BulkID

Im Rahmen des Projekts BulkID wurde am Institut für Fördertechnik und Logistik ein System zur Überwachung von Schüttgut entwickelt. Insbesondere beim Einsatz in Getreidelagerstätten bietet es die Möglichkeit, Anzeichen auf Schädlingsbefall oder mikrobiellen Verderb des Getreides frühzeitig zu erkennen und Getreideverluste zu minimieren.

Im Jahr 2015 sind schätzungsweise anderthalb Millionen Tonnen Getreide mit einem Wert von 225 Millionen Euro durch Schädlingsbefall und mikrobiellen Verderb verloren gegangen, das entspricht 2,9 % der damaligen Getreideernte in Deutschland. In Silos lassen sich Messgehänge an den Silowänden anbringen. In Flachlagern ist eine verbreitete Methode die Verwendung von Stechsonden, die in das Getreide eingebracht werden. Mit Längen von über 12 Meter sind diese aber aufwendig zu handhaben. An dieser Stelle setzt das Projekt BulkID an, um ein System zu entwickeln, dass die Überwachung von Flachlagern vereinfacht und automatisiert.

Das Projektziel war zum einen die Entwicklung eines Experimentalprototyps eines Sensorsystems, das in das Schüttgut eingebracht wird und über die gesamte Lagerdauer in diesem verbleibt. Anders als bei Stechsonden sollte es sich hier um einzelne Sensoreinheiten handeln, die mit Stromversorgung, Mikrocontroller und Sensorik vollständig im Getreide versenkt werden. Regelmäßig erfasste Messdaten, beispielsweise die Temperatur des umgebenden Getreides, werden durch drahtlose Kommunikation übertragen. Zum anderen wurden Konzepte für die Verteilung und konkrete Einbringung der Sensoreinheiten in das Schüttgut sowie für deren Entnahme entwickelt.

Zur Entwicklung der Sensoreinheiten wurde zunächst eine Kommunikationsstrategie erarbeitet sowie ein entsprechendes Kommunikationsprotokoll ausgewählt. Der wichtigste Aspekt ist hier die Mesh-Fähigkeit des Netzwerks, so dass Daten von tief im Schüttgut versenkten Sensoreinheiten robust übertragen werden können, auch wenn keine Direktverbindung zum Zentralrechner außerhalb des Schüttguts etabliert werden kann. Ausgehend von der Kommunikationsstrategie wurden Hardware-Komponenten ausgewählt, darunter Mikrocontroller, Funkmodul, Antenne, Akku und Sensoren sowie ein geeignetes Gehäuse entworfen. Der entwickelte Experimentalprototyp wurde sowohl am IFT in Reichweitentests als auch in einem Getreideflachlager erprobt und konnte erfolgreich Temperatur- und CO₂-Messwerte aufnehmen und drahtlos nach außen übermitteln.

Die Verteilung der entwickelten Sensoreinheiten im Schüttgut wurde in Simulationen untersucht, um für eine bestimmte Getreidemenge beispielsweise die erforderliche Anzahl und Positionierung der Sensoreinheiten festzulegen. Die Simulationsergebnisse wurden darüber hinaus hinsichtlich der Robustheit von Kommunikation und messtechnischer Abdeckung verglichen und bewertet. 

Auf Basis dieser Ergebnisse sind Empfehlungen zur Verteilung der Sensoreinheiten im Getreide sowie Lösungen für die technische Umsetzung der Einbringung und Entnahme erarbeitet worden.

Die Vorgehensweise und die Ergebnisse können im Detail dem Abschlussbericht des Forschungsprojektes entnommen werden.