image: Fenced-in areas, such as airports, nuclear power stations, industrial sites, or private plots of land, can now be monitored thanks to novel sensor technology that has been developed by a team of experimental physicists, led by Professor Uwe Hartmann at Saarland University (from left: Professor Uwe Hartmann, Dr. Uwe Schmitt und Dr. Haibin Gao.). The sensors respond immediately as soon as someone tries to climb over or cut through the fence, providing information on the precise location of the security breach. They are even able to detect a low-flying drone passing overhead. The thin cable containing the magnetic field sensors can be easily installed on perimeter fences of all kinds. The research team is currently working on developing the system so that it can recognize the cause of a disturbance and can automatically identify false alarms triggered by wind or animals. A number of fences on the Saarbrücken campus are presently undergoing long-term monitoring. view more
Credit: Credit: Oliver Dietze
Diese Pressemitteilung ist verfügbar auf Englisch.
Eine neue Überwachungstechnik für alle umzäunten Gebiete, seien es Privatgrundstücke, Flughäfen, Kernkraftwerke oder Industrieanlagen, hat das Team des Experimentalphysikers Uwe Hartmann von der Universität des Saarlandes entwickelt. Sensoren melden sofort, wenn und wo genau jemand versucht, den Zaun zu überklettern oder zu zerschneiden, sogar auch, wenn Drohnen ihn in niedriger Höhe überfliegen. Das dünne Kabel mit Magnetfeldsensoren kann leicht an Zaunanlagen installiert werden. Die Forscher arbeiten daran, dass das System die Ursache der Störung und Fehlalarme durch Wind oder Tiere automatisch erkennt. Mit Partnerfirmen entwickeln sie das Kabel zum Massenprodukt weiter. Ihr Verfahren zeigen sie vom 13. bis 17. April auf der Hannover Messe am saarländischen Forschungsstand (Halle 2, Stand B 46).
Macht sich jemand an einem Zaun zu schaffen, versucht er etwa, über ihn zu klettern oder die Drahtmaschen mit einer Zange zu durchschneiden, verursacht er zwangsläufig Erschütterungen. Der Zaun schwingt hin und her, auch das Metall des Schneidgeräts oder die Gürtelschnalle des Eindringlings stören das Erdmagnetfeld. Diese Veränderungen nutzen die Experimentalphysiker der Universität des Saarlandes für ihre neue Überwachungstechnik: Unsere Magnetfeldsensoren reagieren sehr empfindlich und messen zuverlässig jede noch so kleine Änderung des Magnetfeldes, das sie umgibt", erklärt Professor Uwe Hartmann. Sogar wenn Drohnen sie überfliegen, nehmen die Sensoren dies wahr - gesetzt den Fall, die Drohnen enthalten Metall. Die Sensoren können Störungen des Magnetfeldes um sich herum, auch über sich erfassen, die Reichweite beträgt immerhin einige Meter", ergänzt der Wissenschaftler Haibin Gao, der in Hartmanns Team an der Sensortechnik forscht.
Aneinandergereiht in einem Kabel, bisher noch vom Durchmesser vergleichbar einem normalen Elektrokabel, kann die neue Sensortechnik auch kilometerlange Zaunanlagen überwachen: Das Kabel kann am Zaun befestigt, eingebaut oder sogar im Boden verlegt werden. Wir arbeiten derzeit mit Partnerunternehmen daran, das System noch weiter zu verkleinern und vor allem die Sensoren so günstig herzustellen, dass eine Massenproduktion möglich ist", sagt Uwe Hartmann. Die Sensoren messen berührungslos, sind verschleißfrei und verbrauchen wenig Strom. Regen oder Nebel stören sie nicht. Ihre Messung ist unabhängig von der Witterung. Ein großer Vorteil gegenüber anderen Überwachungsmethoden wie Kameras, denen Nässe zusetzt. Auch vom Datenschutz her sind ihre Messungen unbedenklich: Die Sensoren melden nur, dass ein Mensch eine Erschütterung verursacht hat und wo genau. Mehr wird nicht erfasst", erläutert er. Verschiedene Sensor-Systeme, die seine Arbeitsgruppe entwickelt hat, werden bereits als Verkehrsleitsysteme eingesetzt, etwa an Flughäfen.
Die kleinen Messgeräte im Sensor-Kabel sind untereinander vernetzt und geben jede Änderung sofort in eine Auswerteeinheit weiter. Der Ort der Störung wird genauestens angezeigt, was vor allem bei großen überwachten Geländen interessant ist. Derzeit forschen die Wissenschaftler aus Hartmanns Team daran, ihre Sensortechnik so zu verfeinern, dass die Sensoren die Art der Erschütterungen und gemessenen Änderungen des Magnetfeldes exakt einzelnen Arten von Störungen zuordnen. Hierdurch soll das System automatisch Fehlalarme durch Wind, Tiere oder sonstige harmlose Ursachen erkennen", erklärt Hartmann. Die Forscher simulieren hierzu verschiedenste Arten von Störungen. Einige Zäune stehen auf dem Saarbrücker Campus zur Langzeitmessung etwa der Auswirkungen von Wind. Mit ihren Ergebnissen modellieren die Physiker typische Störungsszenarien und lernen das System mithilfe komplexer mathematischer Methoden an. Mit den Ergebnissen programmieren sie Sensoren und Auswerteeinheit, die dann anhand der neu aufgespielten Informationen von selbst Störungen ihrem Verursacher zuordnet: ein Mensch, dann wird Alarm ausgelöst. Oder doch nur ein Tier, das sich am Zaun reibt: dann kein Alarm.
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Das Bundesforschungsministerium fördert die Forschung mit insgesamt über einer Million Euro, mehr als 250.000 Euro davon fließen an die Saar-Universität. Beteiligte Partner sind die Firma Sensitec GmbH mit Sitz in Mainz und Lahnau und die GBA-Panek GmbH mit Sitz in Kahla südlich von Jena.
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Kontakt: Prof. Dr. Uwe Hartmann, Lehrstuhl für Nanostrukturforschung und Nanotechnologie der Universität des Saarlandes:
Tel.: (0681) 302-3799 oder -3798; E-Mail: u.hartmann(at)mx.uni-saarland.de
Dr. Haibin Gao Tel: (0681) 302-3654; E-Mail: h.gao(at)mx.uni-saarland.de
Dr. Uwe Schmitt: (0681) 302-2957; E-Mail: uwe.schmitt(at)mx.uni-saarland.de