Anwenderbericht

 

Netzwerk-Video: Zuverlässige Bildübertragung aus eisiger Kälte

 

Wann und unter welchen Umständen treten Bannerwolken auf? Wieviel Schnee liegt auf der Zugspitze? Und wie groß ist der daraus resultierende Reflexionsgrad des Zugspitzplattes, der für die Auswertung von gemes­senen UV-Strahlungen benötigt wird? Wie weit haben sich die Kontinental­platten Europas und Amerikas im vergangenen Jahr voneinander entfernt? Auf der Suche nach Antworten wird häufig unter extremen Bedingungen geforscht – bei gleisendem Sonnenlicht, Temperaturen von minus 40 Grad Celsius oder Windgeschwindigkeiten von 200 km/h. Keinem Forscher kann man zumuten, permanent bei solchen Verhältnissen zu arbeiten. Die Wissenschaftler des Meteorologischen Instituts der Ludwig-Maximilians-Universität in München (MIM) und des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie (BKG) setzen deshalb die wetterfesten Netzwerkkameras von Mobotix ein. Diese liefern den Forschern trotz direkter Sonneneinstrahlung, eisiger Kälte und gewaltiger Sturmböen zuverlässige Echtzeitbilder aus der Natur.

 

Aufwändige Untersuchungen und deren Ergebnisse ermöglichen den Wissenschaftlern des MIM oder BKG elementare Rückschlüsse auf die Klimaentwicklung und das Wetter sowie auf Vorgänge und Bewegungen im Erdinneren. Rückschlüsse mit hoher Tragweite und praktischen Nutzen für den Alltag. Zur Ermittlung nutzt das Institut zum Beispiel eine Wetterstation in 2.965 Meter Höhe auf der Zugspitze, Deutschlands höchstem Berg. Das BKG beteiligt sich dagegen an der German Antarctic Receiving Station (GARS) in O'Higgins/Antarktis. Hier steht ein Radioteleskop, das präzise Daten zur Plattentektonik, also zur Kontinentaldrift, liefert. Kalt ist es an beiden Orten: Während die Temperaturen auf der Zugspitze unter minus 25 Grad Celsius fallen können, liegen die Werte in der Antarktis auch schon einmal bei minus 40 Grad Celsius – und das bei Windgeschwindigkeiten von bis zu 200 km/h. Trotzdem ist eine kontinuierliche Beobachtung der Wolken- und Wetterverhältnisse sowie der Funktionsfähigkeit des Teles­kops dringend erforderlich. Die Forscher setzen dazu die Videotechnik zur digitalen Bilddaten-Erfassung ein. Nur: Welche Videokamera kann unter diesen Bedingungen permanent zuverlässig funktionieren?

 

Filmreif und sonnentauglich

 

Das MIM hat sich zur Lösung seiner Probleme für die Netzwerkkameras des Kaiserslauterer Herstellers Mobotix entschieden. Aufgabe der drei eingesetzten Kameras ist es, die Wetterbedingungen kontinuierlich zu dokumentieren, meteorologische Routinemessungen zu ergänzen und Zusatzinformationen im Rahmen verschiedener Forschungsprojekte zu gewinnen. Eine Kamera steht deshalb auf dem Dach des Instituts (www.meteo.physik.uni-muenchen.de/mesomikro/stadt/camera.jpg), um Besuchern der MIM-Website nicht nur aktuelle Wetterdaten, sondern auch das entsprechende Bild liefern zu können. Außerdem werden aus den vielen Einzelbildern täglich MPEG-Filme erzeugt, die das MIM verwendet, um Stu­denten die Dynamik atmosphärischer Prozesse zu verdeutlichen.

 

"Wir hatten hier vorher eine andere Webcam im Einsatz", erzählt Diplom-Meteorologe Heinz Lösslein. "Allerdings zeigte sie aufgrund der direkten Sonneneinstrahlung nach einiger Zeit Einbrennspuren. Schließlich kommt es bei einer Wetterkamera häufiger vor, dass sie in die direkte Sonne schaut." Der Wissenschaftler suchte im Internet nach einer besseren Alternative und stieß dabei auf die Mobotix-Lösung. "Diese Kamera hat sich tatsächlich als 'sonnenfest' erwiesen und ist dadurch für uns besonders nützlich." Die erste Herausforderung des unmittelbaren Gegenlichtes hatte die Mobotix-Kamera damit erfüllt. Doch wie hält sie der Kälte und den Sturmböen stand?

