In einer Smart City vernetzen sich Bürgerinnen und Bürger mit Wirtschaft und Verwaltung. Dafür bedarf es einer technischen flächendeckenden Infrastruktur.
Durch digitale Infrastrukturen wird unser tägliches Leben auf vielfältige Weise erleichtert und unsere Lebensqualität verbessert.
Funktechnologien im Vergleich
Die Ausrichtung kommunaler und wirtschaftlicher Tätigkeiten hinsichtlich nachhaltiger und resilienter Strukturen stellt viele Akteure aufgrund der Zunahme von Komplexität vor enorme Herausforderungen. Integrierte Planungsansätze, Bedarfsorientierung statt Soll-Planung oder Monitoringsysteme als Wissensgrundlage wären einzuführen.
So könnten städtische Grünanlagen bedarfsgerecht bewässert werden, um Wasser zu sparen und das Personal zu entlasten. Ebenso wäre es wünschenswert ein Überquillen von Müllbehältern zu verhindern, um die Aufenthaltsqualität für Bürger zu verbessern oder weit entlegene öffentliche Müllbehälter nur dann zu leeren, wenn sie tatsächlich voll sind. Eventuell könnte das Gießen weit entfernter Grünflächen und das Leeren weit entfernter Müllbehälter sogar kombiniert werden – vorausgesetzt man kann die nötigen Informationen erheben.
Für solche Anwendungsfälle ist ein Einsatz von Sensorik prinzipiell sinnvoll. Allerdings stehen zahlreiche Herausforderungen einer (wirtschaftlichen) Umsetzung oftmals entgegen:
- WLAN ist meist nicht flächendeckend verfügbar und die Alternative über Mobilfunk ist teuer
- Der Sensor ist meist nicht der entscheidende Kostenfaktor, sondern der damit verbundene Stromanschluss. Alleine dieser führt dazu, dass die meisten Anwendungsfälle unwirtschaftlich
- An Standorten, an welchen der Einsatz von Sensoren am sinnvollsten wäre (z.B. weit entlegene Orte), ist meist weder der Aufbau von WLAN noch die Leitungslegung für Sensoren möglich
- Neben den daraus resultierenden, hohen Kosten sorgt vor allem der einhergehende (zeitliche) Aufwand für den Verlust des Spaßes am Projekt seitens der Beteiligten
Es stellt sich die Frage, ob WLAN und Mobilfunk überhaupt die richtigen Technologien für einen größeren, kommunalen Sensoreinsatz sind?
Setzt man vorhandene Funktechnologien in Relation (siehe Abbildung), so zeigt sich, dass Funktechnologien im Bereich LPWAN sind besonders gut geeignet sind. Denn diese haben eine hohe Reichweite und ermöglichen es, einen Sensor mit einer Akku-Ladung mehrere Jahre zu betreiben. Als positiver Nebenaspekt kommt bei diesen hinzu, dass diese nicht lizenziert sind und somit im Gegensatz zu WAN-Technologien auch von kommunalen Akteuren in Eigenregie genutzt werden können. Für LoRaWAN spricht zusätzlich:
- Die Reichweite der Technologie ist am größten und benötigt damit die wenigsten Sender
- Aufgrund der Marktreife von LoRaWAN sind mehr Anbieter mit Sensoren und Lösungen zu marktfähigen Preisen verfügbar
LoRaWAN: Die Technik dahinter
Wofür steht LoRaWAN?
Eine Smart City vernetzt Objekte mit dem Internet der Dinge (englisch Internet of Things, kurz IoT). LoRaWAN steht für „Long Range Wide Area Network“ und ist eine Funk-Technologie, die kleine Datenmengen über große Distanzen effizient überträgt.
LoRaWAN wird heute bereits in Gemeinden, Gewerbe und bei Energieversorgern und Entsorgern im Einsatz. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und machen unseren Alltag einfacher, nachhaltiger, sicherer und auch ressourcenschonender. LoRaWAN wird aus modernen Städtekonzepten nicht mehr wegzudenken sein.
