Intelligent vernetzt dank Sensorik und IoT

29.07.2022 | Das Internet der Dinge, kurz IoT (Internet of Things), sorgt für eine zunehmende Vernetzung unserer Welt und hat sich in den letzten Jahren zu einer der wichtigsten Technologien entwickelt. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig und reichen von „Alltagsspielereien“ bis hin zu anspruchsvollen industriellen Prozessen und Werkzeugen. Auch bei der Entwicklung so genannter Smart Cities spielt das Internet der Dinge eine zentrale Rolle.

Doch wie werden die Geräte eigentlich ans Internet angebunden und wie funktioniert die Datenübertragung?

Was ist LoRaWAN?

LoRaWAN ist die Abkürzung für „Long Range Wide Area Network“ und beschreibt eine Art der drahtlosen Informations- und Datenübertragung, für die kein Breitband-Netzwerk nötig ist. Entwickelt wurde die Technologie als Alternative zur Mobilfunktechnologie, speziell für die drahtlose Verbindung von IoT-Geräten mit dem Internet. Denn beim Internet der Dinge geht es nicht um große Datenmengen, sondern um stabile Verbindungen – auch über größere Entfernungen hinweg.

Das leistet LoRaWAN: Mithilfe dieser Technologie können kleinere Datenpakete wie z.B. Stromzählerdaten, Temperaturmesswerte oder GPS-Koordinaten auch von abgelegenen Orten und über große Distanzen von bis zu 25 Kilometern übertragen werden. Gesendet werden die Daten von batteriebetriebenen Sensoren, die diese verschlüsselt zum so genannten LoRaWAN-Gateway weiterleiten. Von hier aus werden die gesammelten Daten dann über die gewünschte Anwendungsschnittstelle (API) zur Auswertung an den Server weitergeleitet.

Vorteile der Sensortechnologie mit LoRaWAN

Als 2021 infolge eines Brandanschlags der Strom im Münchner Osten ausfiel, traf es Aldi und Rewe besonders hart. Da sich der Stromausfall am frühen Morgen ereignet hatte und bis zur Ladenöffnung unbemerkt blieb, mussten palettenweise kühlpflichtige Lebensmittel entsorgt werden. Mithilfe von Sensoren zur Temperaturüberwachung und/oder Strommessung hätte man hier wahrscheinlich das Schlimmste verhindern können.

Die batteriebetriebenen Sensoren sind unabhängig vom lokalen Netzwerk und kommunizieren ausschließlich über Funk. Die Datenübertragung mit LoRaWAN ermöglicht eine Interaktion verschiedener Systeme und Techniken ohne Medienbrüche und benötigt vor Ort weder Internetkopplung, WLAN- oder Mobilfunknetz. In Echtzeit lassen sich so relevante Informationen und Störungsmeldungen von jedem beliebigen Ort abrufen.

Das Netzwerk aus Sendern, Empfängern und Servern ist deutschlandweit verfügbar und kann ohne aufwendige Installationen genutzt werden. Die Datenübertragung vom Sender über den Empfänger bis hin zum Server erfolgt komplett verschlüsselt, was diese Technologie sehr sicher macht. Dank des geringen Energieverbrauchs der Sensoren sind die Batterien äußerst langlebig und weisen eine Laufzeit von bis zu 15 Jahren auf, wodurch der Wartungsaufwand sehr gering ist.

Bei der Vernetzung von LoRaWAN-fähigen IoT-Geräten kommt oftmals das Helium-Netzwerk zum Einsatz. Dabei handelt es sich um ein öffentliches drahtloses Netzwerk, das weltweit über mehr als 850.000 Access Points genutzt werden kann. Auch auf den Richtfunkmasten der LINK2AIR GmbH befinden sich Helium-Hotspots, die sich optimal für den Einsatz von IoT-Geräten eignen.

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kostengünstig

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Einsatzmöglichkeiten

Das Internet der Dinge und die Sensortechnologie mit LoRaWAN kommen überall dort zum Einsatz, wo Echtzeitanalysen benötigt oder kleinere Datenmengen übermittelt werden. Diese Art der drahtlosen Datenübertragung stellt eine stabile und kostengünstige Alternative zu den eher reichweitenschwachen WLAN- oder kostenintensiven Mobilfunktechnologien dar.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig – unter anderem bietet sich ein Einsatz von smarten Sensoren in folgenden Bereichen an:

Luftqualität

Laut dem Umweltbundesamt halten wir uns in Mitteleuropa durchschnittlich 90 Prozent unserer Zeit in Innenräumen auf. Hierbei atmen wir – je nach Alter und Aktivität zwischen 10 und 20 m3 Luft ein, die eine Vielzahl von Schadstoffen und Krankheitserregern enthalten kann. Dass eine gute Luftqualität erheblichen Einfluss auf unsere Gesundheit hat, ist mit Beginn der Corona-Pandemie noch einmal deutlich geworden.
Durch CO2-Messungen und der Auswertung von Schadstoffemissionen können intelligente Sensoren dazu beitragen, die Luftqualität spürbar zu verbessern. Ob im Klassenzimmer, im Büro oder zuhause – die CO2-Sensoren alarmieren umgehend, sobald ein zuvor definierter Grenzwert überschritten wird. Dann heißt es: Fenster auf und lüften!

Abfallmanagement

Kommunen kennen die Problematik nur zu gut: Wie lassen sich überfüllte Abfallcontainer bzw. unnötige Leerungsfahrten zu halbvollen Behältern vermeiden? Auch hier können intelligente Sensoren helfen, indem sie den Füllstand messen und über Funk kommunizieren. Dank IoT und LoRaWAN wird dafür kein Stromanschluss benötigt und das Alerting erfolgt ganz einfach via SMS oder Mail.
So lassen sich die Abfallsammelrouten optimieren, Zeit und Emissionen einsparen sowie das städtische Sauberkeitslevel steigern.

Parkplatzüberwachung

Auf der Suche nach einem freien Parkplatz verbringen Autofahrerinnen und Autofahrer in deutschen Großstädten durchschnittlich 10 Minuten. Dabei legen sie 4,5 Kilometer zurück und machen so ein Drittel des innerstädtischen Gesamtverkehrs aus.
Mithilfe von Sensoren lässt sich hier Abhilfe schaffen: Freie Parkplätze werden erkannt und die entsprechende Information an eine Lichtzeichenanlage oder eine App weitergeleitet.

Wassersensoren

Wasser kann erhebliche Schäden verursachen – sei es im eigenen Zuhause, in Serverräumen oder Industrieanlagen. Auch hier kommen smarte Sensoren zum Einsatz, die einen Wasseraustritt umgehend melden und so größere Schäden verhindern können.

Die Vorteile auf einen Blick:

  • Hohe Reichweiten
  • Universell einsetzbar
  • Geringer Aufwand
  • Kabellose Batterielaufzeiten 5-15 Jahre
  • Unabhängigkeit vom lokalen IT-Netzwerk
  • Zeit- und Kostenersparnis

Durch die geringe Datenbandbreite mit großer Reichweite und extrem niedrigem Stromverbrauch bietet sich LoRaWAN perfekt für die Vernetzung von Objekten zu einem Internet der Dinge (Internet of Things – IoT) an.

Richtfunkmast

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