Unterbrechungsfreie Stromversorgung Integrierte Notstromversorgung für autonomes Drohnensystem

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Sunflower Labs hat mit dem Beehive-System eine autonom agierende Drohnen-Sicherheitslösung entwickelt. Für einen sicheren Betrieb, war es erforderlich, eine zuverlässige und integrierbare Notstromversorgung für den Outdoor-Einsatz zu entwickeln. Bicker Elektronik hat diese Herausforderung mit einer passenden DC-USV-Lösung gemeistert, so dass das System immer für den nächsten Flug einsatzbereit ist.

Die flexible Drohnen-Sicherheitslösung Beehive von Sunflower Labs besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten: Die «Bee»-Drohne verfügt über ausgeklügelte Technologien für autonomen Start, Flug und Landung sowie hochwertige Live-Videoaufnahmen. Die «Bee» erkennt unerwartete Hindernisse und ändert die Route, um Kollisionen zu vermeiden und zukünftige Flugrouten zu verbessern. Die Basis-Station «Hive» beherbergt und lädt nicht nur die Drohne vollautomatisch, sondern ist auch das «Gehirn» des gesamten Systems, das Sensordaten mit Embedded AI Computing verarbeitet und analysiert.

Autonomes Drohen-Sicherheitssystem für die Objektüberwachung

Das Beehive-System ermöglicht die autonome Überwachung grosser Areale und lässt sich nahtlos in bestehende Infrastrukturen mit Sicherheitskameras und Sensoren integrieren. Nachdem sich im Einsatzfall die Abdeckung der Outdoor-Basis-Station "Hive" geöffnet hat, hebt die Drohne "Bee" in weniger als 5 Sekunden ab und fliegt selbstständig direkt zur Stelle des Ereignisses, um Live-Videoaufnahmen von dort zu übertragen. Mit fortschrittlicher 3D-Kartierung, Hinderniserkennung und Geofencing navigiert die Drohne eigenständig innerhalb des zu überwachenden Grundstücks. So ist es beispielsweise möglich, in weniger als 30 Sekunden proaktiv auf Aktivitäten in einem beliebigen Teil eines 10 Hektar grossen Geländes zu reagieren. Dies bedeutet eine enorme Kosten- und Zeitersparnis im Vergleich zu traditionellen Sicherheitslösungen mit bemannten Patrouillen und zahlreichen fest installierten Überwachungskameras. Um eine zuverlässige und unterbrechungsfreie Stromversorgung der «Hive»-Basis-Station zu gewährleisten, wurde Bicker Elektronik als USV- und Stromversorgungsspezialist hinzugezogen, um eine massgeschneiderte Lösung zu entwickeln.

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Sicherer Betrieb auch bei Stromausfall

Bei der Produktentwicklung des «Hive» war den Verantwortlichen von Sunflower Labs schnell klar: Das Beehive Drohnen-System sollte auch bei Stromausfall sicher einen Überwachungsflug durchführen bzw. zuverlässig zur Basis-Station zurückkehren können. Die grösste Herausforderung bestand darin, eine USV-Lösung zu finden, welche die erforderliche Leistung erbringt und gleichzeitig in das begrenzte Platzangebot des "Hive"-Gehäuses passt. Zudem sollten alle Komponenten der Notstromversorgung für den langjährigen Betrieb bei extremen Aussentemperaturen zu jeder Jahreszeit ausgelegt sein.

DC-USV Notstromversorgung mit LiFePO4-Hochleistungsbatterie

Im Rahmen der Design-In-Beratung wurden der Leistungsbedarf und weitere Anforderungen für den einstündigen Backup-Betrieb der Basis-Station gründlich analysiert. Basierend auf diesen Erkenntnissen präsentierte das Expertenteam von Bicker Elektronik im Anschluss eine massgeschneiderte Lösung: eine platzsparende und flexibel integrierbare 24V DC-USV-Lösung mit einem leistungsstarken LiFePO4-Hochleistungsbatteriepack. Der sichere und langlebige Energiespeicher ist ideal geeignet für den Einsatz unter anspruchsvollen Bedingungen im Temperaturbereich von -20 bis +55 °C.