Die wichtigsten Vorteile
- Hohe Reichweite, auch in Gebäuden und Kellern
- Energieeffizient, da die Sensoren viele Jahre mit handelsüblichen Batterien laufen
- Kostengünstig
- Sicher (Ende-zu-Ende Verschlüsselung)
- Hohe Anwendungsbreite
- Strahlungsarm
Wie funktioniert LoRaWAN?
Die Funktionsweise von LoRaWAN basiert auf zwei Elementen: Verschiedene Sensoren und sogenannte LoRaWAN-Gateways. Die Sensoren erfassen Daten und senden sie an das nächste Gateway, das Daten sowohl empfangen als auch senden kann.
Je dichter das Netz aus Gateways, desto besser ist die Abdeckung des Funknetzwerks. Die Daten werden vom Sensor verschlüsselt erst nach der Übertragung auf unseren Servern entschlüsselt, damit ist die Datensicherheit bei der Übertragung gewährleistet
Die Daten können Sie über unser Dashboard abrufen. So können Sie schnell Analysen durchführen und Prozesse optimieren.
Welche Sensoren können eingesetzt werden?
LoRaWAN bietet ein breites Spektrum möglicher Anwendungen, aus denen Sie Mehrwerte schaffen können:
In der Smart City lässt sich das Stadtklima mithilfe von LoRaWAN überwachen. Erfassen Sie Schadstoffbelastung, Temperatur und Lärm. Werden Grenzwerte überschritten, können Sie sich per E-Mail darüber informieren lassen. Über Plarkplatzsensoren ersparen Sie den Besuchern Ihrer Stadt eine lange Parkplatzsuche und leiten Sie schnell zu freien Plätzen.
Kontrollgänge können Sie mithilfe dieser Technik einsparen: Sensorik kann erfassen, ob Türen und Fenster im Gebäude verschlossen sind. Auch der Füllstand von Abwassergruben kann mit LoRaWAN erfasst werden. Werkzeuge können Sie, ausgestattet mit Sensorik, per GPS orten. Durch die Teilautomatisierung solcher Tätigkeiten haben Sie Zeit sich Ihrem Kerngeschäft zu widmen.
Beim Ablesen von Wasserschachtzählern können Sie die Arbeitszeit von zwei Fachkräften einsparen. Sowohl die Person, die abliest, als auch die, die den geöffneten Schacht sichert, sind dann nicht mehr erforderlich. Da die Daten in einer engen Taktung abgelesen werden können, werden so auch Leckagen im Wassersystem schnell sicht- und behebbar. Auch Zähler für Wärme können durch LoRaWAN fernausgelesen werden. Die Möglichkeit die Zähler in einer höheren Frequenz auslesen zu können hilft Ihnen bei der Netzüberwachung.
Beispiele, bei denen LoRaWAN Anwendung findet
CO2-Warnsystem
LoRaWAN-Sensorik hilft uns auch bei der Bekämpfung der Pandemie. CO2-Sensoren in Innenräumen erinnern Sie an das regelmäßige Lüften und bildet eine Ergänzung zu den gängigen Hygienemaßnahmen.
Steigt das Infektionsrisiko im Raum durch eine erhöhte Aerosolkonzentration, wird bei einem kritischen CO2-Wert ein Alarm ausgelöst. Die Einsatzgebiete sind dabei vielfältig: beispielsweise Klassenzimmer, Innenräume mit Publikumsverkehr und Besprechungsräume.
Parkraummanagement
Um Zeit und Nerven bei der langwierigen Parkplatzsuche zu vermeiden, dabei auch hohe Treibstoffkosten und umweltschädliche Abgasemissionen zu umgehen, können Sensoren Abhilfe schaffen.
Diese erkennen belegte Parkplätze und leiten die Autofahrerinnen und Autofahrer umgehend zum nächsten freien Parkplatz. Auch für die Fahrer von Elektrofahrzeugen wird so die Suche nach der nächsten freien Ladesäule effizienter.
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