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Das Forschungsprojekt “Smart Water City – Intelligenter Umgang mit Wasser im kommunalen Gefüge” in Zusammenarbeit mit der Universität Innsbruck (Abteilung Umwelttechnik), Sensor Network Services GmbH, G. Bernhardt’s Söhne Ges.m.b.H und Dipl.-Ing. Karl Grimm stattet erstmalig die urbane Wasserinfrastruktur ganzheitlich mit ICT-Systemen aus. Durch die ermöglichte “Kommunikation” der Wasserzähler, wird eine intelligente real time control (RTC) – online Echtzeitsteuerung ermöglicht. Die Umsetzung einer smarten Überwachung und Steuerung wird einen deutlichen Qualitätsanstieg in Bezug auf die Versorgungssicherheit (Erkennen von Rohrbrüchen und Leckagen sowie Kontaminationen) bzw. Versagenswahrscheinlichkeit (Steuerung Abflussvorgänge im Kanal) bewirken.

SENS errichtet und betreibt im Zuge des Projektes die LoRaWANTM-Infrastruktur, welche als Grundlage zur Anwendungsentwicklung für die innovative Wasserbewirtschaftung dient. Weiters sind wir für die technische Anbindung der Sensoren an das Netzwerk zuständig.

(c) Universität Innsbruck

Ziele der “Smart Water City”

  • Implementierung einer smarten, integrativen urbanen Wasserinfrastruktur im erweiterten Stadtgefüge
  • Umsetzung von innovativen Kommunikationstechnologien für die Interaktion von Bevölkerung, Planer und Entscheidungsträger
  • Untersuchung der Potentiale und Auswirkungen von Interaktionen der Zivilgesellschaft mit technischer Wasserinfrastruktur (Entwicklung, Mehrfachnutzung, Inspektion, Wartung, Pflege)
  • Umsetzung von smarten, öffentlichen und privaten Dienstleistungen für eine effizientere Ressourcennutzung (Bewusstseinsbildung, Lastensteuerung, Fehlererkennung und Prävention)
  • Vernetzung von dezentralen, städtebaulichen Elementen zur positiven Beeinflussung des Stadtklimas und Untersuchung der langfristigen Auswirkungen (smarte Regenwasserretention sowie gezielte Nutzung des Regenwassers zur Bewässerung)
  • Smarte Steuerung und Überwachung von grüner Infrastruktur
  • Auswirkung von Bürgerbeteiligungen und ihr Einfluss auf die Praxis und von der Praxis in die Forschung
  • Ermittlung der Lebenszykluskosten, des kommunalen Mehrwertes und der Klimabilanz von batteriebetriebenen Sensoren in der urbanen Wasserwirtschaft
(c) Anwendungen “Smart Water City” – Universität Innsbruck

Neue Ansätze zur innovativen Wasserbewirtschaftung

Die urbane Wasserinfrastruktur garantiert neben der kontinuierlichen Versorgung der gesamten Kommune mit Frischwasser, auch die umweltgerechte Abführung von anfallenden Schmutzwässern und die sichere Ableitung des Regenwassers. Die einzelnen Systemen werden derzeit noch als getrennte Systeme angesehen. Aufgrund der ganzheitlichen Betrachtungsweise können neue Ansätze für den Betrieb und die intelligente Steuerung umgesetzt und neue Betriebs- und Wartungsmodell als Multi-Akteur-Partnerschaften entwickelt werden, wie zum Beispiel das „smarte Regentonnen“ Konzept.

Die „smarten Regentonnen“ sind ein in Echtzeit kontrollierbares Speichervolumen für eine innovative Regenwasserbewirtschaftung (Rückhalt von Niederschlagswasser für Bewässerungszwecke) die auf Haushaltsebene installiert werden. Durch das Zusammenwirken einer Vielzahl von smarten Regentonnen in einem Siedlungsgebiet können z.B.: Mischwasserüberlastungen [1] reduziert werden. 

Mehrstufiges Testverfahren

Der Smart Campus (Universitätsgelände der Universität Innsbruck) fungiert als erste Stufe dabei als idealisiertes Experimentier- und Demonstrationsobjekt um jegliche Akteure einen Einblick in Funktionsweise, Potentiale und Möglichkeiten einer Smart Water City aufzuzeigen und zu erleben. In der zweiten Stufe wird die Umsetzung einer smarten Wasserversorgung in der Stadt erprobt und untersucht. Anhand vom Eco Plus Park Wiener Neudorf sollen die Potentiale einer smarten Wasserversorgung unter realen Randbedingungen erschlossen werden.

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms „Smart Cities Demo – Living Urban Innovation 2018“ durchgeführt https://www.smartcities.at

Projektzeitraum: April 2019 – April 2021

[1] Beim Mischsystem werden Schmutz- und Regenwasser gemeinsam zur Kläranlage geführt. Das Regenwasser übersteigt die reine Schmutzwassermenge normalerweise bei weitem, was zu großen Schwankungen des Abflusses bei Trocken- oder Regenwetter führt. Die Kanalisation hat die Aufgabe. den Abfluss auf den Wert zu begrenzen, für den die Kläranlage bemessen ist. Über eine Mischwasserentlastung kann die überschüssige Abwassermenge entweder in einen Vorfluter abgegeben oder zwischengespeichert und später weitergeleitet werden. Quelle: https://www.uibk.ac.at/umwelttechnik/teaching/master/da_kleidorfer.pdf S. 1 f.

Am 31. Jänner und 1. Februar fand mit “The Things Conference” eines der größten Events zum Thema LoRa und LoRaWANTM in Amsterdam statt. Das SENS Technik Team war vor Ort und hat sich die neuesten Entwicklungen und Trends abgeholt.

