Der entscheidende Unterschied zwischen Datenloggern und Echtzeit-Datenerfassungssystemen

Kleine Abweichungen bei den Laborbedingungen können große Auswirkungen haben. Eine versehentlich offen gelassene Gefrierschranktür, ein vorübergehender CO₂-Abfall in einem Tischbrutschrank oder ein unvorhergesehener Stromausfall können sowohl die Versuchsergebnisse als auch die Integrität der gelagerten Proben gefährden. In solchen Situationen ist die Reaktionszeit von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund sind eine sofortige Alarmierung und eine kontinuierliche Überwachung grundlegende Voraussetzungen für die Sicherheit im Labor. Ebenso wichtig ist die Verfügbarkeit vollständiger historischer Aufzeichnungen, die es dem Personal ermöglichen, die Abfolge von Ereignissen zu analysieren und sowohl die Ursache als auch deren Auswirkungen zu ermitteln. Dieser Blog befasst sich mit den Instrumenten, auf die sich Laboratorien am häufigsten verlassen, um diese Anforderungen zu erfüllen: Datenlogger und Echtzeit-Datenerfassungssysteme, wie z. B. XiltriX. Beide Ansätze zielen zwar auf den Schutz der Wissenschaft ab, ihre Methoden und Grenzen unterscheiden sich jedoch erheblich. Das Verständnis dieser Unterschiede ist der Schlüssel zur Auswahl des richtigen Systems für Umgebungen, in denen selbst das kleinste Ereignis den größten Unterschied ausmachen kann.

Herr Han Weerdesteyn, CCO von XiltriX International, kommentierte: "Echte Sicherheit entsteht nicht nur dadurch, dass man Probleme in Echtzeit erkennt, sondern auch dadurch, dass man genau weiß, warum sie aufgetreten sind, und dass man in der Lage ist, rechtzeitig Folgemaßnahmen zu ergreifen, um Schäden zu verhindern."

Die Grenzen der traditionellen und modernen Holzfäller

Datenlogger sind seit langem das Standardwerkzeug für die Laborüberwachung. Die ersten Modelle waren einfache, batteriebetriebene Geräte, die Umweltdaten in festen Intervallen speicherten - manchmal stündlich, manchmal alle 30 Minuten. Sie boten eine nützliche Aufzeichnung vergangener Bedingungen, boten aber keine Möglichkeit, in Echtzeit zu handeln. Wenn zwischen den Messungen eine Störung auftrat, wurde dies erst viel später bemerkt, wenn ein Techniker die Daten abrief und die Proben bereits beeinträchtigt waren.

Mit der Zeit entwickelte sich die Technologie weiter. Moderne Logger wurden immer ausgefeilter und konnten häufiger aufzeichnen, bis hin zu alle 15 oder 30 Minuten, und die Messwerte drahtlos an eine Basisstation oder eine Cloud-Plattform übertragen. Dies ermöglichte den Fernzugriff und führte zu grundlegenden Alarmen, aber auch zu neuen Risiken. Drahtlose Signale können ausfallen. Repeater, die oft erforderlich sind, um die Abdeckung zu erweitern, schaffen zusätzliche Fehlerquellen. Fällt ein Repeater aus, können alle über ihn angeschlossenen Logger möglicherweise nicht mehr kommunizieren. Auch die zentralen Gateways haben ihre Grenzen. Da sie im Labor installiert sind, benötigen sie einen sicheren Internetzugang, um von außen auf die Daten zugreifen zu können. Die Aufrechterhaltung dieses Zugangs und die Anwendung von Software- oder Sicherheitsupdates wird in der Regel dem Kunden überlassen. Nur wenige Systeme verfügen über eine Ausfallsicherung, so dass bei einem Ausfall des Internets auch die Sichtbarkeit und damit die Möglichkeit, Alarme auszulösen, verloren geht.

Han Weerdesteyn: "Moderne Logger sind zwar intelligenter, aber im Kern sind sie immer noch reaktiv, so dass die Nutzer oft zu spät dran sind. Nur proaktive Systeme bieten die Kontrolle, nach der die Nutzer suchen".

