf-Datei)
\inhaltsverzeichnis
%%Abbildungs- und Tablellenverzeichnis, bei Bedarf
\listoffigures
\listoftables
%\lstlistoflistings
%%Erzeugen der Seite mit den Formelzeichen, bei Bedarf
Die Entwicklung von Systemen zur Zustandsüberwachung findet durch das Konzept des Internets der Dinge neue Anstöße. Diese Arbeit befasst sich mit der Verwendung von Netzen aus Sensorknoten als Teil eines Zustandsüberwachungssystems im Rahmen der Industrie 4.0. Zunächst wird auf solche Sensornetze im Allgemeinen eingegangen. Anschließend erfolgt eine Darstellung der theoretischen Grundlagen der Zustandsüberwachung. Es werden einige relevante Funk- und Nachrichtenprotokolle zum Aufbau von kabellosen Sensornetzen und zur effizienten Kommunikation innerhalb deren vorgestellt. Darüber hinaus wird die Verwendung von RFID"=Technologie in Sensornetzen betrachtet. Vor diesem Hintergrund findet, auf Basis theoretischer Überlegungen, der Entwurf von Konzepte für ein Zustandsüberwachungssystem statt. Zuvor definierten Kriterien dienen als Grundlage für eine technische Bewertung der Konzepte. Um die Eignung ausgewählter Funkprotokolle sicherzustellen, findet eine Gegenüberstellung auf der Basis von Messungen im Feld statt. Im Anschluss erfolgt die Beschreibung einer praktischen Umsetzung eines Systems zur Zustandsüberwachung. Teile davon werden für einen Demonstrator in der Produktion eines Industriebetriebs verwendet. Abschließend werden Einschränkungen aufgezeigt und Ansätze zur Weiterentwicklung erläutert.
\chapter*{Abstract}
The development of systems for the monitoring of machines acquired new momentum through the concept of the internet of things. This thesis deals with the usage of sensor networks for the condition monitoring of machines in the framework of the Industry 4.0. To begin with, the principles of sensor networks and the theoretical foundations of condition monitoring are explained. Furthermore, relevant communication protocols for the deployment of wireless sensor networks as well as messaging protocols for an efficient communication are introduced. In addition, the usage of RFID"=Technology in sensor networks is considered. Against this background, concepts for a condition monitoring system are developed based on theoretical considerations. By means of previously defined technical criteria these are evaluated. To ensure the suitability of selected wireless communication protocols these are tested and compared. After this, a description of a practical implementation of a condition monitoring system takes place. Parts thereof are used for a demonstrator which is installed in an industrial plant. The work concludes with a summary of limitations of the system and proposals for further development.
%Erzeugt das Inhaltsverzeichnis (inkl. Link in der pdf-Datei)
\inhaltsverzeichnis
%%Abbildungs- und Tablellenverzeichnis, bei Bedarf
\listoffigures
\listoftables
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%%Erzeugen der Seite mit den Formelzeichen, bei Bedarf
\acro{6LoWPAN}{IPv6 Over Low Power and Lossey Networks}
\acro{ISM-Band}[ISM"=Band]{Industrial, Scientific and Medical Band}
\acroplural{ISM-Band}[ISM"=Bänder]{Industrial, Scientific and Medical Bänder}
\acro{WSN}{Wireless Sensor Network}
\acro{WLAN}{Wireless Local Area Network}
\end{acronym}
%Schaltet auf arabische Seitenzahlen um.
\mainmatter
\chapter{Einleitung}
\label{chap:Ein}
Diesen Text müsst ihr euch in der *.tex"=Datei anschauen. Den hier, in Kapitel \ref{chap:Ein} werden einige Grundlegen Funktionen erklärt. In Kapitel \ref{chap:Gru} stehen dahingegen nur Unsinn.
\begin{description}
\item [Abkürzungen] Mit dem Package \enquote{acronym} könnte ihr Abkürzungen einführen und recht einfach verwenden. Zum Beispiel: \ac{WSN}. Dieses wird beim nächsten mal automatisch abgekürzt, \ac{WSN}. Es geht auch der Pluar: \ac{ISM-Band} und \acp{ISM-Band}.
\item [Quellen] Wenn ihr auf eine Quelle in eurem Quellenverzeichnis verweisen wollt, nutzt ihr \enquote{bibgerm}. Das sieht dann so aus \cite{decotignie2009many} oder so \cite{BOOT,michaeli1992einfuhrung}. Unten im Literaturverzeichnis werden dann die Quellen angezeigt. In der Regel werden nur Quellen angezeigt auf die ihr auch verwiesen habt. Hier wird eine *.bib"=Datei verwendet. Dafür gibt es spezielle Editoren, welche euch Arbeit abnehmen. Über \enquote{Google Scholar} lassen sich zu fast allen Quellen der entsprechende Bibtex"=Code laden.
\item[SI-Einheiten] Formeln sind eine Sache, Einheiten in \LaTeX eine andere. Mit dem Package \enquote{siunitx} könnte ihr recht komfortable SI"=Einheiten verwenden: \SI{60}{\kilo\bit\per\second} .
