Schimberg (energate) – Das „Long Range Wide Area Network“, kurz Lorawan-Netz, gilt als Türöffner für viele neue Geschäftsmodelle. Die thüringische Kommune Martinfeld soll zum Vorzeigeort werden. energate befragte dazu Jan Bose, Projektleiter „SMARTinfeld“ und geschäftsführender Gesellschafter der Alpha-Omega Technology GmbH & Co. KG.

energate: Herr Bose, Sie wollen Martinfeld über ein Lorawan-Netz zum Modellort für das Internet-of-Things machen. Was genau haben Sie vor?

Bose: Im Bereich Lorawan existieren heute bereits in einigen Metropolen Pilotprojekte und dort werden bereits vereinzelt flächendeckende Netze aufgebaut. Mit dem Projekt „SMARTinfeld“ wollen wir eine möglichst große Zahl an Anwendungsfällen in einem produktiven Betrieb konzentriert in einer Gemeinde betreiben. Damit verfolgen wir das Ziel, die höchste Dichte an IoT-Anwendungsfällen auf Lorawan-Basis in Deutschland zu erreichen. Der Ausdruck Modellort ist gut gewählt, da nicht alle Anwendungsfälle, die wir in Martinfeld etablieren, einen direkten Nutzen für den Ort stiften werden – wohl aber an anderen Orten sinnvoll eingesetzt werden können. Ein Beispiel hierfür ist Smart Parking.

energate: Welche künftigen Anwendungen sind über das Funknetzwerk denkbar?

Bose: Die Zahl der Anwendungsfälle steigt kontinuierlich mit den Herausforderungen, die unsere Kunden aus den verschiedenen Branchen an uns herantragen. Alle Zustände, die durch Messungen erhoben werden können, bilden einen potenziellen Anwendungsfall für die Technologie. Dies reicht von der Überwachung öffentlicher Müllbehälter, Wasserqualitätsmessungen, Umweltmessungen über Anwendungen im Metering-Bereich für Wasser-, Strom- und Gaszähler bis hin zum „Building Condition Monitoring“ für die Überwachung von Raumklima, Türen und Fenstern, Bewegungssensoren, Wasser-Leckage oder Rauchwarnmeldern. In vielen Bereichen wird die Umsetzung der Anwendungsfälle noch durch die begrenzte Verfügbarkeit an Lorawan-Sensorik eingeschränkt – aber immer mehr Hersteller konventioneller Sensoren beschäftigen sich mit der Integration der Funktionalität in ihr Produktportfolio.

energate: Auch große Städte wie München oder Karlsruhe planen flächendeckende Lorawan-Netze. Welche Anwendungen halten Sie dort für möglich?

Bose: Die Aktivitäten der Energieversorger im deutschsprachigen Raum sind uns gut bekannt, da wir viele dieser Projekte über unseren Onlineshop mit Hardware unserer Partner wie Libelium, „kerlink“ oder „GlobalSat“ versorgen. Die Anwendungsfälle werden speziell im Bereich Smart City eine andere Ausprägung erfahren als im ländlichen Raum. Hier werden beispielsweise Smart Parking und Smart Environment einen höheren Stellenwert einnehmen. So können Informationen, die auf Basis des Lorawan-Netzes erhoben werden, wie etwa die aktuelle Belegung von Parkplätzen, mit Zusatzinformationen wie dem Zustand von Ladesäulen angereichert werden. Aber auch das „Building Condition Monitoring“ bietet in Städten aufgrund der hohen Anzahl an Gebäuden einen umfangreicheren Ansatz. Die Vielfalt steht und fällt mit der Strategie der neuen Netzbetreiber, die neben dem Aufbau und Betrieb von Lorawan-Netzen, unbedingt auch eine aktive Kooperation mit lokalen Unternehmen beinhalten sollte.

Die Fragen stellte energate-Chefredakteur Christian Seelos.

Das Modell-Projekt ist inzwischen ausgezeichnet vom Wettbewerb „Land der Ideen“ als „Smarte Kommune 2023“, den aktuellen Stand des Projektes ist unter: https://smartinfeld.de/

