Vernetzte Sensoren ermöglichen es den Gemeinden und Städten schneller und fundierter auf Veränderungen zu reagieren.
Anwendungsfälle wie Beispielsweise die Wasserpegel-Überwachung sind vollautomatisiert und in Nahe-Echtzeit möglich.
Smart wird es dann, wenn unterschiedliche Sensoren und Aktoren zusammenspielen.
In diesem Artikel sind 5 konkrete Anwendungsfälle beschrieben im Kontext von Gemeinden und Städten.
Überwachung des Wasserpegels
Den Wasserpegel von Flüssen oder Seen zu überwachen und automatisiert Aktionen auszulösen ist in diversen Bereichen wertvoll.
Die Erkennung eines tiefen Wasserpegels kann Beispielsweise bei der Bewässerung von Obstplantagen genutzt werden. Sobald der Speichersee einen Schwellwert unterschreitet, kann automatisiert auf die Wasserzufuhr aus dem Wassernetz umgestellt werden.
Ein weiterer Anwendungsfall ist der Katastrophenschutz. Hier liegt die Überschreitung des Flusspegels im Fokus. Bei der Erreichung eines kritischen Wasserpegels wird ein Warn-SMS an die zuständigen Behörden gesendet.
Diese Sensoren können auch für weitere Anwendungsfälle genutzt werden. Konkret für die Überwachung von:
- Flüssigkeitspegeln bei Chemikalien
- Schneehöhe
- Füllungsgrad von Mülltonen
- Belegung von Parkplätzen
Für die Datenübertragung wird meist die LoRa (Long Range) Technologie eingesetzt. Dank LoRa können Daten über weite Distanzen gesendet werden. Im offenen Gelände sind bis 10 km und im Stadtgebiet etwa 2 km realistisch.
Die Messung selber erfolgt via Ultraschall, wobei basierend auf der Signallaufzeit die Distanz ermittelt wird. Zwischen den Messungen geht der Sensor in „deep sleep“ Modus, um den Stromverbrauch weiter zu reduzieren.
Der Energieverbrauch ist somit minimal und ermöglicht den Batteriebetrieb. Bei wenigen Messintervallen pro Stunde braucht es über mehrere Jahre kein Batteriewechsel.
Asset Tracker
Ein weiteren Bedarf von Gemeinden ist die Standortermittlung von Fahrzeugen im öffentlichen Einsatz.
Konkret die Standorte von Fahrzeugen wie Müllwagen, Feuerwehrautos oder Schneepflügen zu bestimmen. Dies erleichtert die Einsatzplanung und Routenwahl. Die Einsatzzentrale hat jederzeit ein aktuelles Lagebild und kann fundierte Entscheide treffen.
In Städten kommen die Stadtbusse dazu. Verspätungen infolge Stau können so erkannt und den Fahrgästen kommuniziert werden. Zusätzlich können die gefahrene Kilometer als Grundlage für den Service-Intervall genutzt werden, ohne dem Kilometerstand manuell abzulesen.
Zudem besteht die Möglichkeit auf der Karte einen Geofence (geografischer Zaun) einzurichten. Also ein Gebiet zu definieren in dem sich die Fahrzeuge im Normalfall bewegen. Sobald ein Fahrzeug diesen Bereich verlässt, erfolgt eine Meldung. Dies kann als Ergänzung beim Diebstahlschutz genutzt werden.
Technisch erfolgt die Standortbestimmung per GPS (Global Positioning System). Da die Position via Satelliten ermittelt wird, braucht der Sensor „freie Sicht“ zum Himmel.
Die Übermittlung der Daten erfolgt vielfach per Mobile Netzwerk. Als Alternative bietet sich ein LoRa-Netzwerk an, sofern die Abdeckung im gewünschten Gebiet ausreicht.
Predictive Maintenance
In öffentliche Gebäuden gibt es unterschiedliche Motoren oder Pumpen, welche idealerweise zeitnah überwacht werden.
Die Überwachung lohnt sich vor allem bei kritischen oder teuren Systemen, wo eine Fehlfunktion frühestmöglich erkannt werden soll. So zum Beispiel bei HVAC (Heating Ventilation Air Conditioning) Systemen in Turnhallen oder Wasserpumpen in Pumpwerken.
