Öffentliche Einrichtungen der kritischen Infrastruktur halten an vielen Standorten Treibstoffreserven vor, um auch bei einer Störung der externen Versorgung – etwa einem mehrtägigen Stromausfall – handlungsfähig zu bleiben. Damit diese Reserven im Ernstfall verlässlich zur Verfügung stehen, müssen ihre Füllstände jederzeit bekannt und über alle Standorte hinweg planbar sein.
Das Land Hessen hat dafür ein Digitalisierungsprojekt aufgesetzt: An aktuell 48 Standorten werden die Füllstände strategisch platzierter Treibstofftanks zentral und automatisiert erfasst, statt sie einzeln vor Ort abzulesen. So entsteht ein durchgängiges, standortübergreifendes Bild der verfügbaren Reserven – als Grundlage für verlässliche Entscheidungen im Regelbetrieb wie im Krisenfall.
Die technische Konzeption und die IIoT-Plattform stammen von der VISUALYS GmbH, die als Anbieter industrieller IoT-Lösungen die gesamte Systemarchitektur entwickelt und koordiniert hat. Die Hardwareinstallation vor Ort – vom Bau der Steuerschränke über die Sensormontage bis zur Inbetriebnahme – übernahm die Werner Elektrotechnik GmbH aus Eltville am Rhein. Die IIoT-Gateways für die gesicherte Datenübertragung stammen von Wachendorff Prozesstechnik. Beide Unternehmen gehören zur Wachendorff Gruppe, aus der VISUALYS 2019 als Corporate Start-up hervorging – Plattform und Hardware kommen so aus einem Unternehmensverbund und sind aufeinander abgestimmt.
Die Herausforderung: Verteilte Treibstoffreserven ohne durchgängige Füllstandsdaten
Die Füllstände der Tanks ließen sich bisher ausschließlich über manuelle Kontrollgänge erfassen. Bei fast 50 über Hessen verteilten Standorten ist ein solches Verfahren personell und zeitlich aufwendig und liefert prinzipbedingt nur punktuelle Momentaufnahmen. Eine durchgehende, standortübergreifend vergleichbare Datenbasis lässt sich auf diesem Weg systembedingt nicht gewinnen – unabhängig davon, wie sorgfältig die Kontrollen vor Ort durchgeführt werden.
Für den Regelbetrieb wie für den Krisenfall ergaben sich daraus mehrere Anforderungen:
- Verlässliche Aussage über die tatsächlich verfügbaren Reserven an jedem Standort
- Frühzeitige Information, bevor ein Tank eine kritische Meldeschwelle unterschreitet
- Einheitliche, planbare Prozesse anstelle unterschiedlicher Listen und manueller Kontrollen
- Granulare Zugriffsrechte, da es sich um Standorte der kritischen Infrastruktur handelt
- Übertragbarkeit auf weitere Liegenschaften und Betriebsmittel
Im Kern ging es weniger darum, ein akutes Einzelproblem zu beheben, als darum, von verteilten Einzelaufzeichnungen zu einem einheitlichen, planbaren Überwachungssystem zu gelangen – als Grundlage für die Einsatzbereitschaft der Standorte, auch bei länger andauernden Störungen.
Die Lösung: Ultraschall-Füllstandsmessung per MQTT an eine zentrale IIoT-Plattform
Der Beitrag von VISUALYS besteht vor allem darin, bestehende Anlagen unterschiedlicher Hersteller ohne einheitliche Schnittstellen in einer gemeinsamen, gesicherten Plattform zusammenzuführen und die beteiligten Partner entlang der Umsetzung zu koordinieren. Grundlage dafür ist eine modulare IIoT-Architektur, die Datenerfassung, Übertragung, Verarbeitung und Darstellung vereint und die Messwerte über gesicherte Kanäle in eine zentrale Plattform überträgt.
Füllstandsmessung und Datenerfassung
An jedem Tank erfasst ein Ultraschallsensor mit 4…20-mA-Ausgang die Füllhöhe. Der Sensor ist an den analogen Eingang eines Routers angeschlossen, der den Messwert kontinuierlich abfragt. Ändert sich der Füllstand um einen definierten Wert, überträgt der Router den neuen Wert per MQTT an die VISUALYS-Plattform. Zusätzlich wird der Wert mindestens einmal täglich auch ohne Änderung übertragen, um die Kommunikationsverbindung zu prüfen.