Berlin, Schimberg, 12. Juni 2018 – Im Schimberger Ortsteil Martinfeld ist der Startschuss für die Umsetzung des Internet-of-Things-Projektes „SMARTinfeld“ gefallen. Das Ziel des Projekts ist es, deutschlandweit die höchste Dichte von IoT-Anwendungen in einer Gemeinde zu schaffen. Als ersten Schritt auf dem Weg zur Smart City rüstete die Gemeinde jetzt die gesamte Straßenbeleuchtung auf intelligente LED-Leuchten um. Sensoren erkennen defekte Lampen und steuern bei Bedarf die Schaltzeit jeder einzelnen Straßenleuchte. So spart die Gemeinde langfristig Geld und erhöht die Sicherheit sowie den Komfort. Das Projekt stellt die Weichen für zukünftige digitale Services in Martinfeld. So könnten zum Beispiel Sensoren schon bald melden, wenn die öffentlichen Abfallbehälter geleert werden müssen. Technische Grundlage ist ein Long Range Wide Area Network, kurz LoRaWAN-Netz, das Mess- und Sensordaten mit sehr wenig Energie über sehr große Distanzen übertragen kann. Bereits vor zwei Jahren begannen in Martinfeld die Planungen für die Umrüstung der rund 100 Leuchten. Die Infrastruktur stellt das ortsansässige IT-Unternehmen Alpha-Omega Technology bereit, das auch mit der Projektleitung betraut ist. Partner sind die Gemeinde Schimberg und mehrere Unternehmen. „SMARTinfeld“ findet bereits überregional Beachtung bei Versorgungsunternehmen. http://smartinfeld.de

LED-Umrüstung in Martinfeld

Der Schimberger Ortsteil Martinfeld im thüringischen Landkreis Eichsfeld startete am 6. Juni 2018 in eine neue Ära. Was auf den ersten Blick aussieht wie die gängige Umrüstung auf moderne LED-Straßenbeleuchtung, ist eine wichtige Weichenstellung für zukünftige digitale Bürger-Services. Die Planungsphase für die Modernisierung begann bereits vor zwei Jahren. Damals entschieden der Ortsteilbürgermeister Gerhard Stitz und Jan Bose, Geschäftsführer der Alpha-Omega Technology, eine zukunftsfähige Lösung zu schaffen, die weit über die Steuerung der Straßenleuchten hinausgeht. Zukünftig wollen die Projektpartner auf Basis des nun vorhandenen Netzwerkes weitere Informationen, wie Umweltmessdaten, erheben und diese den Bürgern zur Verfügung stellen.

„Das Ziel ist es im ersten Schritt, einen stabilen Betrieb der Straßenleuchten sicherzustellen – wohlwissend, dass man als Pionier auf dem Gebiet ein gewisses Risiko eingeht. Vergleichbare Projekte im Hinblick auf Größenordnung und Technik gibt es aktuell in Deutschland nicht“, sagt Jan Bose, Geschäftsführer der Alpha-Omega Technology und Initiator des Projekts.

LoRaWAN für energiesparende und sichere Datenübertragung

Die Basis von „SMARTinfeld“ bildet ein energieeffizientes und robustes LoRaWAN, ein Low-Power-Wireless-Netzwerkprotokoll. Solch ein Netz bietet die Möglichkeit, Mess- und Sensordaten mit wenig Energie über sehr große Distanzen zu übertragen – bis zu 15 Kilometern in ländlichen Gebieten. Mit seiner zweistufigen symmetrischen Verschlüsselung, bei der der Schlüssel niemals über Funk übertragen wird, bietet das LoRaWAN-Protokoll eine solide und sichere Grundlage für die Datenübertragung. Die nötige Hardware stellt Alpha-Omega Technology bereit, denn das Unternehmen begleitet nicht nur IoT-Projekte. Es betreibt mit iot-shop.de auch einen Online-Shop für Sensoren und anderes Zubehör, das beim Aufbau von professionellen LoRaWAN-Netzwerken benötigt wird. Projektpartner sind neben der Gemeinde Schimberg, die leitec® Gebäudetechnik GmbH sowie weitere nationale und internationale Unternehmen.

Ziel ist die höchste Dichte von IoT-Anwendungen in einer Gemeinde

Ein Anwendungsfall ist die Überwachung und Steuerung von Straßenleuchten, wie sie jetzt in Martinfeld Realität geworden ist. Die Sensoren erkennen defekte Leuchten umgehend und informieren den Verantwortlichen über eine App. Und bei Ereignissen im Dorf, wie zum Beispiel Volksfesten, lässt sich die Schaltzeit der Straßenleuchten abweichend von den normalen Betriebszeiten steuern. „Neben dem Service, den wir unseren Einwohnern und Besuchern von Veranstaltungen bieten wollen, steht natürlich der Sicherheitsaspekt im Vordergrund, um Unfälle zu vermeiden“, sagt Ortsteilbürgermeister Gerhard Stitz. Die Umrüstung solle zudem die Energiekosten von 6.600 Euro im Jahr um die Hälfte senken. Für die nahe Zukunft ist bereits der Einsatz weiterer Sensoren angedacht. So ist geplant, den Füllstand der im Dorf vorhandenen öffentlichen Abfallbehälter zu überwachen. Die IoT-Anwendungen schaffen einen klaren Kostenvorteil für die Gemeinde, denn sie kann ihr Personal so effizient steuern und einsetzen.
Das innovative Projekt sorgt schon heute außerhalb der Gemeinde Martinfeld für Aufmerksamkeit: Mehrere Versorgungsunternehmen und Messdienstleister haben bereits Interesse an der Technologie und der Adaption einzelner Projektbestandteile von „SMARTinfeld“ gezeigt.