DC-USV Lade- und Steuermodul UPSI-2406

Die 24VDC-Versorgungsspannung des vorgeschalteten AC/DC-Netzteils wird von der intelligenten DC-USV UPSI-2406 im Normalbetrieb direkt an die Systemkomponenten der Basis-Station weitergeleitet. Parallel wird der LiFePO4-Energiespeicher geladen und alle relevanten Parameter, Ströme und Spannungen überwacht. Hierzu ist UPSI-2406 über zwei Leitungen mit dem Batteriepack BP-LFP1325 verbunden. Neben der reinen Energieübertragungsleitung (BAT PWR) werden auf der Datenleitung (BAT DATA) via I2C-Schnittstelle alle relevanten Betriebsdaten des Energiespeichers kontinuierlich überwacht und gesteuert. Bei Stromausfall oder Spannungseinbrüchen, sog. Brownouts, trennt ein MOSFET in der DC-USV innerhalb weniger Mikrosekunden den Eingang ab und die angeschlossene Last wird unterbrechungsfrei aus dem Energiespeicher heraus versorgt. Die UPSI-2406 sorgt im Backup-Betrieb für eine kontinuierlich stabilisierte DC-Ausgangsspannung, um sicherzustellen, dass die Steuereinheit im "Hive" zuverlässig und ohne Ausfälle weiterhin funktioniert.

Energiespeicher BP-LFP1325 mit Lithium-Eisenphosphat-Technologie

Generell bieten Batteriepacks mit LiFePO4-Hochleistungszellen eine ideale Lösung für längere Überbrückungszeiten in USV-Systemen. Durch die hohe Energiedichte ermöglichen sie eine zuverlässige Stromversorgung auch über längere Zeiträume bei gleichzeitig sehr kompakten Abmessungen. Für das Beehive-System kommt der BP-LFP1325 zum Einsatz, der im Notfallmodus die Applikation für mindestens eine Stunde versorgt. In sicherheitsrelevanten Anwendungen überzeugen die BP-LFP-Energiespeicher von Bicker Elektronik mit ihrer herausragenden Zyklenfestigkeit von über 6.000 Lade- und Entladezyklen. Ein integriertes Batterie-Management-System (BMS) überwacht und steuert den Lade- und Entladevorgang jeder einzelnen Batteriezelle, um die Lebensdauer und Betriebssicherheit des Energiespeichers zu optimieren. Dank des integrierten Cell-Balancing-Systems wird eine gleichmässige Ladung aller Zellen sichergestellt, wodurch die volle Kapazität des Batteriepacks langfristig nutzbar bleibt.

Nahtlose Integration für unterbrechungsfreie Sicherheit

«Das Beehive-System ist eine Drone-In-A-Box-Lösung, die kompakt, einfach einzurichten und mühelos zu bedienen ist. Die DC-USV von Bicker Elektronik hat sich für uns als ausgezeichnete Lösung erwiesen, um Netzausfälle und Störungen zu überbrücken. Die kompakte Grösse und die nahtlose Integration dieser Set-and-Forget-Lösung passen perfekt zu unseren Anforderungen», betont Jakub Stano von Sunflower Labs. Dank der integrierten Notstromversorgung ist die Basis-Station des Beehive-Systems auch bei einem Stromausfall während eines Fluges im "Notfallmodus" betriebsbereit. Dies gewährleistet, dass die Drohne jederzeit sicher zum "Hive" zurückkehren und landen kann. Die Kombination des Beehive-Systems von Sunflower Labs mit der zuverlässigen Notstromversorgung von Bicker Elektronik bietet eine perfekt abgestimmte und äusserst zuverlässige Lösung für die unterbrechungsfreie autonome Sicherheitsüberwachung grosser Areale. Selbst bei Stromausfällen oder anderen Störungen ist das Beehive-Sicherheitssystem jederzeit einsatzbereit, wenn es darauf ankommt.

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