 

Bilder aus der Kälte

 

Die zweite Kamera hat ihren Standort an der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) in 2.650 Meter Höhe am Südhang der Zugspitze. Die Bilder (www.schneefernerhaus.de/camera.jgp) werden für die Auswer­tung von gemessenen UV-Strahlungen eine weitere Mobotix-Lösung auf der Beobachtungsplattform des Deutschen Wetterdienstes (DWD) auf dem Zugspitzgipfel, wo ein Online-Anschluss nicht möglich ist. Deshalb wurde dort ein Mini-Netzwerk aus einem Linux-Rechner und der Kamera aufgebaut, die kontinuierlich einen Teil des Gipfelgrates in Richtung Westen beobachtet, um dort das Auftreten der Bannerwolken zu dokumentieren. Tagsüber wird alle fünf Sekunden ein JPEG-Bild (Joint Photographic Experts Group) abge­speichert. Nachts erzeugt der Rechner aus den Einzelbildern einen MPEG-Film (Moving Picture Expert Groupverwendet. Und schließlich befindet sich), der dann im Institut ausgewertet wird.

 

Auch unterkühlt noch funktionsfähig

 

"Für den Einsatz am Zugspitzgipfel war es natürlich wichtig, dass die Kamera auch tiefe Temperaturen von mehr als minus 25 Grad Celsius bewältigt", erläutert Diplom-Meteorologe Mario Mech. "Wir haben deshalb die Kamera vor ihrem Einsatz im Klimaschrank unseres Instituts eine Woche lang bei minus 35 Grad Celsius getestet, wo sie einwandfrei funktionierte.“ Aufgrund der Tatsache, dass die Mobotix-Entwickler großen Wert auf Robustheit gelegt und auf den Einsatz von beweglichen Bauteilen wie Zoom- oder Schwenk- und Neigefunktionen verzichtet haben, trotzt die Kamera auch der eisigen Kälte.

 

"Natürlich wird auch Linux, das Betriebssystem der Kamera, im universi­tären Umfeld sehr gerne gesehen", unterstreicht Dr. Joachim Reuder, der das UFS-Projekt betreut. "Darüber hinaus sind die Möglichkeiten der Netzanbindung, wie beispielsweise FTP (File Transfer Protcol), E-Mail und NFS (Network File System), unschlagbar vielfältig. Mir ist kein Kamera­system bekannt, das für unsere Zwecke besser geeignet wäre."

 

Permanent im Bilde

 

In der German Antarctic Receiving Station (GARS) wurde ursprünglich eine analoge Kamera eingesetzt, die durch ein Fenster der Station permanent das Radioteleskop beobachten sollte. "Aber sie funktionierte nur dann ordentlich, wenn es draußen richtig hell und das Fenster nicht zugeschneit war", erinnert sich der Informatiker Reiner Wojdziak, der jährlich mehrere Monate in der Antarktis verbringt. Mit dem Ergebnis unzufrieden informierte er sich über spezielle Outdoor-Kameras und stieß dabei auf drei mögliche Anbieter. "Die Mobotix-Kamera machte den besten Eindruck", erklärt der Wissenschaftler. Und so wurde sie an einer windgeschützten Stelle an der Außenwand der Station installiert, wo sie teilweise Temperaturen von bis zu minus 40 Grad Celsius aushalten muss.

 

Die Kamera ist in das LAN (Local Area Network) der Station eingebunden und liefert den Wissenschaftlern Echtzeitbilder. Um Übertragungs­kapazitäten zu sparen, sendet das Netzwerk nur zirka alle zehn Minuten via Satellit aktuelle Bilder ins Internet (http://vlbi.leipzig.ifag.de/ohiggins/ohig-web.jpg). "Seit der Installation der Mobotix-Kamera haben wir einen permanent guten Blickkontakt zum Radioteleskop und können so ständig dessen Funktionsfähigkeit überprüfen", berichtet Wojdziak. "Mit dieser Lösung sind wir nun richtig zufrieden."

