Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IISDas Forschungsprojekt ALERT vereint mehrere Schlüsseltechnologien, um wartungsfreie, energieeffiziente Funksensoren für industrielle Anwendungen zu entwickeln.
Im Mittelpunkt steht die Kombination von intelligenter Datenverarbeitung, innovativer Energieversorgung und flexibler Kommunikationstechnik – abgestimmt auf die Anforderungen moderner Industrieanlagen.
Manager or Industrial engineer working and control robotic with industry factory and network connection automation robot arm by tablet. AI, Artificial intelligence.
© Adobe Stock / KPs Photography - stock.adobe.com
Technologien im Projekt ALERT
Energy Harvesting
Ein zentrales Element von ALERT ist Energy-Harvesting, also die Energiegewinnung aus Umgebungsquellen. Speziell entwickelte Energy-Harvesting-Module nutzen Vibrationen und Schallwellen, um den Sensorknoten zuverlässig mit Strom zu versorgen. In Verbindung mit optimierten Powermanagement-ICs werden selbst kleinste Energiemengen effizient gespeichert und verteilt.
Powermanagement-ICs sind Mikrochips, die den Energiefluss innerhalb eines Systems steuern. Im Projekt ALERT sorgen sie dafür, dass selbst kleinste Mengen gewonnener Energie effizient genutzt werden können.
Edge AI - Intelligenz direkt im Sensor
Die im Projekt eingesetzte Edge AI-Technologie analysiert Sensordaten unmittelbar am Ort der Messung. Dadurch wird die Datenmenge stark reduziert, Übertragungen werden energieeffizienter, und Reaktionszeiten bleiben minimal. Ein besonderer Fokus liegt auf On-Device Training, sodass das System sich während des Einsatzes an neue Betriebsbedingungen anpassen kann – ohne Cloud-Anbindung oder manuelle Updates.
On-Device Training bezeichnet das Nachtrainieren von KI-Modellen direkt auf dem Sensor oder Endgerät, ohne dass Daten erst in eine externe Cloud übertragen werden müssen.
Das Modell wird dadurch kontinuierlich mit neuen Messdaten angepasst und verbessert. Vorteile:
- Langlebigkeit: Das KI-Modell bleibt aktuell, auch wenn sich die Betriebsbedingungen ändern.
- Datensparsamkeit: Rohdaten müssen nicht in großen Mengen übertragen werden.
- Datensicherheit: Sensordaten verbleiben vor Ort und müssen nicht die Anlage verlassen.
Kommunikationstechnologien – Adaptiv und effizient
Das adaptive Kommunikationsmodul von ALERT kann je nach Energieverfügbarkeit und Anwendungsfall zwischen breitbandiger Rohdatenübertragung und energieoptimierter Ereignisübermittlung umschalten. Dabei werden verschiedene Funktechnologien unterstützt, um in unterschiedlichen Industrieumgebungen eine stabile und effiziente Datenübertragung sicherzustellen.
Adaptive Kommunikation bedeutet, dass der Sensor je nach Energiezustand oder Betriebsphase automatisch zwischen verschiedenen Funkmodi wechselt – etwa zwischen datenintensivem Setup und energieeffizientem Normalbetrieb.
Die im Projekt ALERT entwickelten Technologien bilden gemeinsam einen modularen Baukasten für autarke, zuverlässige und langlebige Funksensoren. Diese Kombination aus Edge AI, Energy Harvesting, hochpräziser Sensorik und adaptiver Kommunikation eröffnet neue Möglichkeiten für industrielle Anwendungen – von der vorausschauenden Wartung bis hin zu komplexen Steuerungssystemen.
Mehr zu den konkreten Einsatzmöglichkeiten erfahren Sie auf der Seite „Anwendungen“.
Für weitere Informationen zum Projekt ALERT wenden Sie sich bitte an:
Dr.-Ing. Peter Spies, Fraunhofer IIS, Gruppenleiter Integrierte Energieversorgungen