Da noch nicht alle Systeme ein Monitoring integriert haben, gibt es Lösungen um diese Funktionalität nachzurüsten. Die Monitoring-Box wird dazu fix an der Maschine montiert.
Die Box hat einen Vibrationssensor integriert. Dank ML (Machine Learning) wird eine Anomalie des Vibrationsmusters erkannt und gemeldet. Vorgängig erfolgt im Normalbetrieb eine Lernphase über mehrere Tage. So kann der Sensor das normale Vibrationsmuster lernen und abspeichern.
Da diese Maschinen stationär sind und sich meist in Kellern oder auf dem Dach befinden, eignet sich hier LoRa wieder bestens für die Datenübertragung. Die Durchdringung von Wänden ist dank den genutzten Frequenzen weitaus besser als bei anderen drahtlosen Technologien.
Messung der Luftqualität
Die konstante Überwachung der Luftqualität ist ebenfalls ein sinnvolles Anwendungsgebiet.
Bei einer Überschreitung von Emissionen wie Beispielsweise der Feinstaubbelastung können Gegenmassnahmen ergriffen werden. Neben den temporären Massnahmen helfen die Daten auch für die längerfristige Stadt- und Verkehrsplanung.
Die Sensoren für den Aussenbereich können unterschiedliche Gase messen, haben jedoch auch ihren Preis.
Für den Innenbereich gibt es günstigere Varianten, hingegen mit weniger Messmöglichkeiten. Erwähnenswert ist, dass der CO2-Gehalt fast immer gemessen wird. Dieser ist ein guter Indikator für die Effizienz der Raumbelüftung. Eine gute Belüftung hilft dem Wohlbefinden und reduziert auch die Virenübertragung (Covid-19).
Aus diesem Grund machen Luftqualität-Sensoren insbesondere in Schulräumen Sinn. Meist zeigt ein einfaches Ampelsystem auch am Gerät selber den CO2 Gehalt an.
Messung der Lärmemission
Punktuell die Lärmemission zu messen ist ein weiteres Anwendungsgebiet.
Insbesondere die konstante Messung der Lärmemission an neuralgischen Punkten wie Kreuzungen oder Flughäfen. Neben den Spitzenwerten wird meist auch das Hintergrundrauschen gemessen. Diese Emission ist kleiner, dafür jedoch permanent vorhanden.
Da sich Lärm negativ auf die Gesundheit auswirken kann, gilt es Gegenmassnahmen wie Schallschutzwände zu ergreifen. Die regelmässigen Messwerte helfen dabei die Effizienz der getroffenen Massnahmen zu überprüfen.
Arc7 hilft von A-Z
Gerne beraten wir Sie bezüglich dem Business Case, den Lösungsmöglichkeiten und den Kosten. Zudem begleiten wir das Projekt bis zum produktiven Einsatz.
Gestartet wird die IoT (Internet of Things) Reise mit der Lösungsevaluation. Also der Auswahl:
- Der Sensoren und Aktoren
- Der Übertragungstechnologie und Provider
- Der Plattform für die Darstellung und Auswertung der Daten
Im Anschluss erfolgt ein PoC (Proof of Concept). Normalerweise mit einem Standort und wenigen Sensoren. Dies um die Machbarkeit zu prüfen und das System End-to-End zu testen (von der Datenerhebung bis zur Auswertung).
Im Regelfall gibt ein einfacher PoC etwa 5d Aufwand, verteilt auf 3-4 Wochen. Zudem gilt es die Lieferfristen der Sensoren zu beachten.
Sofern der PoC die gesteckten Ziele erfüllt hat, geht es um den Rollout auf alle Standorte. Ebenfalls wird dann die Erstellung des Dashboards, der Logik und den Benachrichtigungen verfeinert.
Die gesamte Reise erfolgt gemeinsam und interaktiv. Je nach Wunsch inklusive Schulung, damit Sie selber das System optimieren können.
Wir freuen uns auf Ihre Anfrage.