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Temperaturüberwachung, überall, vernetzt und kostengünstig? Diese eierlegende Wollmilchsau will Sigfox erreichen und setzt dabei auf eine Funkübertragung im weltweit lizenzfreien Ultra-Schmalband.

 

Die Unterbrechung von Kühlketten verringert die Qualität und Haltbarkeitsdauer verderblicher Waren. Überwacht man sie konstant über IoT-angebundene Clouds, ist man stets informiert, erfüllt alle Dokumentationsanforderungen und kann sogar präventiv eingreifen. Doch eine solche Lösung ist bisher primär nur in Kühlfahrzeugen im Einsatz. Sie sind ohnehin oft mit GPS-System ausgestattet und über Mobilfunkanbindung für das Flottenmanagement mit den Zentralen verbunden. Somit kann man auch Temperaturwerte aus dem Kühlfahrzeug übermitteln. Was, wenn man Kühlbehälter in ganz normalen LKW auf der letzten Meile mit oder gar ganz ohne Trockeneis transportiert, um beispielsweise Bäckereifilialen in sogenannten Cooltainern mit Torten zu beliefern oder wenn Privatpersonen ihre Lebensmittel im Internet kaufen? Man kann ja nicht in jeden Behälter oder gar jeder Kühltheke ein Mobilfunkmodem einbauen. Es wäre extrem aufwendig, zum einen die Systeme immer wieder neu aufzuladen und zum anderen die Sim-Karten und Tarife der unzähligen Devices zu verwalten. Ganz zu schweigen von den Roaminggebühren bei einer globalen Frischelogistik oder Kosten für eine Satellitenverbindung bei Offshore-Kühlcontainern. Hinzu kommen auch noch die Anschaffungskosten pro Device; bei mobilfunkangebundenen Geräten muss dabei auch die Sim-Karte und der Sim-Karten-Leser bezahlt werden.

 

Kosten für die IoT Anbindung müssen sinken!

Aus all diesen Kostengründen gibt es bislang keine kleinen Temperatursensoren zu bezahlbaren Preisen, die man überall hinlegen und montieren kann, und die dann beispielsweise alle zehn Minuten neue Messwerte – bei Bedarf auch mit Geolokalisierung – an zentrale Clouds übermitteln. Es ist im Gaststättengewerbe vielmehr noch üblich, händisch Listen zu führen, um den Dokumentationsanforderungen der HACCP-Regelwerke zu entsprechen. Und will man eine wirklich sichere Information haben, ob ein Gut richtig gelagert und transportiert wurde, kommen farbverändernde Smart Labels zum Einsatz. Diese signalisieren dem Empfänger aber erst im Nachhinein, ob Grenztemperaturen überschritten wurden. Also erst dann, wenn das Kind schon in den Brunnen gefallen ist. Gleiches gilt für Temperatur-Datenlogger. Auch sie bieten nur die Dokumentation. Nicht aber das kontinuierliche Monitoring über zentrale Überwachungssysteme.

 

GSM-Temperaturwächter sehr teuer

Gut. Es gibt selbstverständlich schon GSM-Temperaturwächter. Doch es lohnt sich nur für hochwertige Applikationen, hunderte Euro dafür anzulegen, einen Mobilfunkvertrag abschließen und jedes Jahr die Batterie zu wechseln. Fraglich ist zudem, ob dann im Kühlraum die Netzanbindung auch funktioniert, denn diese sind oft hermetisch abgeschlossen. Anders herum will man bei stationären Systemen auch keine Kabel verlegen oder zusätzliche Gateways nutzen. Maximal W-Lan Anbindung wäre ok. Doch reicht dieses Netz bis ins Kühlhaus hinein? Ein überall funktionierendes nahtloses und drahtloses Online-Monitoring muss also nicht nur deutlich günstiger werden, sondern auch gleichzeitig Deep Indoor tauglich sein. Ein IoT-angebundener Smart Sensor muss zudem einfach an jede Palette genagelt und in jeden Behälter gelegt werden können. Zudem sollte er in der Kühlkette nicht nur über LKW- sondern auch Landesgrenzen hinweg arbeiten und selbst in Kühlhäusern und Kühltheken zentral online überwacht werden können. Eine Sendungsverfolgung XXL ist also gefordert, mit der man nicht nur das Erreichen von Gates tracken kann, sondern die Position und Temperatur zu jeder Zeit erfasst und so die Frischelogistik jederzeit optimieren kann.

