Wartung und Instandhaltung von infrastrukturseitigen Sensornetzwerken

Abstract

Verkehrssysteme werden in Zukunft durch das tendenziell steigende Verkehrsaufkommen immer stärkeren Belastungen ausgesetzt sein, was, ebenso wie die zunehmende Bedeutung von Umweltzielen, umfangreichere Maßnahmen zur Verkehrsoptimierung notwendig macht. Dafür werden aktuelle und historische Daten zur Verkehrssituation benötigt, welche durch Verkehrssensoren, am häufigsten durch Induktionsschleifendetektoren, erhoben werden. Um die Verfügbarkeit und den erforderlichen Qualitätsgrad der Verkehrsdaten gewährleisten zu können, sind adäquate Instandhaltungsstrategien erforderlich, die zum heutigen Zeitpunkt in dieser Ausprägung noch nicht existieren.<br />Um herauszufinden wie die aktuelle Situation in der Instandhaltungspraxis von Verkehrssensornetzwerken aussieht, wurde im Rahmen dieser Diplomarbeit eine Expertenbefragung durchgeführt, deren Ergebnisse unter anderem für eine Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) zum Prozess der Verkehrsdatenerhebung mittels Schleifendetektoren verwendet wurden. Durch die Analyse konnten die wichtigsten Aspekte für die Instandhaltung von Schleifendetektornetzwerken identifiziert und Verbesserungsmöglichkeiten zur heutigen Situation abgeleitet werden. Dies bildet die Grundlage für ein Instandhaltungskonzept, welches die heute verfolgte Ausfallbehebung um zusätzliche Maßnahmen erweitert und auf die Minimierung der Ausfallzeiten der Verkehrsdetektoren abzielt. Erreicht werden soll dies durch periodische Maßnahmen zur Reduktion von Schleifendefekten und ein Monitoring System, welches Methoden zur automatisierten Erkennung fehlerhafter Datensätze integriert. Voraussetzung für die Umsetzung dieser Strategie ist der Aufbau einer Wissensbasis mit gesammelten Informationen zu den Störungen und Fehlern von Verkehrsdetektoren.<br />

As traffic volume is steadily increasing, traffic systems will be highly stressed in future. Together with the growing importance of achieving environmental goals, this causes an increasing need for traffic optimization. Therefore current and historical traffic data is required, which is collected by sensors, most often by inductive loop detectors. To meet the requirements for availability and quality of traffic data, appropriate maintenance strategies have to be developed.<br />As part of this master thesis a survey was addressed to experts in order to determine the state of the art of maintenance of sensor networks. The findings of the survey where used to conduct a failure modes and effects analysis (FMEA) on the process of collecting traffic data with inductive loop detectors. As a result, it was possible to identify the most important aspects of loop detector maintenance and the potential improvements of current concepts. This provided the basis to develop an advanced maintenance strategy for sensor networks. The specified strategy aims at minimizing detector downtimes, by periodical maintenance activities in order to reduce loop failures and by the use of a monitoring system that integrates methods to indentify erroneous traffic data. The operation of a database, which stores information about sensor failures, is a precondition for the implementation of this strategy.