In Karlsruhe wird ein flächendeckendes IoT-Netzwerk auf Basis der LoRaWAN-Funktechnologie erprobt. Erste Anwendungsfälle sind füllstandorientierte Abfallcontainerleerung, Funkfernüberwachung von Trafostationen und intelligente Parkplatzsuche.
Vernetzte Objekte, die jederzeit miteinander kommunizieren und auf diese Weise für verbesserte Informationsgrundlagen und Prozesse sorgen. Die Theorie des Internet of Things (IoT) will die Stadt Karlsruhe mit den Stadtwerken Karlsruhe GmbH und ihrem Tochterunternehmen SWK Novatec GmbH nun in der Praxis erproben. Gemeinsam mit der ZENNER IoT Solutions GmbH aus Hamburg baut man dort ein flächendeckendes Netzwerk basierend auf dem LoRaWAN-Funkverfahren auf und implementiert erste Anwendungsfälle.
LoRaWAN-Müllfüllstandsultraschallsensor „Oskar“ mit der darin verbauten Platine. Foto: Zenner
Zuerst gestartet und am weitesten fortgeschritten ist das Projekt Smart Waste. In diesem Anwendungsfall werden Ultraschall-Sensoren in öffentlichen Abfallbehältern der Verkehrsbetriebe Karlsruhe (VBK) installiert, zum Beispiel in Unterflurcontainern. Die Sensoren übermitteln in regelmäßigen Abständen Informationen zum aktuellen Füllstand, die im Backend-System per Ampeldarstellung für die Disposition visualisiert werden. Erreicht die Füllhöhe ein zuvor festgelegtes kritisches Maß, werden Mitarbeiter der VBK per Signal auf einem mobilen Endgerät darüber informiert. Die Karlsruher Verkehrsbetriebe, Kooperationspartner in diesem Projekt, können die Behälter somit gezielt ansteuern und leeren. Der in den Containern platzierte Sensor – Oskar genannt – ist im Rahmen einer Kooperation von ZENNER IoT Solutions und den Stadtwerken Karlsruhe entwickelt worden. ZENNER IoT Solutions kümmerte sich um die eigentlichen Füllstandsensoren, die für diese spezielle Aufgabe optimiert sind. Mitarbeiter der Stadtwerke entwarfen und bauten das Verbindungsstück, mit dem der Sensor am Rand der Müllbehälter sachgerecht und robust befestigt wird.
Funkfernüberwachung von Trafostationen
Ebenfalls geplant ist eine Lösung zur Überwachung von Trafostationen, die als Schaltstellen im Stromnetz in Zeiten von Energiewende und Elektromobilität stärker denn je belastet werden. Dies soll ebenfalls durch einen Sensor ermöglicht werden, der in den Ortsnetztrafostationen installiert wird. Dieser überwacht den Zustand von bis zu acht potentialfreien Kontakten und sendet neben regelmäßigen Heartbeats eine LoRaWAN-Nachricht bei jeder Zustandsänderung. Drohende oder eingetretene Ausfälle der Trafostationen sollen so frühzeitig erkannt und verhindert respektive schneller behoben werden können. Der hier zum Einsatz kommende Sensor ist ebenfalls eine Eigenentwicklung, entstanden in Kooperation zwischen den Stadtwerken Karlsruhe und der Firma EPS.
Smart Parking und Pegelstandmessungen
Auch der Use-Case Smart Parking kann zukünftig in Karlsruhe realisiert werden: Hier melden Sensoren, ob ein Parkplatz frei oder belegt ist. Die Integration der Anwendung in Routenplanern und Navigationssystemen bringt Nutzern einen erheblichen Komfortgewinn, verringert die innerstädtische Abgasbelastung und ermöglicht Parkraumbetreibern eine minutengenaue Parkzeitabrechnung.
Die Messung von Grundwasserpegelständen könnte in Karlsruhe durch die LoRaWAN-Infrastruktur ebenfalls deutlich erleichtert werden, denn Sensoren an unzugänglichen Orten können damit auf Funkbasis ausgelesen werden. Die Stadtwerke sind auf diese Weise zeitnah und umfänglich über den Grundwasserpegel im Bilde. Weitere konkrete Anwendungen der LoRaWAN-Technologie in Karlsruhe sind GPS-Tracker sowie Umweltsensoren, die Feinstaub- und CO2-Belastungen in der City messen und melden.
LoRaWAN
LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network und ist ein LPWAN-Standard für die drahtlose Kommunikation zwischen IoT-Objekten wie Sensoren, Aktoren oder Zählern. LP steht für Low Power. Damit sind zwei wesentliche Vorteile dieser Technologie genannt: große Reichweiten (in ländlichen Gebieten bis zu 15 km) und geringer Energieverbrauch (Lebensdauer der Batterien je nach Anwendung bis zu zehn Jahre). Die Funkfrequenz (in Europa 868 Megahertz) erreicht auch schwer zugängliche Orte, beispielsweise Schächte und Kellerräume. Die LoRaWAN-Technologie ist ein frei zugänglicher und interoperabler Funkstandard. Stadtwerke und andere Anwender können damit selbständig eigene Funknetze aufbauen und betreiben.