 

Investitionssicher und vielfältig im Einsatz

 

Die Mobotix-Kameras sind die ersten und bislang einzigen wetterfesten Netzwerkkameras mit integrierter Rekorder-Funktion, Video-Management-System, Videosensorik und Audio. Die freie Skalierbarkeit von Kamera­anzahl, Speicherkapazität und Datenverbindungen wie ISDN, DSL, Ethernet, WLAN, GSM, Kupfer oder Glasfaser bietet eine hohe Investi­tionssicherheit. Es sind sowohl interne als auch externe Aufzeichnungen möglich. Zur externen Speicherung kann jeder Standard-Dateiserver (Linux, Windows) verwendet werden. Dabei übernimmt die Kamera das komplette Datenbank-Management, ohne dass eine weitere Applikation benötigt wird. Alle Aufzeichnungs-, FTP- und E-Mail-Funktionen können sowohl Zeit als auch Ereignis gesteuert ausgelöst werden. Da die Kamera über den Browser gesteuert wird, ist keine Installation von Software oder Plug-Ins notwendig. Sollen mit hoher Bildrate gleichzeitig viele Kameras auf dem PC oder einer Monitorwand angezeigt werden, steht kostenfrei eine Leitstand-Software (MxPEG-Viewer) zur Verfügung. Trotz der großen Funktionsvielfalt wird die Kamera so einfach wie ein Netzwerk-Drucker angeschlossen. Für die Stromversorgung reicht das Datenkabel oder ein Solarpanel mit Pufferakku aus.

 

Durch ihr robustes Design, den Verzicht auf bewegte Teile in der Kamera und dem Objektiv sowie einem Gehäuse aus Glasfaser verstärktem Kunst­stoff sind die Outdoor-Modelle des Netzwerkkamera-Systems wetterfest und von minus 20 bis plus 60 Grad Celsius spezifiziert. Selbst für eine Installation auf hohen Dreitausender-Berggipfeln sind weder Wetterschutz­gehäuse noch Heizung nötig. Dies führt zu einem geringen Installations­aufwand und niedrigen Energiekosten. Die Wetterfestigkeit der Mobotix-Kameras ist zudem IP65-zertifiziert. Mit ihren vielfältigen Funktionen und einfachen Anschlussmöglichkeiten eignen sich die Mobotix-Lösungen deshalb für den Einsatz unter extremen Bedingungen wie in der eisigen Kälte der Antarktis, im gleißenden Sonnenlicht auf der Zugspitze oder aber in der sengenden Hitze von Dubai.

 

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<< Infobox: Verwendete Hardware >>

 

Dachplattform des MIM: 1 Mobotix M1M Kamera mit Poweradapter, 10/100 Mbit 3Com Switch, 10/100/1000 HP Procurve Switch, Webserver Compaq Alpha mit Fileserver 3TB, 1GB Anbindung an das Backbone des RZ und 668 MB Anbindung an das Internet.

 

UFS: 1 Mobotix M1M Kamera mit Poweradapter, 10/100 Mbit HP Procurve Switch, Anbindung an das Internet über ISDN Router.

 

Station des DWD: 1 Mobotix M1M Kamera, PC Pentium I 100 MHz, 128 MB RAM, 80 GB Festplatte, 10 Mbit-Anbindung direkt an die Kamera, Linux.

 

GARS: 1 Mobotix-Kamera mit MOBOTIX Netzteil über Netzwerkkabel, bereits vorhandener Web-Server im LAN O’Higgins, 10/100 Mbit-Anschluss (Download, Übertragung, Wartung).

 

<< Infobox: Mobotix AG >>

 

Hauptsitz:

MOBOTIX AG

Luxemburger Straße 6

D-67657 Kaiserslautern

Tel.: +49-631-3033-111

Fax: +49-631-3033-190

Internet: www.mobotix.com

 

Niederlassungen:

Columbia, South Carolina (USA)

 

Vorstand und Gründer:

Dr. Ralf Hinkel, Diplom-Informatiker

 

Mitarbeiter:

zirka 60 in Deutschland und 4 in USA

 

Umsatzentwicklung:

2003: Umsatzwachstum von 103 Prozent (bei einem Exportanteil von 45 Prozent)

2004: geplanter Umsatz von elf Millionen Euro

Die Gewinnzone wurde bereits im letzten Quartal 2002 erreicht.

 

Installationen:

Mehr als 25.000 installierte Netzwerkkamera-Systeme bis Ende 2003

 

Vertrieb:

Indirekter Vertrieb über zertifizierte Secure-Partner und den Fachhandel