\acro{6LoWPAN}{IPv6 Over Low Power and Lossey Networks}
\acro{ISM-Band}[ISM"=Band]{Industrial, Scientific and Medical Band}
\acroplural{ISM-Band}[ISM"=Bänder]{Industrial, Scientific and Medical Bänder}
\acro{WSN}{Wireless Sensor Network}
\acro{WLAN}{Wireless Local Area Network}
\end{acronym}
%Schaltet auf arabische Seitenzahlen um.
\mainmatter
\chapter{Einleitung}
\label{chap:Ein}
Diesen Text müsst ihr euch in der *.tex"=Datei anschauen. Den hier, in Kapitel \ref{chap:Ein} werden einige Grundlegen Funktionen erklärt. In Kapitel \ref{chap:Gru} stehen dahingegen nur Unsinn.
\item [Abkürzungen] Mit dem Package \enquote{acronym} könnte ihr Abkürzungen einführen und recht einfach verwenden. Zum Beispiel: \ac{WSN}. Dieses wird beim nächsten mal automatisch abgekürzt, \ac{WSN}. Es geht auch der Pluar: \ac{ISM-Band} und \acp{ISM-Band}.
\item [Quellen] Wenn ihr auf eine Quelle in eurem Quellenverzeichnis verweisen wollt, nutzt ihr \enquote{bibgerm}. Das sieht dann so aus \cite{decotignie2009many} oder so \cite{BOOT,michaeli1992einfuhrung}. Unten im Literaturverzeichnis werden dann die Quellen angezeigt. In der Regel werden nur Quellen angezeigt auf die ihr auch verwiesen habt. Hier wird eine *.bib"=Datei verwendet. Dafür gibt es spezielle Editoren, welche euch Arbeit abnehmen. Über \enquote{Google Scholar} lassen sich zu fast allen Quellen der entsprechende Bibtex"=Code laden.
\item[SI-Einheiten] Formeln sind eine Sache, Einheiten in \LaTeX eine andere. Mit dem Package \enquote{siunitx} könnte ihr recht komfortable SI"=Einheiten verwenden: \SI{60}{\kilo\bit\per\second} .
\end{description}
Für mehr Infos zu den einzelnen Packages, müsst ihr euch die jeweiligen Beschreibungen anschauen.
\chapter{Grundlagen}
\label{chap:Gru}
\section{Die Wissenschaft der \ldots}
Dies ist ein Blindtext.
Bitte beachten Sie den weiteren Inhalt dieses Textes nicht.
Es handelt sich tatsächlich, so war mir Gott helfe, nur um einen Blindtext.
Ja ja, ich merke schon, Sie können es wohl nicht lassen.
Na gut, dann erzähle ich jetzt einen Witz: Wie viele Blondinen braucht man, um eine Glühbirne zu wechseln? Fünf, eine, die die Glühbirne hält, und vier, die das Zimmer drehen.
Soso, jetzt lachen Sie auch noch, wo ich doch ausdrücklich darauf hingewiesen hatte, den Text überhaupt nicht weiter zu lesen.
Bitte beachten Sie den weiteren Inhalt dieses Textes nicht.
Es handelt sich tatsächlich, so war mir Gott helfe, nur um einen Blindtext.
Ja ja, ich merke schon, Sie können es wohl nicht lassen.
Na gut, dann erzähle ich jetzt einen Witz: Wie viele Blondinen braucht man, um eine Glühbirne zu wechseln? Fünf, eine, die die Glühbirne hält, und vier, die das Zimmer drehen.
Soso, jetzt lachen Sie auch noch, wo ich doch ausdrücklich darauf hingewiesen hatte, den Text überhaupt nicht weiter zu lesen.
% Anhang (schaltet auf alphanummerische Kapitelnummerierung um)
\appendix
\chapter{Dies}
\section{Herleitung von Dies}
\chapter{Grundlagen}
\label{chap:Gru}
\section{Die Wissenschaft der \ldots}
Dies ist ein Blindtext.
Bitte beachten Sie den weiteren Inhalt dieses Textes nicht.
Es handelt sich tatsächlich, so war mir Gott helfe, nur um einen Blindtext.
Ja ja, ich merke schon, Sie können es wohl nicht lassen.
Na gut, dann erzähle ich jetzt einen Witz: Wie viele Blondinen braucht man, um eine Glühbirne zu wechseln? Fünf, eine, die die Glühbirne hält, und vier, die das Zimmer drehen.
Soso, jetzt lachen Sie auch noch, wo ich doch ausdrücklich darauf hingewiesen hatte, den Text überhaupt nicht weiter zu lesen.
Bitte beachten Sie den weiteren Inhalt dieses Textes nicht.
Es handelt sich tatsächlich, so war mir Gott helfe, nur um einen Blindtext.
Ja ja, ich merke schon, Sie können es wohl nicht lassen.
Na gut, dann erzähle ich jetzt einen Witz: Wie viele Blondinen braucht man, um eine Glühbirne zu wechseln? Fünf, eine, die die Glühbirne hält, und vier, die das Zimmer drehen.
Soso, jetzt lachen Sie auch noch, wo ich doch ausdrücklich darauf hingewiesen hatte, den Text überhaupt nicht weiter zu lesen.