Anbindung und Fernwartung
Je nach Standort ist der Router entweder in ein vorhandenes lokales Netzwerk eingebunden oder über ein integriertes LTE-Modem mit dem Internet verbunden. Alle Router sind zusätzlich über OpenVPN erreichbar, sodass die Firmware aus der Ferne geprüft und bei Bedarf aktualisiert werden kann – ein Aspekt, der auch mit Blick auf die Anforderungen des Cyber Resilience Act (CRA) relevant ist.
Installation vor Ort durch Werner Elektrotechnik
Die Werner Elektrotechnik GmbH übernahm die technische Realisierung an den Standorten:
- Erstellung der Schaltpläne sowie Bau der anlagenspezifischen Steuerschränke
- Montage und Verkabelung der Sensorik an den Tanks
- Integration in vorhandene Netzwerke bzw. Herstellung der LTE-Anbindung
- Inbetriebnahme und Funktionstests
Plattform und Bedienung
Die VISUALYS-Plattform wurde kundenspezifisch konfiguriert und mit einem Dashboard ausgestattet, das die Betriebszustände aus den eingehenden Messwerten ableitet und visualisiert. Für kritische Füllstände sind Alarmschwellen hinterlegt; bei Unterschreitung einer Meldeschwelle wird automatisch eine E-Mail-Benachrichtigung ausgelöst. Ein lokales Display zeigt die wichtigsten Betriebszustände zusätzlich vor Ort an. Darüber hinaus überträgt die Plattform die Daten zyklisch an eine zentrale Datencloud, verarbeitet externe Steuerbefehle, stellt Trends und historische Verläufe dar und verwaltet Benutzerrollen und -rechte. Das Dashboard ist dabei auf unterschiedliche Nutzergruppen ausgelegt und fügt sich in die bestehenden Verwaltungsprozesse ein.
Sicherheit und Rechtemanagement
Die Kommunikation zwischen den Routern und der Plattform erfolgt ausschließlich verschlüsselt, Zugriffe werden protokolliert und die Daten redundant gespeichert. Ein rollenbasiertes Rechtemanagement stellt sicher, dass nur autorisierte Personen Zugriff auf die Standortdaten erhalten – eine Voraussetzung, die sich aus der Einordnung der Standorte als kritische Infrastruktur ergibt.
Das Ergebnis: Planbare Reserven und deutlich weniger Kontrollfahrten
Mit der von VISUALYS umgesetzten Lösung hat das Land Hessen die Füllstände aller 48 Standorte zentral und nahezu in Echtzeit im Blick. Die manuellen Kontrollgänge entfallen: Pro Standort und Woche werden dadurch rund ein bis drei Stunden Aufwand eingespart, weil niemand mehr zur Kontrolle vor Ort fahren muss.
Der automatische E-Mail-Alarm bei Unterschreitung einer Meldeschwelle stellt sicher, dass kein Tank unbemerkt leerläuft und ein Treibstoffvorrat für mehrere Tage vorgehalten wird. Damit ist erstmals verlässlich planbar, dass die Standorte auch bei einem länger andauernden Stromausfall einsatzbereit bleiben – eine Aussage, die vor Einführung des Systems nicht sicher möglich war. Der Mehrwert liegt dabei weniger in der Behebung eines bekannten Einzelproblems als in der durchgängigen Planbarkeit und der gesicherten Einsatzfähigkeit.
Für die Verantwortlichen entsteht daraus:
- eine einheitliche, standortübergreifende Datenbasis statt verteilter Einzellisten
- planbare Nachfüllvorgänge auf Basis realer Füllstände statt fester Intervalle oder Momentaufnahmen
- reduzierter Personal- und Fahraufwand für die Kontrolle (rund 1–3 Stunden pro Standort und Woche)
Der Ausblick: Übertragbar auf weitere Infrastrukturen
Die Architektur von VISUALYS ist so ausgelegt, dass sie sich auf weitere Liegenschaften und andere Betriebsmittel übertragen lässt – etwa auf die Überwachung von Notstromaggregaten, Gebäudetechnik oder das Energiemanagement. Weil sich Sensorik unterschiedlicher Hersteller über die Gateways von Wachendorff Prozesstechnik anbinden lässt und die Installation dem etablierten Vorgehen der Werner Elektrotechnik GmbH folgt, können zusätzliche Standorte und Messgrößen ohne grundlegenden Umbau ergänzt werden.