Sendungsverfolgung XXL – mit Temperaturmessung

Das Sigfox Netz, das sich derzeit weltweit im Ausbau befindet und das in Deutschland bereits eine Netzabdeckung von über 86 Prozent erreicht hat, hat es sich zur Aufgabe gemacht, genau diese Herausforderungen zu meisten. Das Ziel ist, eine wirklich bezahlbare IoT-Connectivity von Sensoren und Aktuatoren zu ermöglichen, die weltweit einsetzbar ist und die extrem lange Batteriestandzeiten ermöglichen. Angewandt auf die Frischelogistik sind das Temperatursensoren mit und ohne Geolokalisierung, die eine Batteriestandzeit von bis zu zehn Jahren und länger haben können, sodass man sie quasi so einsetzen kann wie normale Thermometer in der Kühltheke. Der einzige Unterschied ist, dass diese nicht die Temperatur vor Ort am Gerät anzeigen müssen. Die Daten werden vielmehr in einer Cloud geloggt und können so über Smartphones oder jedes andere Device, das sich mit dem Internet verbinden kann, abgerufen werden. Von der Cloud aus kann man dann zudem auch automatisch Alarme versenden, beispielsweise SMS, um in Echtzeit Informationen erhalten. So erfährt man auch, ob die Kühlraumtür mal wieder offen gelassen wurde oder man den LKW möglicherweise aus der Sonne stellen sollte. Lebensmittel- und Pharmahersteller, die für ihre Kühllogistik entsprechende Logistikdienstleister einsetzen, müssen sich auch nicht auf die Speditionsangaben verlassen, sondern können die Temperatur ihrer Waren auf Gebindelevel überwachen. Da zudem alle Daten in der Cloud gespeichert werden können, lassen sich über längere Zeit auch Big Data sammeln und auswerten, um Muster zu erkennen und etwaige Schwachstellen bei Produktdesign, Warenhandhabung oder Transportmitteln aufzudecken.

 

Komfortabel und kostengünstig

Warum ist das Sigfox-Netz aber so günstig? Es verwendet das weltweit lizenzfreie Ultra-Schmalband – in Deutschland liegt das im Frequenzbereich zwischen 868,13 und 869,525 MHz. Insofern mussten die weltweiten Betreiber dieses Netzes keine Lizenzen ersteigern. Das Netz selbst benötigt auch nicht so viele Basisstationen wie Mobilfunknetze. Die Zellen erreichen in Städten eine Reichweite von 3 bis 5 Kilometern auch durch Wände hindurch und bis in den tiefsten Keller, über Land steigt die Reichweite auf rund 30 bis 50 Kilometer. Über See hat man schon tausend Kilometer und mehr gemessen, sodass man bei entsprechendem Netzausbau zukünftig vielleicht auch Offshore-Kühlcontainer live mit Sigfox tracken kann.

Nur rund 2 Euro für das Funkmodul

Zudem ist auch die Verbindung zu den Sigfox Basisstationen weniger komplex, da es keinen Handshake gibt und gesendete Daten ähnlich wie mit einem Radioteleskop empfangen werden. Dadurch fallen auch die Anforderungen an die Funkmodullogik für die smarten Temperaturwächter entsprechend niedriger aus, sodass sie aktuell schon für rund 2 Euro zu haben sind. Mit zunehmendem Ausbau des Netzes werden die Kosten noch weiter sinken. Verbindungsentgelte muss der Anwender zudem nicht beim Netzbetreiber bezahlen. Er zahlt vielmehr den Preis für sein Device und die Bereitstellung der Cloud App. Lediglich der Devicehersteller bezahlt die Kosten für sein Device bereits beim Kauf der ID des Devices. Alles kann also auf einen schlanken, kostengünstigen Betrieb solcher Services ausgelegt werden.

 

Auch Einmalverbindungen für Gebinde

Es wird sogar eine Sigfox-Logik verfügbar, die einzig beim Öffnen eines Gebindes eine Meldung absetzen kann. Also Einmalverbindungen zum Internet der Dinge für Einwegdevices wie Umverpackungen. Und diese Verbindungslogik zum Sigfox Netz soll dann nur noch Cents anstelle von Euros kosten. Das Sigfox-Netz ermöglicht also viele neue nützliche Services, beispielsweise auch Nachbevorratungsstrategien für Verpackungseinheiten in Großküchen, bei denen gewisse Mindestbestände immer bevorratet werden und deren Inventur und Lagerbestückung nun vom Hersteller übernommen werden kann. Das Schlagwort hierfür ist Vendor-Managed Inventory und solche Maßnahmen werden ergriffen, um Supply Chains insgesamt zu optimieren. Das alles führt zu einer erhöhten Produktivität durch weniger Verderb und Ausschuss. Grund genug, sich diese Technologie genauer anzuschauen und passende Lieferanten für die eigene Frischelogistik zu evaluieren.◂
Klaus Hoffmann

 

Stromverbrauch runter, Betriebszeit rauf
Warum haben Sigfox-befähigte IoT-Sensoren einen so geringen Batterieverbrauch, dass sie Batterielaufzeiten von zehn Jahren und mehr erreichen können, wenn sie auf der anderen Seite eine solch hohe Reichweite haben und auch Deep Indoor tauglich sind? Die meiste Zeit ist ihr Funkmodul im Tiefschlaf und kommuniziert nicht mit dem Netz. Es sendet nur bei Bedarf oder bis zu 140 mal pro Tag und kann bis zu vier Nachrichten zurück erhalten. Das spart deutlich Strom gegenüber Lösungen, die konstant mit dem Mobilfunknetz verbunden sind. Ein Verbindungsaufbau ist auch nicht erforderlich. Genauso wenig wie ein Handshake zum Wechsel der Zellen erforderlich ist. Es wird einfach gesendet und die im Umfeld befindlichen Basisstationen des Netzes empfangen alles, was gesendet wird. Das spart zusätzlich Sendezeit und damit Strom.

 

Unser Autor…
Klaus Hoffmann ist Key Account Manager bei Sigfox Germany, München.