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Bocube-Elektronikgehäuse für 5G-Netzwerke Untertage

Mobilfunkantennen im Bergbau
Bopla-Gehäuse für 5G-Netzwerke Untertage

Bocube-Gehäuse von Bopla schützen 5G-Antennen bei Tests Untertage. Diese Versuche werden vom Bergbauunternehmen Boliden in der eigenen Kankberg-Mine in Schweden durchgeführt. Ziel ist eine zuverlässige und verzögerungsarme Vernetzung – auch unter den rauen Umgebungsbedingungen im Bergbau.

Die Übertragungsgeschwindigkeit von 5G-Netzwerken wird voraussichtlich das Zehnfache der LTE-Geschwindigkeit betragen. Damit haben sie das Potenzial, unter anderem die Konnektivität von Maschinen und Geräten wesentlich zu verbessern. Die Bergbauindustrie ist an diesem Mobilfunkstandard besonders interessiert, da eine Mobilfunkkommunikation Untertage bisher nicht möglich war: Der Kontakt zwischen den Flözen und den oberirdischen Einrichtungen erfolgt immer noch über klassischen Radiofunk. Deshalb führt das Bergbauunternehmen Boliden in seiner Gold- und Tellurmine Kankberg in Schweden umfangreiche Tests mit dem 5G-Standard durch, die Teil des schwedischen Pilotprojektes PIMM – Pilot for Industrial Mobile Communication in Mining – für industrielle Mobilkommunikation im Bergbau sind. An dem Projekt sind auch andere große schwedische Unternehmen wie ABB, Ericsson und Volvo sowie führende Universitäten des Landes beteiligt. Die Umsetzung erfordert spezielle Antennen in den Bergbaukorridoren, die auch unter den sehr rauen Umgebungsbedingungen unter der Erdoberfläche zuverlässig störungsfrei arbeiten. Teil der entsprechenden Lösung ist ein graphitgraues Gehäuse aus der Bocube-Baureihe des Gehäusespezialisten Bopla.

Entwicklung eines robusten 5G-Antennen-Gehäuses

„Die harten Bedingungen Untertage stellen hohe Anforderungen an die Antennengehäuse. Sie müssen sehr robust und dauerhaft staub- sowie wasserdicht sein“, erklärt Johan Eriksson. Er ist bei Miltronic, der schwedischen Niederlassung der internationalen Lapp-Gruppe, für den Bereich Geschäftsentwicklung zuständig. Das Unternehmen hat eine Gehäuselösung entwickelt, die den Schutzanforderungen der 5G-Mobilfunkantenne gerecht wird. Darüber hinaus kühlt sie die verbaute Elektronik, da beim Betrieb der 5G-Antenne Wärme entsteht, die zum zuverlässigen Erhalt der Funktion sowie der Lebensdauer schnell abgeführt werden muss.

Zu den Bestandteilen der Lösung gehört unter anderem das bereits erwähnte Bocube-Gehäuse von Bopla. Es ist 271 mm lang, 170 mm breit sowie 120 mm hoch und aus robustem Polycarbonat in UL -94-V0-Ausführung gefertigt. Dieses Material ist schwer entflammbar, selbstverlöschend und besitzt eine f1-Listung nach UL 746 – hat also die Tests der Underwriters Laboratories bezüglich der Eignung für den Außeneinsatz bestanden. Eine Dichtung aus geschäumtem Polyurethan verhindert zudem das Eindringen von Staub oder Feuchtigkeit. Das Gehäuse erreicht damit die Schutzart IP66/IP68 und bewahrt die Antenne sicher vor den Umgebungseinflüssen Untertage.

