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Smart City

Digitalisierung durch smarte Sensoren

DEVITY hilft Stadtentwässerungsbetrieb bei der strukturierten Datenaufnahme und -auswertung durch LoRaWAN.
Eine Stadt intelligenter zu machen, bringt viele Vorteile. So kann mithilfe von Sensoren die Bewirtschaftung von Grünflächen effizienter gestaltet werden, eine optimierte Beleuchtung Energie sparen oder durch Feinstaub- und Stickoxid-Messungen das Gesundheitsrisiko reduziert werden.

Für ein Stadtentwässerungsbetrieb hat DEVITY verschiedene Digitalisierungsinitativen mithilfe des Funkstandards LoRaWAN umgesetzt. Die Installation und Konfiguration der Sensoren wurde über KEYNOA abgebildet. Dabei half eine App dem Installateur bei der Erfassung der Lokalisierung und Konfigurationsattribute.

Industrie

Städte, Kommunen, Stadtentwässerung, Energieversorgung

Standort

Deutschland

Service

KEYNOA, Zertifikatsmanagement (PKI), IT-Sicherheitskonzept, Datensicherung

Ausgangslage

Grundwasserpegel werden monatlich unter hohem Reiseaufwand manuell gemessen.

Der Stadtentwässerungsbetrieb ist für die Überwachung verschiedener Liegenschaften und Anlagen zuständig. So schreibt der Gesetzgeber bspw. regelmäßige Messungen des Grundwasserpegels vor. Bisher muss ein Facharbeiter einmal im Monat alle betreuten Messstellen abfahren, den Pegelstand messen und die Daten anschließend manuell in eine interne und eine externe Datenbanken (per CSV-Datei) einpflegen. Diese Methode ist kostenintensiv und liefert keine kontinuierliche Datenerhebung.

 

Der Kunde möchte die Daten mithilte einer digitalisierten Messung täglich erfassen und an den zentralen Leitstand weiterleiten. Zudem soll eine Überwachung weiterer Infrastrukturen wie Regenrückhaltebecken, Kläranlagen oder Blockheizkraftwerke im weiteren Verlauf erfolgen. Die Installation neuer Sensoren soll für verschiedene Anwendungsfälle möglichst einfach und die Geräteverwaltung zentral realisierbar sein. Um Sensoren im Feld zu installieren, ist eine Konfiguration des Sensors anhand von Attributen (bspw. Geokoordinaten, Wasserstand, Pegelhöhe) notwendig. Bisher ist für eine effiziente Definierung und Konfiguration der Attribute keine zentrale Verwaltungs- und Speicherinstanz vorhanden. Dadurch entstehen Fehler bei der Installation und Kalibrierung sowie Kosten durch die manuelle Dokumentation.

 

Mass Enrollment

Nahtlose Installation neuer Sensoren und zentrale Speicherung der Attribute.​

IT-Sicherheit

State-of-the-Art IT-Sicherheitsmechanismen zum Schutz sensibler Daten​

Kosteneinsparung

Digitalisierte Überwachung der Messstellen und automatische Weiterleitung der Daten.​

Lösung

LoRaWAN Pegelsonden zur automatisierten Messung.

Für das Projekt setzt DEVITY auf die Funktechnologie LoRaWAN. Die notwendigen Informationen sind nur wenige Bytes groß und es genügt, die Werte in großen Zeitintervallen (12-Stunden-Rhythmus) zu erfassen. Die kompatiblen Sensoren sind kostengünstig, können über eine weite Strecke Daten senden und haben eine lange Batterielaufzeit.


Um die Daten verarbeiten zu können, wurde ein zentraler Server eingerichtet. Hier werden das Streaming von Anwendungsdaten, die Authentifizierung sowie die Sitzungsschlüsselgenerierung sicher abgewickelt. Anschließend werden die Schlüssel sicher in KEYNOA gespeichert und verwaltet. Darüber hinaus konnten mithilfe von KEYNOA Schnittstellen zu dem zentralen Leitstand sowie einem Webserver eingerichtet werden. Dadurch können die Messwerte in Echtzeit jederzeit online über ein Dashboard aufgerufen werden.


Um notwendige Attribute bei der Installation eines Sensors (wie bspw. die Geokoordinate) zu erfassen, wurde die KEYNOA Enrollment App genutzt. Dadurch können Geräte effizienter installiert und die Attribute anschließend benutzerfreundlich verwaltet werden. Somit sorgt die Smartphone-App für eine skalierbare Installation einer hohen Anzahl von Geräten.

LoRaWAN

Was ist LoRaWAN?

LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network und ist eine innovative Funktechnologie, die sich durch ein energieeffizientes Senden von Daten über weite Strecken auszeichnet. Dadurch ist es möglich mehrere hundert Sensoren innerhalb eines Netzwerkes zu verwalten und Sensordaten zu verarbeiten. LoRaWAN verwendet ein lizenzfreies Frequenzband, weshalb keine Kosten für das Senden von Dateneinheiten anfallen. Sensoren können bis zu 10 Jahre ohne Batteriewechsel betrieben werden, was den Wartungsaufwand erheblich einschränkt.So kann beispielsweise das Facility Management großer Produktionsstätten über die Nutzung von LoRaWAN die gesamte Gebäudetechnick, aber auch intelligente Sensoren in einem enfernten Freibereich miteinander vernetzen

Ergebnis

Kosteneinsparung und verbesserte Datenqualität durch digitale Prozesse.

Mehrere hunderte smarte Pegelsensonden messen über das gesamte Stadtgebiet die Grundwasserpegel. Pegelstände werden automatisiert über LoRaWAN übertragen. Es entsteht keine Lücke in der Datenerhebung und die Datenqualität konnte erheblich gesteigert werden. Die Messwerte können in Echtzeit jederzeit online über ein Dashboard eingesehen werden. Die kontinuierliche Datenerhebung schafft nicht nur die Datenbasis für weitergehende Analysen, sondern informiert auch detailliert über den aktuellen Entwicklungsstand des Grundwasserspiegels. Probleme sind damit frühzeitig erkennbar und Gegenmaßnahmen gut planbar. Finanzielle und personelle Ressourcen konnten stark reduziert werden, die nun für andere Tätigkeiten eingesetzt werden können.

 

Durch die Pflege eines Attributsmanagement kann die Konfiguration und Installation von Sensoren viel effizienter gestaltet werden. Mithilfe von KEYNOA konnte die Komplexität bei der Einrichtung minimiert werden.

Get in Touch

info@devity.eu