Entwicklung einer neuartigen Einbaugarnitur mit autark agierender körperschallbasierter Temperatur/Druck-Sensoreinheit zur Überwachung der Trinkwasserqualität (EaST)

Abstract

Im Verbundprojekt EaST wurde eine bestehende Einbaugarnitur am Trinkwasser-Hausanschluss zu einem intelligenten, kontaktlos messenden Bauteil weiterentwickelt. Die Lösung kombiniert eine akustik-optimierte Mechanik (gezielte Körperschall-Kopplung) mit Sensorik für Temperatur und Druck, Energy-Harvesting zur autarken Versorgung, energiearmer Funkübertragung und Edge-Auswertung. Die Integration erfolgt ohne Eingriff in den Wasserweg und ist über ein Nachrüst-Einbauset realisierbar.

Methodisch umfasste das Vorhaben Anforderungsanalyse, Konzept- und Prototypenentwicklung, Aufbau von Prüfständen und Teildemonstrator, Systemintegration sowie Labor- und Feldtests. Ergebnisse zeigen, dass bereits kleine Temperaturdifferenzen im Erdverbau den energiearmen Betrieb des Sensorknotens ermöglichen. Die Funkstrecke arbeitet unter netznahen Bedingungen robust mit Reichweitenreserve. Aus der Entwicklung gingen Design- und Prozessleitlinien für Koppelstellen, Material/Geometrie, Energiemanagement und Funk-Parametrierung hervor. Der Ansatz ermöglicht zustandsnahe Messdaten am Hausanschluss, unterstützt frühere Störungserkennung, reduziert Außendiensteinsätze und schafft eine übertragbare Technologieplattform für weitere Infrastruktur-Anwendungen.

Laufzeit: 01.04.2023–31.03.2025. Förderung: BMBF, Projektträger PTKA, FKZ 02WQ1673A–C. Partner: Schönborner Armaturen GmbH (Koordination), AUCOTEAM GmbH, BTU Cottbus-Senftenberg; TH Wildau (Unterauftrag).

The joint project EaST developed a smart, contactless monitoring service box for drinking-water house connections. The solution integrates acoustics-optimized mechanics, temperature/pressure sensing, thermoelectric energy harvesting, low-power radio communication, and edge analytics, without interfering with the water flow. After requirements analysis, prototyping, test-rig and sub-demonstrator builds, the integrated system was validated in lab and field. Results confirm energy-autonomous operation under small ground temperature gradients and robust radio links with margin. The project delivers design and process guidelines for coupling points, materials/geometries, energy management, and radio parametrization. This enables near-consumer condition data, earlier anomaly detection, fewer on-site visits, and a transferable platform for related infrastructures.

Funding: BMBF via PTKA, grant no. 02WQ1673A–C; duration: 2023-04-01 to 2025-03-31; partners: Schönborner Armaturen (lead), AUCOTEAM, BTU Cottbus-Senftenberg; TH Wildau (subcontract).