LoRaWAN als digitale Basis für den IoT-basierten Strukturwandel in der Innovationsregion

Projektbeschreibung

Ziel des Vorhabens war und ist es, die Erfassung und Übermittlung von Daten im ländlichen Raum zu ermöglichen und das mit möglichst wenig Ressourcenaufwand. Dank der niederschwelligen LoRaWAN-Technologie ist es gelungen, eine komfortable und kostengünstige Infrastruktur einzurichten, um Daten des täglichen Verbrauchs, beispielsweise Strom oder Heizung, zu ermitteln. Im Rahmen des Förderprojektes UNTERNEHMEN REVIER „Transformation vom Braunkohle- zum Daten-Tagebau in der Innovationsregion Mitteldeutschland“ erstreckte sich unser LoRaWAN-Projektgebiet auf den Raum Altenburg. Die realisierten Piloten lassen sich auf andere Regionen übertragen. „Die Zusammenarbeit mit unserem regionalen Partner SWG, aber auch die Zusammenarbeit mit den Technologiepartnern und den Fördermittelpartnern war für uns ein erster und guter Schritt, an dem wir dranbleiben wollen“, sagte Peggy Springer, Projektverantwortliche bei der Energie- und Wasserversorgung Altenburg.
Henning Mertens, Projektleiter UNTERNEHMEN REVIER, Europäische Metropolregion: „Das Vorhaben LoRaWAN ist ein sehr schönes Beispiel für das Modellvorhaben UNTERNEHMEN REVIER, das sehr anwendungsnah arbeitet, Partner zusammenbringt und hier auch zu ganz neuen Aussichten führte, die für uns eine schöne mögliche Fortsetzung bedeuten.“

Matthias Blättner, Projektverantwortlicher der SWG – Städtische Wohnungsgesellschaft Altenburg: „Wir wollen über LoRaWAN-Technik für unsere Mieter einerseits wohnbegeleitende Dienstleitungen ausbauen und für uns als SWG andererseits Effizienz und Analyse von kritischen Infrastrukturen in den Gebäuden ermöglichen. Der Startpunkt ist nun erfolgreich gesetzt. Wir werden auf Basis des Erreichten die praktische Anwendung zusammen mit unseren Partnern ausbauen.“
„Wir stolz auf die gelungene Umsetzung des Vorhabens und freuen uns auf weitere, über die Projektzeit hinausgehende Impulse und Ergebnisse“, so Gerd Neudert vom Cluster IT Mitteldeutschland e.V.

Aktivitäten

Aufbau einer LoRaWAN-fähigen Infrastruktur, die Daten von verschiedenen Sensoren im gesamten Gebäude Terrassenstr. 40 sammelt, ständige Übermittlung der gesammelten Daten an eine IoT-Plattform, graphische Anzeige über einen Webbrowser und Alarmfunktion per E-Mail bei Grenzwert Unter- oder Überschreitung an den Mieter oder das Wohnungsunternehmen.

Ergebnisse

Ewa
Teilprojekt 1 – ONTS
Für die Abbildung einer smart betriebenen ONTS hat das Projekt die Technologie des Lo-RaWAN (Long Range Wide Area Network) eingesetzt.
Die über Sensoren erfassten Daten der ONTS werden mittels GRAFANA abgebildet und ausgewertet. So können Wartungen geplant, bei Grenzwertverletzungen unmittelbar einge-schritten und somit die Lebensdauer und den störungsfreien Betrieb dieser ONTS gefördert werden. Weiterhin können die Lastflüsse über die Station, bzw. im Niederspannungsnetz er-fasst werden und so eine Entwicklung der Auslastung derer bewertet werden. Bei Neuan-schlüssen ist so eine optimierte Anschlussbewertung aufgrund tatsächlicher Messwerte möglich.

