Das Sensor-Kabel, das Experimentalphysiker der Universität des Saarlandes entwickelt haben, ist vielseitig, flexibel und kostengünstig. Es kann helfen, den Straßenverkehr zu leiten oder genau anzeigen, wo eine U-Bahn oder ein Zug gerade fährt. Und es kann warnen, wann und wo Unbefugte in Sperrgebiete oder Industrieanlagen eindringen: Auch kleinste Veränderungen des Magnetfeldes erfasst es sicher, ordnet sie zu und meldet sie weiter. Ohne Daten zu sammeln.
Wo genau ist die U-Bahn oder der Zug im Tunnel? Wo versucht jemand auf ein Grundstück zu kommen, auf dem er nichts zu suchen hat? Oder wer hat ein Handy dabei, obwohl er nicht sollte? Ein dünnes Sensor-Kabel, das die Forschergruppe von Uwe Hartmann an der Saar-Uni entwickelt hat, kann auf solche Fragen Antworten geben. Es erfasst einige Meter um sich herum alles, was das Erdmagnetfeld in irgendeiner Weise ändert. Es kann an Zäunen angebracht unterscheiden, ob nur der Wind an den Maschen rüttelt oder ein Bolzenschneider. Im Boden verlegt, erkennt es Autos, nimmt wahr, in welche Richtung sie fahren, unterscheidet sie von Lastwagen. Sogar Drohnen, die in ein paar Metern Höhe das Kabel überfliegen, bemerkt es – ebenso wie den Reißverschluss oder das Handy eines Menschen, der darüber geht. An Flughäfen, U-Bahnen oder Bahnhöfen macht es neue Leitsysteme möglich, auf Privatgrundstücken, Kernkraftwerken wie Industrieanlagen neue Überwachungstechnik.
Kleinste Veränderungen im Magnetfeld genau den Ursachen zuordnen
„Wir haben die Magnetfeld-Sensoren in den vergangenen Jahren kontinuierlich weiterentwickelt und immer sensibler und selektiver gemacht. Die Messwerte und Signalmuster, die entstehen, wenn unsere Sensoren Veränderungen wahrnehmen, können wir sehr genau den Ursachen einer Störung zuordnen“, erläutert Professor Uwe Hartmann. Verschiedene Sensor-Systeme, die seine Arbeitsgruppe entwickelt hat, werden bereits als Verkehrsleitsysteme eingesetzt, etwa an Flughäfen oder in Parkhäusern.
Die kleinen Messfühler, die die Physiker wie Perlen an einer Schnur in einem dünnen Kabel miteinander verbinden, sind untereinander vernetzt, und melden ihre Messwerte an einen Microcontroller. Dieser verarbeitet die Daten weiter. „Die Signalmuster unterscheiden sich je nach Art der Störung. Wir haben in zahlreichen Versuchsreihen etliche Arten von Änderungen des Magnetfeldes und von Erschütterungen simuliert und den jeweiligen Ursachen zugeordnet. Mit diesen Informationen haben wir das System angelernt. Es erkennt typische Muster, ordnet sie selbstständig Störungen zu und sortiert Fehlalarme aus“, so Hartmann. Die Physiker haben hierzu Datenmuster mathematisch modelliert und die Auswerteeinheit wie die Sensoren immer detailreicher programmiert und verfeinert.
Die Physiker suchen Partner, mit denen sie das Sensor-Kabel für praktische Einsätze weiterentwickeln können
Das System zeigt den Ort der Störung genau an, was vor allem bei großen überwachten Geländen interessant ist. „Wir können es sehr flexibel an verschiedenste Anforderungen anpassen“, erklärt der promovierte Physiker Haibin Gao, der in Hartmanns Team an der neuen Sensortechnik forscht. Das Sensor-Kabel braucht nicht viel Strom, eine Solar-Versorgung wäre möglich. Die Sensoren sind nahezu verschleißfrei, ihre Messung ist unabhängig von der Witterung – auch bei Regen, Nebel oder Schnee funktionieren sie ohne weiteres. Und das System speichert keine Daten oder sonstige Informationen. Auch Hacker finden keine Angriffsfläche. Nachrichten können etwa via Bluetooth aufs Smartphone oder Tablet geschickt werden.
Das Bundesforschungsministerium förderte dieses Forschungsprojekt. Beteiligte Partner waren die Firma Sensitec GmbH mit Sitz in Mainz und Lahnau (www.sensitec.com), die Firma Listec GmbH mit Sitz in Isen (www.listec-gmbh.com) und die GBA-Panek GmbH mit Sitz in Kahla (www.gba-panek.de).
Kontakt: Prof. Dr. Uwe Hartmann, Lehrstuhl für Nanostrukturforschung und Nanotechnologie der Universität des Saarlandes, +49 (0) 681 302-3799, u.hartmann@mx.uni-saarland.de
