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Physiker entwickeln Magnetfeldsensoren, die günstig großflächige Areale überwachen können

15.10.2019

Einen Flughafen, eine Lagerhalle oder einen Militärstützpunkt abzusichern, ist eine riesige Herausforderung. Oft umfassen solche Areale kilometerlange Zäune, die es Kriminellen leicht machen, eine abgelegene Stelle zum Einbruch zu finden. Eine Lösung könnte ein Sensorkabel sein, das mit Magnetfeldsensoren ausgestattet ist. Bereits minimale Änderungen des Erdmagnetfelds zeigen dann an, wenn sich jemand am Zaun zu schaffen macht. Ein solches Kabel hat die Arbeitsgruppe von Physik-Professor Uwe Hartmann in den vergangenen Jahren entwickelt. Nun soll es zur Marktreife gelangen. Dafür erhält das Team rund 350.000 Euro aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung EFRE.

Uwe Hartmann, Professor für Nanostrukturforschung und Nanotechnologie, kennt die Problematik aus vielen Gesprächen zum Beispiel mit Industrievertretern: „Ein Mitarbeiter eines der größten Automobilhersteller hat mir zum Beispiel erzählt, dass aus einem großen Reifenlager oft Ware gestohlen wird, indem die Diebe unbemerkt durch den Zaun, der das Gelände umgibt, einbrechen und auch wieder verschwinden“, nennt er ein Beispiel.


Das Modell zeigt, wie das Kabel zum Beispiel zur Überwachung eines Zaunes eingesetzt werden kann. Wenn sich jemand am Zaun zu schaffen macht, registrieren die Sensoren dies und schlagen Alarm.

Foto: Universität des Saarlandes / Oliver Dietze


Professor Uwe Hartmann mit einem Prototyp des Sensorkabels, das das Erdmagnetfeld misst und so kleinste Erschütterungen wahrnehmen kann.

Foto: Universität des Saarlandes / Oliver Dietze

Solche riesigen Lagerhallen, wie sie beispielsweise ein Automobilhersteller braucht, sind schwer zu überwachen. „Üblicherweise mache ich das heute mit Kameras, Infrarotsensoren und ähnlichen Technologien“, erklärt der Physiker. Hinzu kommen teure Ergänzungen wie ein patrouillierender Wachdienst oder Scheinwerferanlagen, die die Überwachung möglichst lückenlos und für alle Wetterlagen und Tageszeiten zu gewährleisten.

„Wir haben in den vergangenen Jahren in Saarbrücken eine Reihe von Sensoren entwickelt, die diese Überwachung sehr viel intelligenter und kostengünstiger übernehmen könnten“, erklärt Uwe Hartmann. So hat er gemeinsam mit seinem Team am Lehrstuhl für Nanostrukturforschung und Nanotechnologie in Saarbrücken ein dünnes Kabel entwickelt, das in einigen Metern Umkreis um sich herum alles wahrnehmen kann, 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 auch den Reißverschluss oder das Handy von dem, der darüber geht.

Dieses Kabel soll nun entscheidend verbessert werden, etwa, indem seine Bauweise modular auf mehrere Kilometer Länge ausgelegt wird. Zudem sollen die darin befindlichen Sensoren mithilfe Künstlicher Intelligenz über Jahre stetig besser werden, indem sie lernen, kritische Ereignisse wie zum Beispiel einen Einbruchsversuch von alltäglichen Dingen wie Wind, Regen, Hagel oder auch einem Vogel, der sich auf den Zaun setzt, unterscheiden zu lernen.

Die jeweiligen spezifischen Erschütterungsmuster würde sich das intelligente Sensorengeflecht quasi in Echtzeit selbst beibringen. Außerdem sind auch drahtlose, völlig autonom arbeitende Varianten in der Entwicklung „Die Hauptaufgabe wird sein, den bestmöglichen Kompromiss aus Sensitivität, Echtzeitfähigkeit, geringer Fehlalarmquote und Herstellungskosten für bestimmte Sicherungsobjekte zu finden“, erklärt Physiker Hartmann.

Gelingt es den Wissenschaftlern, während der Projektlaufzeit von zwei Jahren das Sensorkabel zur Anwendungsreife zu bringen, könnte ein solches Kabel in Zukunft große Areale, aber auch Privatgrundstücke effizient und günstig gegen Einbruch absichern. Weitere denkbare Einsatzfelder wären beispielsweise die Verkehrsüberwachung oder der Zugverkehr, wo die Messdaten als Grundlage für eine effektivere Verkehrsleitsysteme genutzt werden könnten.

Das Projekt „Entwicklung von neuartigen magnetosensorischen Techniken und Überwachungsverfahren“ wird seit August 2019 bis Dezember 2021 mit insgesamt 350.000 Euro aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung EFRE gefördert.

Weitere Informationen unter www.simply-advanced.com

Pressefotos für den kostenlosen Gebrauch finden Sie unter www.uni-saarland.de/pressefotos. Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Uwe Hartmann
Tel.: (0681) 302-3799 oder -3798
E-Mail: u.hartmann@mx.uni-saarland.de

Dr. Haibin Gao
Tel: (0681) 302-3654
E-Mail: h.gao@mx.uni-saarland.de

Thorsten Mohr | Universität des Saarlandes

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