Gesellschaft für Geosystemanalyse

Startseite | Impressum | AGB's

Online-Systeme

Kabelverbindungen

zur Hardware-Übersicht

Die meisten Nortek-Geräte können sowohl autonom im Stand-Alone-Betrieb mit internen Datenspeichern sowie internen oder externen Batterien oder im Online-Betrieb eingesetzt werden. Im Online-Betrieb werden die Daten zu einer Empfangsstation bspw. an Land übertragen und sind kontinuierlich verfügbar. Für alle Arten von Online-Datenübertragung gilt:

  • Daten sind zu übertragen, bspw. an Land
  • Die Energieversorgung des Messgerätes ist zu sichern

Konzeptionell stellt eine Kabelverbindung die einfachste Lösung dar. Nortek verwendet große Sorgfalt darauf, Funktionalität und Dauerhaftigkeit der Kabelsysteme sicher zu stellen.
Es bestehen zwei Versionen der Nortek-Online-Kabel-Systeme. Die Basisausführung ist die finanziell günstigere Alternative, während für Langzeitbetriebe eine erweiterte Version für exponierte Einsatzorte vorgesehen ist.

 

Zusätzliche Sicherheit kann eine Backup-Lösung bringen, welche intern Datenaufzeichnung und -speicherung auch bei Unterbrechung der Kabelanbindung erlaubt. Obwohl Kabelverbindungen grundsätzlich einfach zu installieren sind, treten in der Praxis aufgrund von Beanspruchung und Verschleiß Probleme auf, deren Lösung langjährige Erfahrungen voraussetzt.

Basis-Version

Die Basis-Version enthält alle für Online-Kommunikationen notwendigen Komponenten. Das Gerät ist an ein 2 m langes Ansatzstück angeschlossen, welches wiederum mit dem Online-Kabel durch Ausformung verbunden ist. Um sicher zu stellen, dass der Instrumentenstecker sich nicht löst, ist eine geflochtene Schlaufe (Teil 0 in rechts stehender Abbildung) mit einer Zugfestigkeit von mehreren 100 kg mit dem Online-Kabel verknüpft und sollte mit dem Befestigungsrahmen des Gerätes verbunden werden.

 

Landseitig ist das Kabel an die Interface-Box (Teil 3) angeschlossen, welche die Versorgung mit 48 Volt Gleichstrom und die Kommunikation über RS-422 ermöglicht. Für eine Reduktion der Betriebsspannung befindet sich innerhalb des Instrumentes ein Spannungswandler. Es bestehen zwei Versionen, eine für den AWAC und eine für die weiteren Nortek-Geräte.

Erweiterte Version für exponierte Einsatzorte

Die erweiterte Version für exponiertere Anwendungen von Kabeln wurde unter Berücksichtigung auftretender Scheuer- und Schleibeanspruchungen entwickelt. Diese Ausführung ermöglicht, Teilsegmente des Kabels zu ersetzten. Weiterhin sollen mit dieser Lösung Beschädigungen etwa auch durch geschleppte Anker oder durch Fischereigeräte vermieden oder reduziert werden.

 

Zur Behebung von Schäden aufgrund permanenten Verschleißes wird ein segmentiertes Kabel mit Teilstücken und Unterwassersteckverbindungen empfohlen, welche von Tauchern ausgetauscht werden können (entsprechendes Werkzeug ist verfügbar). So können bspw. anstelle eines 1000-Meter-Kabels vier 250-m-Kabelstücke verwendet werden.

Für Fremdeinwirkungen, beispielsweise Verhaken und Schleppen infolge von Fischereiaktivitäten, wurde ein Zugentlastungsmechanismus entwickelt. Dieses toleriert eine Last bis 200 kg und löst ab dann eine Trennung der Unterwasserstecker aus, bevor die Stromversorgung von der Interfacebox automatisch unterbrochen wird. In den meisten Fällen bedeutet dies für einen erneuten Systemstart lediglich die Wiederherstellung der Steckerverbindung. Bei ungünstigem Verlauf müssen beschädigte Teilsegmente des Kabels ausgetauscht werden.

