Sensor+Test 2019

••• 11 ••• Innovationen Food freshness sensors could help to cut food waste Researchers from Imperial College London have de- veloped low-cost, smartphone-linked, eco-friendly spoilage sensors for meat and fish packaging. They say the new sensors could help to detect spoilage and to reduce food waste for supermarkets and con- sumers. One in three UK consumers throw away food because it reaches the use-by date, but sixty per cent (4.2 million tonnes) of the 12.5 billion pound-worth of food we throw away each year is safe to eat. The laboratory prototype sensors cost two US cents each to make. Known as “paper-based electrical gas sensors” (PEGS), they detect spoilage gases like am- monia and trimethylamine in meat and fish products. The sensor data can be read smartphones, so that people can hold their smartphone up to the pack- aging to see whether the food is safe to eat. The researchers made the sensors by printing carbon electrodes onto readily available cellulose paper. The biodegradable materials are eco-friendly and nontox- ic, so they don’t harm the environment and are safe to use in food packaging. The sensors are combined with “near field communication (NFC)” tags – micro- chips that can be read by nearby mobile devices. Dur- ing laboratory testing on packaged fish and chicken, PEGS picked up trace amounts of spoilage gases quickly and more accurately than existing sensors, at a fraction of their price. Freie Fahrt für Karlsruher Mess-Straßenbahn Zur Steigerung des Komforts erheben Sensoren Daten zu Nutzungsweise und Schienenzustand I n einem gemeinsamen For- schungsprojekt haben die Alb- tal-Verkehrs-Gesellschaft mbH (AVG) und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ein Stadt- bahnfahrzeug mit umfangreicher Messtechnik ausgerüstet. Dieses soll Daten etwa zu Umwelteinflüs- sen, zur Nutzungsweise oder zum Schienenzustand generieren, um den Schienennahverkehr mittels Maschinellen Lernens im Hinblick auf Sicherheit, Energieeffizienz und Komfort zu optimieren. Jetzt hat die Karlsruher Mess-Straßen- bahn den Betrieb aufgenommen. Durch die regelmäßige Kontrolle ihrer Gleisanlagen mit Messzü- gen garantieren die Karlsruher Verkehrsunternehmen die Sicher- heit ihrer Fahrgäste. Doch können Messzüge im Zeitalter der Digita- lisierung viel mehr leisten, als nur Gleise auf bestehende Schäden zu untersuchen: „Wir haben ein Stadtbahnfahrzeug mit der neus- ten Messtechnik ausgerüstet“, sagt Professor Peter Gratzfeld vom Instituts für Fahrzeugsystem- technik am KIT (FAST). „Diese Mess-Straßenbahn wird nun für unser Projekt Daten pro- duzieren, die wir mit aktuellen IT-Methoden wie Maschinellem Lernen auswerten. Unser Ziel ist es, Sicherheit, Energieeffizi- enz und Komfort des Schienen- nahverkehrs zu verbessern und den Verschleiß zu minimieren.“ Für die AVG ergebe sich aus dem Kooperationsprojekt ein echter Mehrwert, sagt der technische Geschäftsführer der AVG Ascan Egerer: „Mithilfe der installierten Sensoren erhalten wir eine Viel- zahl an wertvollen Informationen dazu, wie sich unser Fahrzeug im täglichen Einsatz verhält und wel- chen äußeren Einflüssen es konti- nuierlich ausgesetzt ist. Je mehr wir über das Fahrzeug erfahren, desto besser können wir künftig Optimierungen an unseren Stra- ßenbahnen, aber auch an der In- frastruktur und am Betrieb vor- nehmen.“ Um Schäden an der Infrastruk- tur zukünftig schon früher als mit konventionellen Methoden zu erkennen, wurden Beschleu- nigungssensoren an den Dreh- gestellen der Mess-Straßenbahn angebracht. Diese wollen die For- scher im Zusammenspiel mit GPS- Daten nutzen, um verlässliche Vorhersagen für die Abnutzung der Gleisanlagen zu erstellen. Auch die Energieeffizienz könnte dank der Mess-Straßenbahn ver- bessert werden: Zwar wird be- reits heute die Bremsenergie von Straßenbahnen ins Oberleitungs- netz zurückgespeist, dies trägt aber nur zur Energieeinsparung bei, wenn eine andere Bahn in der Nähe beim Beschleunigen diese Energie nutzen kann. Gerade in Randbezirken mit weniger gut ausgebautem Netz gehen daher bis zu 30 Prozent der Bremsener- gie als Wärme verloren. Ein weiterer Punkt für die Opti- mierung des Schienennahver- kehrs ist der Fahrgastkomfort. So wurden auch im Fahrgastraum Be- schleunigungssensoren verbaut. Zu starke Beschleunigung kann vor allem bei der Kurvenausfahrt als unangenehm wahrgenommen werden. Mit den Daten der Senso- ren könnten zukünftig Fahrertrai- nings konzipiert werden. Im regulären Fahrbetrieb zeichnet die Karlsruher Mess-Straßenbahn ab sofort mechanische und elektrische Größen sowie verschiedene Umgebungsparameter auf. Foto: AVG / Michael Krauth Fahrbahnrisse erkennen und bewerten Für die Straßen der Zukunft: Pavement-Scanner in Betrieb genommen 14,5 Meter lang, 3,96 Meter hoch und 22 Tonnen schwer – der soge- nannte Pavement-Scanner ist ein mit Mess-Systemen ausgestatte- ter Lkw zur Beurteilung der Stra- ßensubstanz. Damit haben Wis- senschaftler der Bergischen Universität Wuppertal ein einzig- artiges Erfassungssystem entwi- ckelt, das die Durchführung von Tragfähigkeitsmessungen auf Straßen und das Aufspüren von äußerlich nicht sichtbaren Stra- ßenschäden ermöglicht. Der Pavement-Scanner wurde nun vom Lehr- und Forschungsgebiet Straßenentwurf und Straßenbau (SE-SB) in Anwesenheit von NRW- Verkehrsminister Hendrik Wüst und Uni-Rektor Prof. Dr. Lambert T. Koch in Betrieb genommen. Zur Grundfunktion gehört das schnell- fahrende Tragfähigkeitsmess-Sys- tem Traffic Speed Deflectometer (TSD). Dessen elf Doppler-Laser- Sensoren sorgen dafür, dass die Tragfähigkeit von Straßen im fließenden Verkehr mit bis zu 80 km/h berührungslos gemessen werden kann. Zudem verfügt der Pavement-Scanner über zerstö- rungsfreie Messmöglichkeiten zur Erfassung von Schichtdicken und erlaubt auch die Bewertung von Merkmalen wie Längs- und Quer- ebenheit einer Fahrbahnoberflä- che oder vorhandene Risse. „Der Pavement-Scanner ist ein enormer Fortschritt für die Erfor- schung der Straßen der Zukunft. Mithilfe der einzigartigen Mess- Systemkombination werden zu- verlässigere Beurteilungen der Straßensubstanz im Rahmen des Managements zur Instandhaltung von Straßen ermöglicht“, so Prof. Dr.-Ing. Hartmut Beckedahl vom Lehr- und Forschungsgebiet SF-SB. Wie ein MRT für die Straße: Der Pavement-Scanner wurde kürz- lich offiziell in Betrieb genommen. Foto: Friederike von Heyden