Ewa und SWG

Teilprojekt 2 – Sub-Metering
• Installation der Submeter durch Ewa
• Gewährleistung der richtigen Funktion über einen Zeitraum von 10 Jahren.
• Tausch der Geräte nach 5 Jahren
• Jährliche Abrechnung der gemessenen und übertragenen Messwerte in einer Betriebs-kostenabrechnung je Wohneinheit.
• Fernwartung der Rauchwarnmelder und Gewährleistung der Funktion.
• Tausch der Rauchwarnmelder bei Bedarf.
• Grafische Darstellung von Funktionswerten / Verbrauchswerten in einem Portal.
• bei allen Submeter Geräten haben wir uns für die Firma Zenner entschieden, da diese die komplette Bandbreite für LoraWAN abdecken konnte.
• Für die Erfassung, Persistierung und Visualisierung der Daten wird die GRAFANA Ober-fläche genutzt.
Im Referenzobjekt Terrassenstraße 40 in Altenburg, einem Mietobjekt der SWG wurden die nachstehenden Ergebnisse erzielt.
• Verbesserung Raumklima, Schimmelprävention und Energieeinsparung
• Nach dem Austrocknen der Baufeuchte konnte optimale Klimadaten gemessen werden.
• Transparenz der Energiekosten
• Der Mieter hat vom ersten Nutzungstag an die Möglichkeit, seine Verbrauchswerte zu überwachen.
Leckageüberwachung – Eine Leckage im Heizungskeller wurde simuliert und konnte vom Sensor erkannt und eine Warnmeldung wurde übermittelt.

Ausblick

Teilprojekt 1 – ONTS
Im Rahmen einer weiteren 2jährigen Kooperation mit der SWG wird die aufgebaute Platt-form im GRAFANA-Umfeld weiterbetrieben. Die Ewa wird in diesen 2 Jahren Erfahrungen und Wünsche zum aktiven Betrieb einer überwachten ONTS sammeln. Erst im Echtbetrieb und aktiver Überwachung werden sich die Vorteile sichtbar. Bei einer positiven Entwicklung kann sich der Fachbereich Strom die Ausrüstung einer weiteren ONTS, gemäß des im Projekt erarbeiteten Templates, vorstellen. Ggf. werden weitere Sensoren angebracht bzw. bestehende Sensoren ersetzt.
Teilprojekt 2 Sub-Metering
Im Rahmen einer weiteren 2jährigen Kooperation mit der SWG wird die aufgebaute Platt-form im GRAFANA-Umfeld weiterbetrieben. Während dieser Zeit muss sich für diese oder eine gleichwertige Portallösung entschieden werden. Die jährliche Betriebskostenabrechnung erfolgt über ein angemietetes Abrechnungssystem. Die Übermittlung der Betriebskostenabrechnung wird über eine neue Schnittstelle zur SWG erfolgen.
Entwicklung einer Handy-App
Die App kann auf einem Smartphone oder Tablet installiert werden und mit der LoRaWAN-Infrastruktur verbunden sein, um Daten von den Sensoren zu empfangen. Die App kann dann die Daten in Echtzeit anzeigen und Benutzern die Möglichkeit geben, benutzerdefinierte Warnungen zu konfigurieren, wenn bestimmte Schwellenwerte überschritten werden.
Umweltüberwachung: Eine App kann verwendet werden, um die Umweltbedingungen wie Luftqualität, Temperatur und Feuchtigkeit in Echtzeit anzuzeigen und Benutzern benutzerdefinierte Warnungen zu ermöglichen, wenn bestimmte Schwellenwerte überschritten werden.
Wertschöpfung im Unternehmen
Insgesamt bieten LoRaWAN-Sensoren zahlreiche Möglichkeiten zur Wertschöpfung in verschiedenen Anwendungsbereichen. Durch die Erfassung und Analyse von Daten in Echtzeit können Unternehmen ihre Betriebsabläufe optimieren, die Qualität ihrer Dienstleistungen verbessern und Kosten senken.
Steuerung von Aktoren
Ein weiteres Ziel sollte der Vergleich von Soll- und Ist-Zuständen sein. Verknüpfung der gemessen Klimawerte im Wohnraum mit gewünschten Werten. Dazu ist die Einbindung von Aktoren notwendig. Aktoren könnten LoRaWAN-fähige Heizkörperstellantriebe sein, welche die Thermostate abhängig von Raumtemperatur/-feuchtigkeit automatisch regeln. Damit soll nicht nur ein optimales Raumklima geschaffen werden, sondern es entstehen auch erhebliche Einsparpotentiale bei Energiekosten.