LoRaWAN und das stadtweite Internet der Dinge

Als Wegbegleiter der Smart City haben die Stadtwerke München (SWM) über mehrere Jahre ein solches Funknetz für die Stadt aufgebaut. Hier ein Überblick über die Technik und erste erfolgreiche Projekte, basierend auf Informationen der SWM.

LoRaWAN ist ein weltweit frei verfügbares Funknetz wie das Internet, Mobilfunk, WLAN oder Bluetooth. Es ist eine Basis-Technologie für Datenübertragung im Internet der Dinge, englisch: Internet of Things, kurz IoT. Denn es ist die Energie und Kosten sparende Alternative zur Übertragung von geringen Datenmengen, wie Sensordaten. In diesem Netz richten sich manche Menschen über ein persönliches IoT ein Smart Home ein, während Unternehmen zum Beispiel Maschinen miteinander verbinden.

Wer dazu kein technisches Vorwissen hat, aber tiefer in die Materie einsteigen möchte, kann sich dazu das folgende Video ansehen:

LoRaWan gilt als eine der Schlüsseltechnologien für die Smart City der Zukunft. In München wurde dieses Netz von den Münchner Stadtwerken (SWM) aufgebaut und wird auch von den SWM betrieben. Zur Darstellung von Sensordaten nutzen die SWM die eigens entwickelte SWM IoT-Plattform.

Die LoRaWAN-Lösungen haben mehrere Eigenschaften, die eine schnelle und kostengünstige Umsetzung gewünschter Anwendungsfälle unterstützen:

• Die eingesetzten Sensoren übertragen ihre Daten in Intervallen. Das führt zu einem niedrigen Energieverbrauch und Batterielaufzeiten von mehreren Jahren.
• Die große Funkreichweite (Wide Area) mit hoher Gebäudedurchdringung für Datenverbindungen ermöglicht den Einsatz auch in schwer erreichbaren Bereichen.
• Die Anzeigen für die Messdaten lassen sich flexibel an fachliche Erfordernisse anpassen.
• Auswertungen über längere Zeiträume liefern Daten zur Prozessoptimierung.
• Offene Schnittstellen für Programmierung und Betrieb unterstützen die Integration in bestehende Abläufe und IT-Systeme wie zum Beispiel in die IoT-Plattform.
• Vorhandene IoT-Softwareumgebungen und Anwendungs-Muster sowie die Mehrfachverwendung von Schnittstellen unterstützen eine schnelle Umsetzung neuer Anwendungsfälle.

Die Stadtwerke nutzen LoRaWAN zum Beispiel zur Überwachung von Durchflüssen und Drücken im Trinkwassernetz. Ein Team von Beschäftigten aus Netzbetrieb, Netzinfrastruktur und Informationstechnik kombinierte dazu Sensordaten aus dem Wassernetz mit Daten aus anderen Systemen. Das Ergebnis wird im integrierten Netzdatenmanagement der SWM angezeigt.

Aus unterschiedlichen Gründen muss in manchen Gebieten laufend der Grundwasserpegel überwacht werden. So auch auf dem Gelände der SWM-Zentrale. Mit Ausstattung von circa 50 Grundwasserpegel-Messstellen mit Sensoren im LoRaWAN-Netz wurde dieses Monitoring durch Anbindung an die IoT-Plattform automatisiert. Die Messdaten werden laufend ausgewertet und auch die monatlichen Messstellenreports werden vom System erzeugt. Im Ergebnis gelang es damit, Arbeitsabläufe zu verbessern und manuelle Aufwände deutlich zu reduzieren.

Ein drittes Anwendungsbeispiel ist die Überwachung der Trafostationen des Niederspannungsnetzes zur Stromverteilung für den Endverbrauch. Sensoren übermitteln konstant Daten zu Temperatur, Feuchtigkeit, Strom- und Spannungswerten. Bei Störungen wird über die IoT-Plattform die Verbundleitwarte alarmiert. Zudem bekommt das Netzdatenmanagement ausgewählte Daten auf einer Karte darstellt. Im Einsatz dieses für die Energiewende und E-Mobilität enorm wichtigen IoT-basierten Monitorings ist München ganz vorne mit dabei.

Viele weitere interessante Optionen ergeben sich aus der Verknüpfung von LoRaWAN-Daten mit anderen Plattformen und Lösungen der Stadt. Ein prominentes Pilotprojekt des IT-Referats gibt es beim Abfallwirtschaftsbetrieb München (AWM). Ein referatsübergreifendes Projektteam testete zunächst 20 batteriebetriebene Sensoren verschiedener Hersteller auf Kriterien wie Zuverlässigkeit, Batterielebensdauer, Aufwand bei Batteriewechsel und Messgenauigkeit. Dann wurden insgesamt 80 Altkleidercontainer mit Füllstandsensoren ausgestattet und auch diese getestet.

Die Ergebnisse des Pilotprojektes haben gezeigt: Die Verknüpfung der entstandenen IoT-Lösung mit Daten des Digitalen Zwillings können die Routenplanung für die Leerung der Container verbessern. Das spart Zeit und Geld und verbessert die Umweltbilanz.

Elisabeth Wagner
Content Managerin