Projekt-Website: smartinfeld.de

Pressekontakt

Sabrina Ortmann Kommunikation
Tel.: +49 (0)30-120876871
E-Mail: presse@alpha-omega-technology.de

Alpha-Omega Technology
Jan Bose
Tel.: +49 (0)36082 84789-0
E-Mail: jb@alpha-omega-technology.de

Über Alpha-Omega Technology

Alpha-Omega Technology GmbH & Co KG mit Sitz im thüringischen Schimberg und in Berlin wurde 2016 von Jan Bose als Schwesterunternehmen der Unternehmensberatung Alpha-Omega Projects GmbH gegründet. Mit der Entwicklung von IoT-Anwendungen, die auf Low-Power-Netzwerken wie LoRaWAN basieren, schafft Alpha-Omega Technology neuartige und kostengünstige Lösungen für öffentliche und gewerbliche Kunden. Neben dem Vertrieb von IoT-Hardware und der Entwicklung von Software etabliert Alpha-Omega Technology gemeinsam mit ihrem Partner ZENNER IoT Solutions IoT-Netzwerke für Kommunen und Unternehmen. Mit iot-shop.de betreibt Alpha-Omega Technology Deutschlands größten Online-Shop für Sensoren und weiteres Equipment für den Aufbau von professionellen LoRaWAN-Netzwerken. Zu den Kunden gehören neben Energieversorgern und Kommunen auch Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen. Weitere Informationen unter www.alpha-omega-technology.de

Martinfeld aus der Luft

Dies deckt aber nur einen Teil des Internet of Things (IoT) ab. Immer stärker in den Fokus rücken Techniken, die eine Integration von Anwendungen in das Leben außerhalb der eigenen „vier Wände“ ermöglichen. An dieser Stelle setzt auch der Kernpunkt des Projektes SMARTinfeld an. Der erste Anwendungsfall war mit der Installation intelligenter LED Leuchten in Martinfeld schnell gefunden. Dieser Teil des Projektes war der erste – und bisher umfangreichste, da es einer intensiven Planung, Abstimmung und Organisation gemeinsam mit den öffentlichen Gremien bedurfte. Trotzdem erfolgte bereits nach zehn Monaten der Start einer 3-monatigen Bemusterungsphase, in der von drei Herstellern Leuchten installiert und getestet wurden. Neben der rein optischen Wirkung, die vor allem im Interesse der Einwohner stand, wurden auch die Ausleuchtung und intelligente Steuerung verprobt. Zur Einbindung der Bürger in das Projekt, wurde jede der Leuchten mit einem Feedback Button versehen, über den jeder seine Meinung zu der Leuchte mitteilen konnte.

Bereits in diesem Projektabschnitt wurde die Basis für die spätere Implementierung weiterer Anwendungen gelegt, da zu diesem Zeitpunkt ein flächendeckendes LoRa-WAN Netzwerk in Martinfeld etabliert wurde, dass die Grundlage für die Datenübermittlung der Feedback-Buttons und Steuerung der Leuchten darstellt. LoRaWAN ist eine von mehreren Technologien, die es ermöglicht mit wenig Energie Daten sehr weit – bis zu 15 km – zu übertragen. Durch die Parameter der Technologie – wenig Energieverbrauch und hohe Reichweite – ist die Menge der zu übermittelnden Daten begrenzt und nur für Messwerte und Steuersignale geeignet. Warum die Wahl auf diese Technologie für diese Phase des Projektes SMARTinfeld gewählt wurde und welche parallelen Technologien neben LoRaWAN existieren, wird ein einem späteren Artikel beschrieben.

In den weiteren Phasen des Projektes wurden Umweltmessstationen im Ort und später auch auf den umliegenden Bergen installiert. Die Messwerte dieser Stationen werden in Echtzeit zumeist alle 15 Minuten auf der Website und in der App von SMARTinfeld.de dargestellt.

