Digitalisierung der Städte

LoRaWAN: Das Betriebssystem der Smart City

Mit dem Start der vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) eingerichteten Dialogplattform Smart City im Juli 2016 geriet das Thema für uns erstmals so richtig in den Fokus. Die dort diskutierten Szenarien haben uns veranlasst, die Entwicklungen rund um smarte Städte intensiver zu verfolgen. Doch wie nähert man sich einem solchen Thema am besten an? Ganz einfach: Man schaut es sich zunächst einmal in der Praxis an! Hier hatten wir das große Glück, die beiden spanischen Städte Gijon und Santander besuchen und die dort umgesetzten Projekte aus erster Hand kennenlernen zu können. Schnell war klar, dass hierzulande vor allem die Stadtwerke als Infrastrukturdienstleister für die Smart City aktiv werden müssen.

Die Stadt der Zukunft

Eine aktuelle Studie sagt ein Umsatzvolumen für Energielösungen in smarten Städten von rund 3,5 Milliarden Euro im Jahr 2020 voraus (https://www.eco.de/presse/eco-und-adl-veroeffentlichen-bislang-umfassendste-smart-city-studie/). Städte wie München gehen voran und schaffen die digitale Infrastruktur, um smarte Dienste in der Stadt anbieten zu können. Mittlerweile hat sich hierfür der LoRa-Standard etabliert. Und so nehmen die Stadtwerke München bis Ende des Jahres etwa 10 LoRa-Gateways in Betrieb, die das Stadtgebiet abdecken (https://www.muenchen.de/aktuell/2018-06/stadtwerke-bauen-neues-funknetz-lora-auf.html).

Der Selbstversuch

Das Betriebssystem einer smarten Stadt ist also ein LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), über das Sensordaten und Steuerungssignale über weite Strecken übertragen werden können. Durch den niedrigen Frequenzbereich, in dem gesendet wird, sind auch Stationen in Kellern und Schächten kein Problem, was beispielsweise für Zählerfernauslesungen nützlich ist. Der Betreiber einer solchen digitalen Infrastruktur – München macht es vor – ist idealerweise das lokale Stadtwerk.

Aber was kann man damit dann genau machen? Wir haben uns dazu entschlossen es einfach auszuprobieren. Seit einigen Woche ist auf dem Firmengebäude der Wilken Software Group in Ulm ein LoRa-Gateway in Betrieb. Die Wahl des Gateways fiel auf die Wirnet Station von Kerlink.

 

Gemessen wird unter anderem der Füllstand der Regenwasser-Zisterne, aus der das Brauchwasser im Bürogebäude gespeist wird. Für die Erfassung des Füllstandes ist ein Ultraschall-Sensor der Firma dencentlab zuständig. Dieser ist an der Zisternenwand befestigt und misst den Abstand zur Wasseroberfläche.

Mit den zugrundeliegenden baulichen Rahmenparametern der Zisterne wird auf dem Lora-Server, der die Messwerte aufnimmt, aus dem Abstand zur Wasseroberfläche das Volumen der vorhandenen Wassermenge in Litern errechnet.

Das Wilken Smart City Lab

Nach einigen Wochen Betrieb lässt sich sagen, dass die Datenübertragung funktioniert. Messwerte kommen im 15-Minuten-Takt an. Gelegentliche, offensichtliche Messfehler lassen sich über Stundenmittel glätten. Die Inbetriebnahme war kein Problem und weitere Sensoren warten bereits auf ihr onboarding. Als nächstes soll ein Raumklimasensor seinen Dienst aufnehmen. Hier steht dann auch ein Reichweitentest auf dem Programm. Ziel des Wilken Smart City Labs ist es, eine funktionierende Infrastruktur bereit zu stellen und Sensoren auf Ihre Tauglichkeit zu testen (einfache Inbetriebnahme, Langlebigkeit, Messgenauigkeit etc.). Das Nervensystem einer smarten Stadt soll damit erfahrbar gemacht werden. Zudem wollen wir ein detailliertes Know-How aufbauen und Erfahrungen für die Umsetzung von Smart-City-Projekten sammeln.

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