Mobility_2024

MOBILE SENSORIK SMART

MOBILE SENSORIK SMART CITY MÜLLFAHRZEUG SAMMELT DATEN MIT 3D-BILDVERARBEITUNG 01 Die kompakten, leichtgewichtigen Colibri-Gehäuse eignen sich hervorragend für mobile Anwendungen Schlaglöcher dokumentieren, Straßenschilder überprüfen oder Sperrmüll erkennen: Im australischen Brimbank kontrollieren elf kommunale Müllfahrzeuge jetzt automatisch den Straßenzustand. Möglich wird dies durch 3D-Bildverarbeitung, 5G-Kommunikation, Cloud Computing und Künstliche Intelligenz. Um Kommunalfahrzeuge für mobile IoT-Anwendungen in der Smart City von morgen auszurüsten, werden jedoch auch geeignete Kameraschutzgehäuse benötigt. Das ist Multitasking für eine saubere Stadt: Im australischen Brimbank kontrolliert die Müllabfuhr auf ihren regelmäßigen Touren gleichzeitig den Straßenzustand. Die Kommune zählt 200.000 Einwohnern und gehört zur Metropole Melbourne. 3D-Bildverarbeitungssysteme mit Cloud-Anbindung erkennen Schlaglöcher, fehlende und beschädigte Schilder. Auch Sperrmüll am Straßenrand registrieren sie und veranlassen sogleich seine Abholung. Anhand der GPS- Standortdaten wird eine interaktive Karte im Cloud-Dienst ständig in Echtzeit aktualisiert, sodass weiterführende Aktionen wie Reparatureinsätze geplant und koordiniert werden können. In Zukunft soll dies aufwendige manuelle Protokolle überflüssig machen und damit viel Zeit und Kosten sparen. FÜR SMART CITIES LERNEN Der Einsatz moderner Technologien wie KI, IoT, 5G, GPS und hochauflösende 3D-Stereobildgebung zeigt: Es geht in diesem Projekt um mehr als die Arbeitsoptimierung bei den Kommunalbetrieben. Es sollen wichtige Erkenntnisse über die Fähigkeiten und Möglichkeiten vernetzter intelligenter mobiler Technik für die Smart City von morgen gewonnen werden. Der Stadtrat hat für dieses Projekt mit der vor Ort ansässigen Swinburne University of Technology kooperiert. Die australische Regierung fördert das Forschungsvorhaben mit 1,18 Mio. australischen Dollar (circa 0,73 Mio. Euro) aus einem Fond zur Unterstützung kleiner und großer Unternehmen beim Testen und Entwickeln von Anwendungen, Diensten und Produkten mit dem 5G-Mobilfunkstandard. VON DER STRASSE IN DIE CLOUD In dem Smart-City-Pilotprojekt werden rund 900 km Straßennetz und 20.000 Verkehrsschilder regelmäßig kontrolliert. Elf der kommunalen Müllfahrzeuge wurden mit modernster Sensorik und Kommunikationstechnologie ausgerüstet. Sie sind täglich acht Stunden lang auf den Straßen unterwegs, um Müll einzusammeln – und nun zusätzlich auch wertvolle Daten. Neu an Bord ist die IoT-Hardware: Stereokameras, eine Kuppelantenne, ein Edge-Computing-Gerät und ein 5G-Router. Die Kameras erfassen automatisch die vor dem Lkw liegende Straße. Die Videos werden über ein 5G-Funknetz in die Cloud gestreamt, nach Position und Geschwindigkeit gefiltert und anschließend mit Zeitstempel als Standortbilder und -videos gespeichert. Mitarbeiter der Stadtverwaltung sehen sich diese Informationen dann auf Tablets an, um den jeweiligen Handlungsbedarf 34 MOBILITY 2024