Eine andere Herangehensweise: Datenerfassungssysteme in Echtzeit

An dieser Stelle gehen Datenerfassungssysteme einen anderen Weg. Ein System wie XiltriX verlässt sich nicht auf Schnappschüsse im Minutenabstand, sondern sammelt kontinuierlich Daten - oft alle paar Sekunden - und sendet sie sofort an eine sichere Plattform. In dem Moment, in dem ein Parameter aus seinem festgelegten Bereich abweicht, wird ein Alarm ausgelöst. Es gibt keine Verzögerung bis zur nächsten geplanten Messung oder Übertragung. Die Vorteile liegen also auf der Hand. Anstelle von verstreuten Geräten und separaten Datensätzen melden sich alle Sensoren in einem einzigen Dashboard. Die Labore erhalten einen Echtzeit-Überblick über die gesamte Anlage: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Differenzdruck, Partikelzähler, CO₂, O₂, VOCs - alles an einem Ort zusammengefasst. Maßnahmen werden auf der Grundlage aktueller Daten ergriffen, nicht auf der Grundlage historischer Daten, die scheinbar aktuell sind.

Das Batterieproblem

Die Stromversorgung stellt eine weitere Schwierigkeit dar. Um die Batterielebensdauer zu schonen, sind die meisten Logger in ihrer Mess- und Übertragungshäufigkeit eingeschränkt, wodurch blinde Flecken entstehen, in denen kurzlebige, aber schädliche Ereignisse unentdeckt bleiben können. Wenn die Übertragungsgeschwindigkeiten der Logger erhöht werden sollen, sind diese Geräte aufgrund des erforderlichen Batteriewechsels nicht mehr zweckdienlich. Die Batterien selbst sind in der Regel teuer und schwer zu beschaffen, was den Elektroschrott vergrößert und verhindert, dass die Labore ihre Nachhaltigkeitsziele erreichen. Und während kleine Sensoren wie die Temperaturmessung mit Batterien betrieben werden können, ist dies bei stromintensiven Sensoren wie CO₂, O₂, VOC, Partikelzählern und Differenzdruckmessgeräten nicht möglich. Sie benötigen separate Stromversorgungen, was die Idee einer einfachen "drahtlosen" Einrichtung untergräbt.

Im Gegensatz dazu ist die Architektur eines Systems wie XiltriX darauf ausgelegt, diese Schwachstellen vollständig zu vermeiden. Seine Unterstationen verwalten nicht nur die Kommunikation, sondern versorgen auch die meisten angeschlossenen Sensoren direkt mit Strom, darunter Geräte mit hohem Bedarf wie CO₂- und VOC-Sensoren. Dies macht verstreute Stromadapter überflüssig und sorgt dafür, dass selbst die energieintensivsten Sensoren nahtlos integriert werden. Die Installation ist sauberer, die Überwachung ist zuverlässiger und kein kritischer Parameter bleibt außerhalb des Netzwerks.

Herr Han Weerdesteyn fasst zusammen: "Ein Datenlogger kann Ihnen sagen, was schief gelaufen ist. XiltriX sagt Ihnen, was schief gehen wird, solange noch Zeit ist, um Schäden an den wertvollsten Proben zu verhindern."

Einrichtung

Auf den ersten Blick scheinen Datenlogger attraktiv zu sein, weil sie schnell zu installieren sind: Man stellt ein Gerät auf ein Regal, schaltet es ein, und es beginnt mit der Aufzeichnung. Aber wenn es wirklich auf Genauigkeit ankommt, ist die Installation weit weniger einfach. Die richtige Platzierung eines Temperaturmessfühlers in einem Gefrier- oder Kühlschrank ist nicht so einfach, wie wenn man den Sensor durch die Türdichtung hineinfallen lässt. Ein Fühler, der sich zu nahe an einem Kühlelement befindet, kann falsch niedrige Messwerte liefern, während ein Fühler in der Nähe der Tür Schwankungen übertreiben kann. CO₂-Sensoren in Brutschränken stellen eine noch größere Herausforderung dar, da sich die Position des Sensors direkt darauf auswirkt, wie repräsentativ die Messung sein wird, und eine falsche Platzierung sogar zu Problemen mit Kondensation oder Kontamination führen kann.