Teil 1 der oben stehenden Abbildung ist aus einem Kunststoff mit bekannter Bruchfestigkeit hergestellt und wird am Befestigungsrahmen angebracht. Es duldet eine Last von 200 kg bevor es zu einem kontrollierten Bruch kommt. Der Zug überträgt sich dann auf die Stecker (Teil 2), welche mit speziellen Plastikhalterungen versehen sind, die ebenfalls bei einer Last von 200 kg brechen. Die Steckverbindungen lösen sich, die Interface-Box (Teil 3) bemerkt den Kurzschluss und schaltet sich ab. Dieses Verfahren lässt sich zusätzlich zu dem hier abgebildeten AWAC auch für andere Nortek-Geräte verwenden.

Backup-Option

Für beide Ausführungen der Verkabelung können ergänzend Ersatz-Batterien und Datenspeicher vorgesehen werden, was bei Leitungsunterbrechungen Betrieb und Aufzeichnung weiter sicherstellt. Diese Option ist Teil der Standardgeräte und wird normalerweise für Stand-Alone-Einsätze verwendet. Die Interface-Box kombiniert mit dem im Gerät eingebauten Gleichstrom-Spannungswandler ist bei Verwendung von Batterien als Backup-System ebenfalls von Bedeutung, da so während des Normalbetriebs unnötiges Entleeren vermieden wird.

 

Online-Kabel

Das Nortek-Online-Kabel wurde entworfen um den rauhen Umweltbedingungen in Ozeanen zu widerstehen. Es ist robust, belastbar und leicht zu verwenden. Nortek empfiehlt dieses Kabel für alle längerfristigen Monitoring-Projekte. Das Kabel ist 6-adrig und verfügt über zwei AWG 18 Adern für die Stromversorgung und vier AWG 24 Adern für die RS422-Kommunikation. Der äußere Mantel ist ein verschleißfestes und flexibles Polyurethan-Kabel, welches insbesondere für Scheuer- und Schleifbeanspruchung entworfen wurde. Das Kabel hat eine Bruchfestigkeit von 700 kg, sollte aber nicht zum Heben verwendet werden. Unter Berücksichtigung der Gerätekonfiguration sind Kabellängen bis zu 3000 m möglich.

 

Interface-Box und Gleichstromwandler

Die Interface-Box wurde zum Betrieb von Nortek-Geräten über größere Kabelstrecken entworfen. Für Online-Systeme mit längeren Laufzeiten sind verschiedene Merkmale von Bedeutung.
Hauptfunktionen der Interface-Box stellen der Datentransfer über das RS422-Protokoll und die Stromversorgung dar. Sie kann mit Wechselstrom und Gleichstrom betrieben werden und PC-seitig ist die Kommunikation über USB- oder RS232-Schnittstellen möglich. Der Gleichstromeingang kann bei Anschluss einer externen Batterie auch für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung verwendet werden. Die Batteriespannung sollte dazu unter 14 Volt betragen. Eine Ladung der Batterie über die Interface-Box erfolgt nicht.

 
Interface-Box, elektrische Spezifikation Betrag / Einheit
Eingangs-Spannungsbereich, Wechselstrom 100-240 VAC, 50-60Hz
Eingangs-Spannungsbereich, Gleichstrom 10-18 VDC
Maximale Leistungsaufnahme über Wechselstrom- oder Gleichstromeingang 30W
Ausgangsspannung 48VDC
Maximale Ausgangs-Stromstärke 400mA
Ausgangs-Kurzschlussschutz Hiccup mode
Maximaldauer von Kabelbruch in Wasser bis Stromabschaltung 3s
Neustart nach Kabelbruch Aus-/Einschalten

Interner Gleichstromspannungswandler im Instrument

Gleichstromspannungswander in den Geräten reduzieren die Betriebsspannung auf 15 V. Es bestehen zwei Versionen, eine für den AWAC und eine für die Nortek-Geräte Aquadopp/Aquadopp-Profiler/Vector.