Eine wesentliches Take Away der Konferenz war der Umstand, dass LoRaWANTM längst von der ersten Sturm und Drang Phase in eine gereifte Technologie übergangen ist, was vor allem den Mitgliedern der LoRa Alliance zu verdanken ist. Die Vorträge auf der Konferenz fokussierten dementsprechend auf Themen wie Best Practices und der Usability der Technologie. Weitere Themen waren FUOTA (Firmware Update Over The Air), Roaming und Geolocation.

LoRa-Technologie “live”

Neben der LoRaWANTM-Architektur wurden auch viele Use Cases vorgestellt. Namhafte Firmen wie die Deutsche Bahn macht ihre Bahnhöfe smarter, Lufthansa setzt die  LoRa-Technologie in der Asset Verfolgung oder bei Wartungsarbeiten ein. Positv herausgestochen aus der Vielzahl der möglichen Anwendungen waren für unser Team die Anwendungen im Bereich Umweltschutz wie z.B.  LoRaWANTM Konnektivität beim Schutz der Tierwelt oder durch Messung der Luftqualität einen positiven Beitrag leistet.

LoRaWAN, FUOTA, SDR ??

Nicht nur auf der Things Conference sondern auch auf anderen Veranstaltungen und durch zahlereiche Medienberichte, wird klar, dass die Digitalisierung gekommen ist um zu bleiben. Da die schiere Masse an „digital“ einen leicht überwältigen möchten wir Ihnen unsere Herangehensweise zur Entwicklung einer effektiven Digitalisierungslösung vorstellen.

Schritt 1:

Workshop

Den ersten Schritt starten wir mit einem Workshop. Im Rahmen dieses Workshops werden  potentielle Digitalisierungslösungen, objektiv auf ihr Unternehmen und ihre Prozesse abgestimmt und definiert. Hier wird sich herausstellen für welche Bereiche IoT-Lösungen sinnvoll sind und welche Bereiche „analog“ bleiben sollten. Es wird sich auch zeigen, welche Technologie die geeignetste für die definierte Lösung ist.

Mit LoRaWANTM können zum Beispiel eine Vielzahl von Anwendungen realisiert werden, deswegen bezeichnet man die mit LoRa realisierten Anwendungen auch als „Massen-IoT“. Die Technologie findet Verwendung in den Bereichen Metering, Umwelt und Landwirtschaft, Industrie, Produktion, Gebäudemanagement, Tracking und vielen weiteren. Das Potential der zu vernetzenden Sensoren ist groß, die benötigte Datenrate pro Nachricht niedrig. Durch die lange Batterielaufzeit von bis zu 10 Jahren sind bei der Vernetzung einer großen Anzahl von Geräten die Abbildung wirtschaftlicher Geschäftsmodelle und die Nachhaltigkeit gewährleistet.

Schritt 2:

Proof of Concept

Im zweiten Schritt wird die definierte Lösung im Rahmen eines Proof-of Concept auf die technische und kommerzielle Machbarkeit geprüft. Der Proof of Concept beinhaltet die Netzplanung und die Herstellung der LoRaWANTM-Versorgung, den Applikationsaufbau und Bereitstellung der API-Zugriffe sowie Aufbau einer Benutzeroberfläche (z.B. Web App, Dashboard) für die definierte Projektdauer. Ein Echtbetrieb wird sozusagen simuliert.

Schritt 3:

Implementierung

Nach der erfolgreichen Abwicklung des Proof-of-Concepts folgt Schritt drei, die Anbindung oder Implementierung der IoT-Lösung in das Kundensystem. Die Applikation wir kommerziell ausgerollt. Wenn Sie an diesem Punkt angekommen sind, sind Sie mit Ihrer IoT Lösung im Live-Betrieb und Ihnen wird bewusst werden, wie viele Prozesse und Systeme Sie noch sinnvoll implementieren / digitalisieren können.


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Neue Herausforderungen brauchen neue Technologien. Die von SENS verwendete Funktechnologie LoRaWANTM zur Übertragung kleiner Datenmengen hat eine Reichweite von bis zu 20 Kilometer, durchdringt sogar Kellerwände, und die angebundenen Sensoren können bis zu zehn Jahre Laufzeit im Batterie-Betrieb erreichen. In Kooperation mit G. Bernhardt´s Söhne GmbH läuft momentan ein Probebetrieb mit mehr als 100 über LoRaWANTM vernetzten Wasserzählern im ecoplus Park Wiener Neudorf.

Einsatzkoordination von Rettungskräften via LoRaWANTM IoT-Netz PRESSE Johanniter und Sensor Network Services (SENS) testen am Nationalfeiertag erfolgreich neues Tracking-System Im Rahmen des jährlichen Sanitätsdienstes bei der Leistungsschau des Bundesheeres am Heldenplatz haben die Johanniter eine auf LoRaWANTM basierende Tracking-Anwendung der Firma Sensor Network Services erfolgreich getestet. Das neue System hat sich im Echtbetrieb und als […]

SENS bei Oesterreichs Energie Kongress 2018 Am 19. und 20. September 2018 fand Oesterreichs Energie Kongress, der wichtigste Branchenevent der österreichischen E-Wirtschaft dieses Jahres, statt. SENS war heuer erstmals als Aussteller vertreten. Präsentiert wurden Engeräte und Anwendungsmöglichkeiten, die für Digitalisierunglösungen auf Basis von LoRaWANTM im Energiesektor bereits realisiert wurden.Das SENS LoRaWANTM bietet günstige Datenübertragung von […]