Smarte Objekte berechnen ihren Aufenthaltsort selbstständig

„RFID ist heute in Teilgebieten Stand der Dinge, um Gegenstände zu identifizieren und zu überwachen. Doch können diese Aufgaben von Systemen mit Smart Objects intelligenter und besser wahrgenommen werden“, ist Karin Loidl überzeugt, Technologiemarketing-Expertin am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen.

Die Forscher entwickeln gemeinsam mit T-Systems, Vierling Communications, Delta-T und der Uniklinik Erlangen im Projekt Opal Health ein solches System. Opal ist die Abkürzung für „Optimierte und sichere Prozesse durch mobile und intelligente Überwachung und Lokalisierung von Betriebsmitteln und Inventar in Kliniken und Krankenhäusern“. Dabei geht es um die lückenlose Verfolgung und Dokumentation von Transport, Lagerung und Nutzung medizinischer Geräte und Gegenstände. Das können mobile EKG-Geräte sein oder Blutkonserven.

„Der Clou ist das sich selbst konfigurierende Sensornetz“, erklärt Loidl. Smart Objects bestehen aus einer Funkstrecke, einer Energieversorgung, einer Recheneinheit und einem Sensor. Diese Einheiten bauen eigenständig über die Frequenz 868 MHz Kontakt zu anderen Knoten auf und geben darüber Informationen weiter.

Die Lokalisierung der Objekte innerhalb eines Netzes erfolgt über Ankerknoten, deren Position bekannt ist. Sie senden Signale an benachbarte Objekte aus, und diese errechnen aus den empfangenen Signalen ihre Position. „Für die Kommunikation nehmen die Daten jeweils den besten Weg. Das kann der Energie sparendste sein oder derjenige ohne Störungen“, so die Expertin. Auf diese Weise entsteht ein Kommunikationsnetz, das über ein Gateway an das zentrale IT-System eines Krankenhauses angebunden ist. So erfährt das Personal, wo sich ein Objekt gerade befindet, in welchem Zustand es ist und ob darauf zugegriffen werden kann. So lässt sich etwa die Temperatur von Blutkonserven permanent überwachen.

Aktuell lassen sich zwischen 50 und 100 Knoten in einem Netz realisieren, für eine Erweiterung werden weitere Netze hinzugeschaltet. Bei RFID hingegen müssen stationäre Lesegeräte installiert werden, die Daten aus den Transpondern abfragen. „Eine aktive Kommunikation findet hier nicht statt, geschweige denn eine Kommunikation zwischen den Objekten“, sagt Loidl. Hinzu komme, dass RFID-Lesegeräte mit rund 2 W eine relativ hohe Sendeleistung aufweisen. „Diese können Störungen an medizinischen Geräten auslösen“, erklärt Loidl und verweist auf eine entsprechende Studie des niederländischen Gesundheitsministeriums. Die für das Opal-Health-Projekt entwickelten Smart Objects kommen mit 10 mW aus. Um die IEC-Norm 60601-1-2 für die elektromagnetische Verträglichkeit von medizinischen Geräten zu erfüllen, reicht bei den Smart Objects ein konstruktionsbedingter Schutzabstand von 7,6 mm. Loidl: „Der lässt sich durch das Gehäuse realisieren.“

Auch an die Sicherheitsanforderungen wurde gedacht: So sollen möglichst wenige personenbezogene Daten auf den Knoten gespeichert und über Funk ausgetauscht werden. Die Funkübertragung wird verschlüsselt. Und gestörte Funkstrecken werden durch die Selbstorganisation des Netzes ausgeglichen. Redundante Routing-Pfade garantieren zusätzliche Sicherheit.

Wenn im Herbst der Feldversuch im Uniklinikum Erlangen startet, werden die smarten Objekte von außen auf die Gegenstände aufgebracht. Zukünftig wird es auch möglich sein, sie darin zu integrierten – entweder in Form einer Platine oder gedruckt.

Sabine Koll Journalistin in Böblingen

Ob Pervasive Computing, Ubiquitous Computing, Ambient Intelligence oder das Internet der Dinge – diese aktuellen Forschungsgebiete gehen von einer Vernetzung von physikalischen Objekten mit IT-Systemen aus. Nicht nur der Mensch interagiert dabei mit Geräten und Maschinen, sondern auch die Geräte untereinander. So können beim Internet der Dinge Alltagsgegenstände per drahtloser Kommunikation identifiziert werden. Sie kommunizieren untereinander und mit der Umgebung. Die Informationen werden dabei per Internet-Technologie ausgetauscht. Gegenstände sind darüber hinaus mit Umgebungssensorik ausgestattet. Die Mikrotechnologie brachte den entscheidenden Schub. Doch gibt es noch viele Fragen zu erforschen – wie etwa die Energieversorgung oder die Netztechnik. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) will solche Punkte im Rahmen der Experimentalplattform Germany-Laboratory (G-Lab) untersuchen lassen. Bis Mitte März können dazu noch Anträge auf Fördergelder eingereicht werden.