Bluetooth Low Energy Asset Tracking im industriellen Umfeld

Bluetooth Low Energy Asset Tracking im industriellen Umfeld

Bluetooth Low Energy (BLE) Grobkonzept und Proof-of-Concept Learnings: Einordnung Bluetooth Classic vs Bluetooth Low Energy, konkrete BLE Vorteile inkl. Vergleich mit RFID & LoRaWAN, Praxistests bei einem Kunden vor Ort sowie Übersicht BLE Use Cases aus heutiger aber auch zukünftiger Sicht

Was ist Bluetooth Low Energy (BLE)? Warum sind BLE Lösungen die ideale Basis für Asset Tracking im industriellen Umfeld? Und was hat BLE mit einer Mikrowelle zu tun? 

Für ein Kundenprojekt habe ich mich intensiv mit BLE Lösungen beschäftigt. Im Folgenden die wichtigsten Learnings.

BLE im Vergleich zu Bluetooth Classic

BLE ist im Vergleich zu Bluetooth Classic auf geringen Stromverbrauch und IoT Anforderungen wie Identifikation oder Positionsbestimmung optimiert, siehe Bluetooth Technology Overview.

BLE Tags sind mit Bluetooth fähigen Smartphones lesbar, zudem aber auch mit leistungsfähigen kostengünstigen Gateways für automatische Lesung in Lagern oder auf Fahrzeugen.

BLE ist zudem nicht Verbindungs orientiert sprich das zwingende und gelegentlich leider unzuverlässige Device Pairing von Bluetooth Classic entfällt.

Anbieter wie Bosch, DEWALT oder STIHL bieten alle bereits BLE Geräte Tracking Services an. HILTI bietet mit ON!Track eine umfassende Betriebsmittelverwaltung und nennt z.B. 90 Stunden pro Monat weniger Suchaufwand.

BLE wird heute bereits erfolgreich zum Asset Tracking im industriellen Umfeld eingesetzt. Wann optimieren Sie Auslastung, Verfügbarkeit und Schwund Ihrer Assets mit einer BLE Lösung in Ihren Lagern oder Fahrzeugen?

Ob Sie hierzu auf eine der genannten BLE Tracking Services oder eine kundenspezifische Lösung setzen, hängt primär von den jeweiligen Anforderungen ab. Pragmatisch umgesetzt, bieten auch individuelle Lösungen oft einen Payback unter 2 Jahren.

BLE Vorteile und Vergleich mit RFID & LoRaWAN

Die folgende Tabelle zeigt, dass BLE aufgrund von Reichweite, minimalem Energieverbrauch, Hardwarekosten und Smartphonelesung eine spannende Lücke zwischen RFID und LoRaWAN besetzt.

BLE Batterielaufzeiten bewegen sich in der Regel im Bereich von 5-8 Jahren und überdauern damit die Lebensdauer der meisten Assettypen. Dies übrigens bei Datenübertragung alle 10 Sekunden! Bei LoRaWAN eher im Minuten/Stunden Bereich für ähnliche Batterielebensdauer bei deutlich grösseren Batterie-/Gehäusevolumen.

Weil Energieverbrauch und Kosten nochmal massiv tiefer sind, stellt BLE eine spannende Alternative für viele “LoRaWAN Use Cases” dar. Die kleinere Reichweite relativiert sich zudem, weil LoRaWAN Sensoren bei schlechtem Empfang massiv mehr Energie verbrauchen sprich für lange Batterielebensdauer deutlich mehr Gateways als grundsätzlich nötig verbaut werden müssen.

Je nach Use Case und Mengengerüst kann sich BLE aufgrund der viel geringeren Gateway und Handheld Kosten sowie grösseren Lesereichweite im Vergleich zu UHF RFID rechnen. Meist sind Smartphones zur Lesung heute zudem ja bereits schon vorhanden.

Bei UHF RFID sind Handhelds zwischenzeitlich etwas günstiger, aber immer noch teure Zusatzhardware – und auch deutlich unpraktischer als das Smartphone mit BLE in der Hosentasche. Nicht zuletzt aufgrund der Datenübertragung im Minuten/Stunden Bereich ist LoRaWAN in Handhelds kein Thema.

BLE Frequenz und Praxistests bei einem Kunden vor Ort

BLE funkt im 2.4 GHz Band – RFID und LoRaWAN dagegen beide im Bereich von 900 MHz. Und 2.4 GHz wird übrigens auch innerhalb einer Mikrowelle verwendet. In der Praxis bedeutet dies für BLE Lösungen:

  • BLE Funksignale lassen sich kaum abschirmen
  • bei RFID schirmt ein Drahtgeflecht mit einigen Zentimetern Maschenweite komplett ab
  • bei BLE brauchts Millimeter Maschenweite, das Mikrowellen Sichtfenster zeigt dies schön auf

In den vor Ort Praxistests bei einem Kunden hat sich dies wie folgt bestätigt: weder geschlossene Lifttüren noch Metallzwischenwände in Transportfahrzeugen schirmen BLE Funksignale ab…es wird eher zuviel als zuwenig gelesen.

Im selben Praxistest wurde auch die Lesung von 1000en BLE Tags erfolgreich simuliert: Dauer und Zuverlässigkeit der Lesung wurden durch die Tag resp. Funkspruch Menge nicht beeinflusst! BLE skaliert auch bei grossen Tag/Asset Mengengerüsten.

BLE Use Cases aus heutiger aber auch zukünftiger Sicht

Infos zu verschiedenen BLE Tracking Szenarien über Lokalisierung bis hin zu Mesh Networking folgen.

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