 
Interface-Box, elektrische Spezifikation Betrag / Einheit Bedingungen
Eingangs-Betriebsspannung 21-54VDC Kabelwiderstand < 1ohm
Basisspitzenstrom-Betrieb 320mA Maximum während d. Betriebs u. des Einschaltvorgangs
Schaltfrequenz 350kHz Typisch
Ausgangsspannung 15VDC +-5%
Ausgangs-Stromstärke, zeitkontinuierlich 0,5A Vin 48V, 1m Kabel
Ausgangs-Stromstärke, Impulsspitze 4,5A 100ms, 2Hz, Vin 48V, 1m Kabel
Ausgangs-Spannungsabfall während Impulsspitze 640mV 4,5A, 100ms, 2Hz, Vin 48V, 1m Kabel
Anlaufzeit 1,5sek Typisch
Abschaltzeit bei Überlast 1,3sek Typisch

Akustische Modems

zur Hardware-Übersicht

Das akustische Modem von Nortek ermöglicht kabellosen Datentransfer vom Gerät zur Wasseroberfläche.

Zielsetzung ist die Übertragung von Datenblocks eines Messereignisses, welches Strömungsprofile und Schätzwerte einer Reihe von Wellenmessungen ergibt. Die Daten werden dabei vom Nortek-Gerät gestreamt. Kommunikation in beide Richtungen wird NICHT unterstützt.

Unterschiedliche Umgebungsbedingungen im Wasser können die Zuverlässigkeit akustischer Modems beeinflussen. Die Hauptursachen für eine reduzierte Tonqualität sind:

 
  • Störungen durch andere akustische Instrumente in der gleichen Umgebung und Sendung auf gleicher Frequenz.
  • Mehrwegausbreitung, also gleichzeitiger Empfang des Signals aufgrund von Reflektionen von Grenzschichten.
  • Akustische Abschattung an Positionen ohne direkten Ausbreitungsweg zwischen den Modems. Vereinfacht ausgedrückt sind vertikale Kommunikation und kurze Distanzen vorteilhaft, bspw. von der Sohle zu eine Oberflächenboje oder zu einem Wasserfahrzeug und bei auf einander ausgerichteten Modems. Horizontale Kommunikation hingegen, insbesondere in flachem Wasser, wird mit zunehmender Entfernung zwischen den Modems anspruchsvoller (bspw. bei 10 m Wassertiefe und 500 m Entfernung).

Das Empfangsmodem an der Wasseroberfläche gewährleistet bei einer Positionierung wenige Meter unterhalb der Wasseroberfläche die beste Leistung, da Einträge an Luftblasen, welche akustische Energie absorbieren, dort abnehmen.

Empfehlenswert ist ein Kommunikationstest vor der Installation mit einem Abstand von 1 bis 2 Metern – entweder in Luft, im Labor oder in einem Tank. Das Nortek-Akustik-Modem enthält ein Benthos-OEM-Modem, einen ungerichteten Schallgeber und einen Gleichstromwandler, welcher den Betrieb über die Batterieversorgung der Nortek-Instrumente gestattet. Die Verwendung akustischer Modems ist nur mit dem AWAC inkl. eines ProLogs möglich. Vor dem Januar 2009 fertig gestellte AWACs benötigen einen Upgrade um den ProLog und akustische Modems unterstützen zu können.

Autonome Online-Systeme

zur Hardware-Übersicht


Das Nortek AOS bietet weltweit Zugang zu Strömungs- und Wellendaten in Ozeanen. Als Komplettlösung für Datenspeicherung beinhaltet es Stromversorgung vor Ort, Datenübertragung sowie die Darstellung von Daten im Internet. Besondere Voraussetzungen für die Inbetriebnahme bestehen nicht. Nach der Installation ist das System innerhalb von wenigen Minuten funktionsfähig und online.
Das AOS-System besteht aus:

