(openPR) Innerhalb der letzten Jahre haben "Unterwasser-Knoten" als Schnittstelle für Geräte zur Unterwasserbeobachtung zunehmend an Bedeutung gewonnen. Beispielhaft sei hier das Unterwasserbeobachtungsnetzwerk NEPTUNE an der US / kanadischen Westküste genannt.
Unterwasserknoten stellen die notwendige Infrastruktur, wie Strom- und Datenkommunikation bereit und funktionieren so quasi wie eine „Steckdose“. Die verschiedenen Sensoren und komplexen Messsysteme werden mit dem Unterwasserknoten verbunden und
senden regelmäßig Werte an die angeschlossene Datenbankstruktur. Unterwasserknoten machen es möglich zukünftig auch in schwer zugänglichen Gebieten ganzjährige Beobachtungen durchzuführen. Die langen Datenreihen sind eine wichtige Voraussetzung, um zukünftig die Fragen zu Umweltveränderungen zu beantworten.
Innerhalb des COSYNA-Projektes (Coastal Observation System for Northern and Arctic Seas) wurde jetzt eine erste stabile Technologie, einsetzbar für Wassertiefen bis 300m entwickelt und vor Helgoland in Betrieb genommen. Ein weiteres, ähnlich aufgebautes System wurde auf Spitzbergen in Ny Alesund in Betrieb genommen. Diese Systeme sind eine erste Stufe auf dem Weg zur Entwicklung autonomer Systeme, die es ermöglichen, flexibel und modular verschiedene bodennahe Messsysteme einzusetzen. Ziel ist es, ein komplexes Netzwerk von langfristig betriebenen Unterwasserobservatorien in verschiedenen Tiefen einzurichten.
Die zentrale Kontrollstation befindet sich auf Helgoland. Von dort wird der Knoten mit einer Spannung von bis zu 1000V versorgt.
Neben der Energieversorgung war die Bereitstellung eines breitbandigen Datenanschlusses für die vielfältige Anzahl von Instrumenten die größte Herausforderung. Die Kontrollstation verfügt über einen Server, der über virtuelle LANs verschiedene Benutzerverbindungen verwaltet und steuert, so dass jedem Nutzer eine eigene virtuelle Maschine zur Verfügung gestellt werden kann. Die Messdaten der Instrumente werden in transparenter Weise mit einer Datengeschwindigkeit von bis zu 100Mbit/s bereitgestellt. Sensoren können per Internet unter Verwendung der eigenen Software gesteuert und die gesammelten Daten in eine beliebige Datenstruktur übergeben werden. Ein GPS gestützter Zeitserver sorgt für die Synchronisation der Messdaten. (Toleranz ± 2ppm) Eine weitere Aufgabe der Landstation besteht in der Überwachung des Unterwasserknotens und seiner Funktionalitäten. Kritische Daten, wie z.B. Stromstärke, Wassereinbruch oder Temperatur des Systems könne hier abgelsen werden, bzw. der Stromverbrauch der Sensoren reguliert werden. Die Überwachungskonsole ist ebenfalls virtualisiert und kann über das Internet aufgerufen werden. Eine Notfallsignalisierung erfolgt beispielsweise per SMS oder e-mail.
Der Unterwasserknoten wurde vom Institut für Küstenforschung des Helmholtz-Zentrums Geesthacht in Kooperation mit dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft und den Industriepartnern -4H- JENA engineering GmbH und der Loth-engineering GmbH in zweijähriger Arbeit entwickelt.
Der Unterwasserknoten selbst besteht aus einem 600kg schweren Trägergestell welches den eigentlichen Knoten und einen Batteriecontainer für Wartungszwecke und Backup-System beinhaltet.
Aktuell versorgt der Datenknoten zwei Unterwasserträgersysteme, die mit verschiedenen Sensoren bestückt sind und wiederum bis zu 70m vom Datenknoten entfernt aufgestellt werden können. Ausgelegt ist der Datenknoten für bis zu 10 Unterwasserträgersysteme mit einer max. Gesamtleistung von 1000W und den Anschluss zwei weiterer (Unter)Datenknoten, an welchen wiederum bis zu 10 Messsysteme angeschlossen werden können. Die Stromversorgung erfolgt von Land aus über ein spezielles Seekabel, welches Stromversorgung und Datenleitung vereint. Die Messdaten werden via Glasfaser in Echtzeit übermittelt. Dadurch kann auf die sonst üblichen Batteriesysteme als Hauptenergielieferant verzichtet werden, obwohl das System auch auf eine Backup Batterie bei Ausfall der Landversorgung zurückgreifen kann. Wesentlicher Vorteil ist, dass jeder Nutzer von seinem Büro-PC aus direkt auf seinen Sensor zugreifen, Daten abrufen und ihn in Abhängigkeit seiner Nutzungsrechte steuern kann.
Das System ist ausgelegt für Kabellängen von bis zu 10km. Durch die Verbindung mit den Unterknoten kann somit eine Wegstrecke von bis zu 30km erreicht werden.