Wärmeableitung durch natürliche Konvektion

Für die Kühlung musste eine individuelle Lösung gefunden werden, da ein vollständig aus Metall gefertigtes Gehäuse wie etwa das Bocube Alu von Bopla die Wärme zwar zuverlässig abgeführt, gleichzeitig aber eine korrekte Antennenfunktion unterbunden hätte. Johan Erikson hatte schließlich die Idee, ein herkömmliches Kupferrohr aus dem Sanitärbereich durch das Bocube-Kunststoffgehäuse zu führen und als Wärmeleiter zu nutzen. Die Luft, die durch natürliche Konvektion durch das Kupferrohr strömt, reicht nun aus, um die Verlustleistung der Antenne abzuleiten. Um dennoch den Staub- und Wasserschutz der Elektronik nach Schutzart IP66/IP68 zu gewährleisten, wurde das Rohr jeweils am Ein- und Austritt mit Schraubdichtungen gegen die Gehäusewand abgedichtet.

Um eine sichere Befestigung der Antenne und der Elektronik gewährleisten zu können, hat Miltronic eine Tragschiene aus verzinktem Stahl aus dem Bocube-Zubehörprogramm in die Gehäuse integriert. Außerdem haben die schwedischen Elektronikexperten die Bearbeitung des Gehäuses in Eigenregie übernommen – dazu zählte das Einbringen der Bohrungen für das Kupferrohr sowie das Anbringen der Flansche. In der Regel übernimmt Bopla die anwendungsspezifische Bearbeitung der Gehäuse und auch die Bestückung mit den erforderlichen Elektronikbauteilen kann durch das Unternehmen erfolgen. Im Fall des Antennengehäuses für Boliden, versah Bopla die Gehäuse via Laserbeschriftung mit dem Logo des Kunden. „In den ersten Tests mit den Antennen für den neuen 5G-Mobilfunkstandard haben sich die Gehäuselösungen auf Basis der Bocube-Gehäuse von Bopla bestens bewährt. Änderungen waren keine erforderlich“, resümiert Johan Eriksson, der bereits zahlreiche Bopla-Gehäuselösungen für andere Anwendungen Untertage verkauft hat.

Mobilfunkkommunikation Untertage

Die Vernetzung von Maschinen und Geräten im Internet der Dinge erfordert die Übertragung sehr großer Datenmengen in äußerst kurzer Zeit. Speziell bei der automatischen, digitalen Steuerung von Sicherheitseinrichtungen ist die Übertragungsgeschwindigkeit der Signale von entscheidender Bedeutung. Ein Beispiel hierfür sind die Fernsteuerung von Maschinen und das „Geofencing“, bei dem ein virtueller Zaun um eine Maschine deren Betrieb stoppt, sobald sich eine Person dem Gefahrenbereich nähert. Um einen Personenschaden sicher ausschließen zu können, ist hier eine extrem schnelle Signalübertragung mit einer Verzögerung von lediglich ein bis zwei Millisekunden erforderlich. Mit dem derzeitigen Mobilfunkstandard LTE ist dies nicht umzusetzen, weshalb nun Tests mit dem 5G-Standard durchgeführt werden. Ziel ist die Rationalisierung des Bergbaubetriebs und die Erhöhung der Sicherheit. Boliden gehört demnach hinsichtlich Automatisierung und Digitalisierung zu den führenden Unternehmen der Branche, und nutzt in Kankberg bereits Wi-Fi. ik

www.bopla.de

se.lappgroup.com/

www.boliden.com

Weitere Informationen zum schwedischen Pilotprojekt PIMM – Pilot for Industrial Mobile Communication in Mining:
http://hier.pro/rujtw


PLUS

Bocube-Gehäuse

Das Gehäusesystem umfasst 19 Größen sowie zwei Deckel- und Farbvarianten, aus denen sich 114 unterschiedliche Standardgehäuse für elektronische Komponenten realisieren lassen. Die vielfältig einsetzbaren Industriegehäuse bieten Platz für geritzte Platinen und rechteckige Montageplatten. Wenige Einzelteile erleichtern dabei die Montage, sortenreine Kunststoffe ohne eingespritzte Metallteile das Recycling und die patentierte Scharnierverschlusstechnik kommt komplett ohne Schrauben aus. Der unverlierbar mit dem Gehäuse verbundene Deckel lässt sich wahlweise nach rechts oder links öffnen. Alle Modelle können als Bedien- oder Anzeige-Gehäuse verwenden werden und verfügen über eine um 2 mm abgesenkte Fläche für HMI-Lösungen.

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