Da die Logger so konzipiert sind, dass sie "selbst installiert" werden können, ist es in der Regel dem Laborpersonal überlassen, zu entscheiden, wo und wie sie positioniert werden sollen. Da dieses Personal in der Regel nicht für diese Art von Aufgabe geschult ist, liegt es in der Verantwortung des Kunden, den Luftstrom, das Verhalten der Geräte und die Kalibrierungsanforderungen zu verstehen, was oft übersehen wird. Das Ergebnis ist, dass die Daten unvollständig oder irreführend sein können, selbst wenn der Logger selbst korrekt funktioniert.

Han Weerdesteyn: In einem Labor waren die Mitarbeiter zuversichtlich, dass ihr -80°C-Gefrierschrank stabil war, da der Logger keine größeren Abweichungen zeigte. Die Sonde des Kunden war jedoch an der vom Hersteller angegebenen optimalen Stelle platziert worden. Der Gefrierschrank schien mit maximaler Effizienz zu arbeiten. Als der kalibrierte XiltriX-Sensor an einer repräsentativeren Stelle platziert wurde, an der tatsächlich Proben gelagert wurden, zeigte er eine um 10 °C höhere Temperatur an. Dies brachte das Laborteam in eine schwierige Lage, denn es musste jahrelange historische Alarmereignisse manuell zurückverfolgen, um festzustellen, ob Produkte freigegeben wurden, obwohl sie bei der falschen Temperatur gelagert worden waren.

Türsensoren und Stromausfall

Neben der Temperaturmessung bietet die XiltriX-Hardware noch viel mehr. Durch das Hinzufügen von Türsensoren sowie die Erkennung von Stromausfällen und den Anschluss der Alarmausgänge der überwachten Geräte werden viele weitere Informationen verfügbar. Da die XiltriX-Hardware über mehrere analoge und digitale Eingänge verfügt, sind die Kosten für diese zusätzlichen Sensoren im Vergleich zur Risikominderung, die sie bieten, vernachlässigbar.

Wenn ein Benutzer die Tür eines Gefrierschranks mit einer Temperatur von -80°C falsch schließt, wird er innerhalb von Minuten darüber informiert, anstatt mitten in der Nacht aus dem Bett gerufen zu werden, wenn die Temperatur bereits auf -40°C angestiegen ist. Die Möglichkeit, einen lokalen Stromausfall zu erkennen, ist ebenfalls ein großes Plus. Wenn ein Benutzer über einen lokalen Stromausfall informiert wird, kann die Zeit bis zur tatsächlichen Temperaturabweichung genutzt werden, um das technische Personal zu benachrichtigen und die Stromversorgung wiederherzustellen, anstatt Schadensbegrenzung zu betreiben.

Kontinuierliche Unterstützung

Abgesehen von der Technologie selbst liegt der Unterschied zwischen Loggern und XiltriX auch im laufenden Support. Bei Datenloggern liegt die Verantwortung für die Erkennung von Problemen oft ganz beim Kunden. Wenn ein Gerät die Aufzeichnung stoppt oder die Verbindung unterbricht, kann dies unbemerkt bleiben, bis die Daten abgerufen werden, was manchmal erst lange Zeit später geschieht und große Probleme bei der Rückverfolgbarkeit verursacht.

XiltriX verfolgt einen anderen Ansatz. Das Überwachungssystem selbst steht unter ständiger Beobachtung und wird von einem proaktiven 24/7-Support unterstützt. Das technische Team prüft kontinuierlich den Systemzustand und sucht nach frühen Anzeichen von Signalverlusten, Backup-Ausfällen oder Hardware-Fehlfunktionen. Wenn etwas entdeckt wird, wird sofort gehandelt, oft bevor das Laborpersonal überhaupt ein Problem bemerkt.

Das bedeutet, dass die Labors nicht nur gewarnt werden, wenn die Bedingungen außerhalb des zulässigen Bereichs liegen, sondern auch die Gewissheit haben, dass die Überwachungsinfrastruktur selbst korrekt funktioniert. Und da rund um die Uhr fachkundige Hilfe zur Verfügung steht, wissen die Mitarbeiter, dass sie auch außerhalb der Arbeitszeiten Unterstützung erhalten.