 
  • einem vor Ort installierten Nortek-Instrument, welches an eine AOS-Schnittstelleneinheit angeschlossen ist.
  • einer batterieversorgten Schnittstelleneinheit, einem Controller, GPS sowie Sender und Empfänger für Iridium-Satelliten. Das witterungsbeständige und widerstandsfähige Gehäuse wurde sowohl unter polaren als auch feucht-warmen Klima-Bedingungen getestet.
  • einem von Nortek betriebenen Back-Office-Server zur Verwaltung der via Satellit übertragenen Daten.
  • einer web-basierten Lösung zur wahlweise eingeschränkten oder öffentlich zugänglichen Daten-Darstellung. Weiter ist Daten-Download für Speicherung oder Auswertung möglich. Die Vollständigkeit übertragener Daten wird überprüft um Konflikte mit Kostenbegrenzungen und eingeschränkten Transfermengen zu vermeiden.

Die Webseite bietet einfache und intuitive Nutzerschnittstellen. Schlüssel-Parameter werden graphisch dargestellt und historische Daten stehen zum Download zur Verfügung. Integrierte GPS-Positionen sowie Kartenfunktionalitäten helfen die Messeinheit zu lokalisieren. Die flexible Nutzerschnittstelle erlaubt maßgeschneiderte Präsentationen entsprechend des Bedarfs oder vorhandener Präferenzen.

Die Anzahl an Zellen und Übertragungsintervallen lassen sich auch nach erfolgter Installation von der Internetseite des Anwenders aus ändern. Ein Kostenrechner ist integriert und ermittelt die Schätzkosten für die jeweils gewählte Konfiguration. Jedes AOS-System verfügt über eine eindeutig zugeordnete Nummer, mittels derer nach erfolgtem Einloggen auf dem AOS-Webportal und Anmeldung der Geräte-ID sofortiger Zugang zu den auf dem Server abgelegten Daten besteht.

 

Kosten für Datenübertragung:

Die Kostenfaktoren für Online-Verbindungen mit dem AOS-System sind:

1. Fixkosten basierend auf gebuchtem Service und dem Iridium-Abonnement
2. Variabler Kostentarif in Abhängigkeit des Datenübertragungsvolumens

AOS-Anwendern wird mit Abschluss eines Abonnements des Nortek-Online-Dienstes Zugang zu den Daten ermöglicht. Der Zugangsstaus wird kontinuierlich abgefragt und ist auf der Web-Seite einsehbar. Ein Email-Dienst gewährleistet die Zustellung notwendiger Informationen zum aktuellen Stand des Abonnements.

Downloads / Zusatzinformationen

AOS Broschüre (PDF) [1.021 KB]

Online-Software

zur Hardware-Übersicht


Die Online-Software SeaState wurde für Küstenmonitoring von Strömungen und Wellen mittels Nortek-Instrumenten entwickelt. Die Daten werden in Echtzeit empfangen, prozessiert, aufgezeichnet und graphisch dargestellt.

SeaState 2.0 ist die Online-Software von Nortek für die Instrumente AWAC, Aquadopp Profiler und Continental. Die Geräte können sowohl Rohdaten als auch prozessierte Daten via Kabel oder Modems an Land übertragen. Die Windows-Software SeaState dient dabei der Erfassung aller Strömungs- und Wellendaten, welche empfangen, prozessiert, aufgezeichnet und graphisch dargestellt werden und somit wissenschaftlichen und technischen Anwendungen zur Verfügung stehen. Akzeptiert werden sowohl Rohdaten als auch Daten, welche mit dem von Nortek entwickelten internen Prozessor Prolog bereits prozessiert wurden. Die Software kann also für den AWAC mit und ohne ProLog-Ausstattung eingesetzt werden.

SeaState nutzt die standardmäßige Betriebssoftware zur Konfiguration des Instruments und startet die Datenerfassung. Es wurde für Konfigurationen mittels beidseitiger Kommunikation entwickelt.

Die einfach zu nutzende Software bietet weiter Möglichkeiten zum Export von Daten und Graphiken, welche automatisch auf einen FTP-Server exportiert und somit für die Integration in Internetanwendungen zur Verfügung gestellt werden können .

Download einer Demoversion von SeaState2

Systemanforderungen: Windows XP und spätere Versionen

 
© terra4 GmbH 2017