MOBILE SENSORIK 02 Prof. Prem Prakash Jayaraman präsentiert das System zur KI-gestützten Straßenbegutachtung mit dem ersten 3D-Tiefenbild und die genauen Lagedaten herauszufinden und nötige Wartungsarbeiten schnell auszuführen. Vermerke über erledigte Arbeiten können sie direkt vor Ort hochladen. VISION-DATEN IN ECHTZEIT BEREITSTELLEN Ein hochauflösendes 3D-Bildverarbeitungssystem von Allied Vision, das an der Vorderseite des Müllwagens angebracht ist, nimmt Videos der vor ihm liegenden Straße auf. Der Stereovisionsensor Nerian SceneScan berechnet mit einem leistungsfähigen FPGA in Echtzeit ein 3D-Abbild der Umgebung im Sichtfeld und streamt Videos und 3D-Daten mit einer Geschwindigkeit von 900 Mbit/s über den 5G-Router in die Cloud. Zum Vergleich: Die durchschnittliche mobile Download-Geschwindigkeit in Australien lag im Jahr 2020 bei 43 Mbit/s. Eine Künstliche Intelligenz löst die komplexe Aufgabe, Beschädigungen, Schlaglöcher, Graffitis und vieles mehr im sich ständig verändernden Straßenbild zu erkennen. Der 3D-Stereovisionsensor erfasst sowohl nahe als auch entfernte Objekte und überzeugt durch eine hervorragende Wahrnehmung bei wechselnden Lichtund Witterungsverhältnissen. EINFACHE INTEGRATION, EFFEKTIVER SCHUTZ Derart leistungsfähige Vision-Technik muss natürlich zuverlässig vor Umwelteinflüssen und mechanischen Beschädigungen geschützt werden. Die Wahl der geeigneten Montagetechnik und Gehäuselösung ist daher keine Nebensache, sondern zählte zu den grundlegenden Entscheidungen bei der praktischen Umsetzung des Projekts. Prof. Prem Prakash Jayaraman leitete das Projekt an der Swinburne-Universität und berichtet: „Wir haben genau überlegt, wo und wie wir die hochauflösenden Kameras befestigen würden.“ Eine Internetsuche führt Vision-Integratoren da schnell zur Firma Autovimation, einem Spezialisten für Kameraschutzgehäuse aus Deutschland mit einem vielfältigen und ausgereiften Sortiment an Montagelösungen. Neben der Industrie und Sicherheitstechnik bedient der Hersteller auch mobile Anwendungen und bringt hier viel Erfahrung mit. Die eingesetzten Kameras haben einen Querschnitt von gerade einmal 30 ´ 30 mm. Entsprechend kompakt und leicht sind auch die Colibri-Kameraschutzgehäuse. Bei einem Müllwagen spielt das Gewicht zwar keine große Rolle, doch dadurch können die Gehäuse sehr vielfältig in mobilen Anwendungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel an Gabelstaplern, autonomen Autos oder Rennfahrzeugen. Die Gehäuse bieten einen effektiven IP66-Schutz. Das Besondere ist die Kamerainstallation im Schutzgehäuse: Die patentierte Quick-Lock/Heat-Guide-Kamerabefestigung koppelt das Kameragehäuse über große Kontaktflächen an das Schutzgehäuse und sorgt für eine hervorragende Wärmeableitung. Ohne jegliches Klimatisierungszubehör wird so eine kostengünstige Kühlung um bis zu 25 K erreicht. Die Konstruktion erlaubt darüber hinaus auch eine flexible Kamerapositionierung im Schutzgehäuse: Die Kamera kann direkt hinter das Sichtfenster verschoben werden. Außerdem lassen sich Kamerasysteme verschiedenster Fabrikate damit sehr viel zuverlässiger befestigen als über die oft sehr kurzen standardmäßig vorgesehenen Gewinde. Die Kameragehäuse werden mit Montagebausätzen von Autovimation befestigt. Modulare Schwalbenschwanzprofile und Winkeladapter sorgen für festen Halt und eine exakte, rechtwinklige Positionierung. Das Kamerapaar wird so ausgerichtet, dass es die die Straße und den Straßenrand optimal erfassen kann. VORBILDLICHES 5G-PILOTPROJEKT „In kaum sechs Monaten hatten wir eine erste vollständig implementierte funktionale Lösung, ein erstaunliches Ergebnis für eine solche Kooperation zwischen Universität und Kommune“, sagt Jayaraman und fügt hinzu: „Traditionell sind wir nicht dafür bekannt, so agil zu sein. Wir in Swinburne versuchen, das zu ändern und innovative Technologien schneller zu den Menschen zu bringen. Wir haben komplexe technische Fragen gelöst, für die es keine Standardlösungen gab – auf unsere maßgeschneiderte Lösung können wir stolz sein.“ Im Stadtrat schaut man über den Tellerrand. Die ehemalige Bürgermeisterin von Brimbank, Jasmine Nguyen, betont: „Dieses innovative, auf 5G basierende Projekt bietet Brimbank eine schnellere und effizientere Methode, um festzustellen, welche Anlagen gewartet werden müssen, und um die Informationen an die Arbeitsteams weiterzuleiten. Das Projekt wird auch für andere Kommunen wegweisend sein, die 5G-basierte Lösungen für die Zustandsüberwachung von Straßen und Straßenrändern in Betracht ziehen. Zukünftig könnten wir auch die Straßenmarkierung automatisch kontrollieren.“ Erweiterungen der Lösung werden also bereits diskutiert. Bilder: Aufmacherbild, Bild 02: Swinburne University; Bild 01: Autovimation www.autovimation.com UNTERNEHMEN Autovimation GmbH Römerweg 1, 76287 Rheinstetten Tel. 0721 627 6756 E-Mail: sales@autovimation.com AUTOR Peter Neuhaus, Geschäftsführer der Autovimation GmbH, Rheinstetten MOBILITY 2024 35