Der Umfang und die Art der Erhebung der Messwerte hat sich mit dem Einsatz von Sensoren des Unternehmens libelium weiter professionalisiert. So werden inzwischen folgende Werte im 15-Minuten Takt erhoben: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Helligkeit, SO₃, CO₂, CO, Feinstaubpartikel, Windstärke, Windrichtung, Niederschlagsmenge und Bodenfeuchtigkeit.

Neben diesen Messungen sind seit Mitte 2017 auch Sensoren zur Bestimmung der Wasserqualität des kleinen Flusses Rosoppe, der durch den Ort fließt installiert. Hier werden vor dem Dorf und hinter dem Dorf zahlreiche Messwerte ermittelt (z.B. pH-Wert, Leitfähigkeit) aus diesen Werten können Rückschlüsse auf die Qualität des Wassers und die Auswirkungen eines Dorfes auf ein kleines Gewässer gezogen werden.

Jeder einzelne zusätzliche Sensor ist ein Teil, der auf das Projektziel die höchste Dichte an IoT Anwendungen in einem Ort Deutschlands zu etablieren einzahlt.

Mit der Erweiterung des Partnernetzwerkes von Alpha-Omega Technology um den IoT Spezialisten ZENNER IoT Solutions und dem damit verbundenen Mutterkonzern ZENNER, der einer der größten Zählerhersteller Deutschlands ist, konnte das Portfolio des SMARTinfeld.de Projektes in Richtung der industriellen Nutzung erweitert werden. So ist seit September 2017 einer der ersten Prototypen von Wasserzählern in Martinfeld als Subzähler installiert, der täglich den Zählerstand ermittelt und überträgt. Speziell für Wasserzähler ist dies ein Novum und wird zukünftig die Prozesse und Daten von Wasserversorgungsunternehmen stark beeinflussen, da die Qualität und die Frequenz der Ablesungen stark steigen wird. Natürlich wurde auch in diesem Atemzug ein intelligenter Stromzähler in einer Unterverteilung installiert – besser bekannt als Smart Meter – der alle 15 Minuten den Stromverbrauch übermittelt. Auch diese beiden Zähler nutzen das bereits vorhandene LoRaWAN Netzwerk.

Jedes einzelne dieser Elemente ist für sich betrachtet bereits ein Anwendungsfall (sogenannter Usecase), der in vielen bisherigen Projekten als zentraler Bestandteil betrachtet wird. Die Summer der Anwendungen macht schon heute SMARTinfeld.de einmalig – und es stehen noch weitere spannende Ergänzungen an – von denen wir an dieser Stelle gern berichten. Auch werden wir nach dieser eingehenden Beschreibung der einzelnen Anwendungen in den folgenden Artikeln Einzelheiten berichten.

Funktechnik ist unsichtbar. Leider bleiben den Bewohnern von Schimberg so Technologie und Daten der M2M-Lösungen verborgen. Die Bewohner von Martinfeld können Daten auf der Projekt-Website smartinfeld.de abrufen. Es fehlt aber der unmittelbare Nutzen. Wie kann man also den Bürgern dieses Smart Village einen echten Mehrwert bereitstellen? Die Antwort war relativ schnell klar: Schnelles Internet für den Betrieb von Tablets und Smartphones per WLAN. Und das im ganzen Dorf. Dies ist umso wichtiger da sich Martinfeld sehr romantisch in die Berge schmiegt, was dazu führt das der Mobilfunkempfang im ganzen Dorf eher zu wünschen übriglässt. Innerhalb von zwei Wochen entwickelte Alpha-Omega Technology ein tragfähiges Konzept. Statt dem Internet der Dinge stand diesmal das Internet für Menschen im Mittelpunkt. Dazu begaben sich die AOT-Mitarbeiter auf die Suche nach Netzwerkhardware. Fündig wurden sie beim Hersteller Ubiquity, dessen Accesspoints für den Außeneinsatz konzipiert wurden. Darüber hinaus hat Ubiquity leistungsfähige Software für die zentrale Verwaltung im Angebot.

Nach Beschaffung der Hardware wurde eine virtuelle Maschine in der Azure-Cloud von Microsoft zur Schaltzentrale für das WLAN in Martinfeld. Einige Privatpersonen und Unternehmen erklärten sich bereit, einen Teil der Kapazität ihres DSL-Anschlusses für das Dorf-weite WLAN zu Verfügung zu stellen und los ging es. Wir wären jedoch nicht in Deutschland, wenn es nicht noch ein kleines rechtliches Problem geben würde. Vor dem Recht wird nämlich derjenige der einen kostenlosen Internetzugang anbietet zum Internet Service Provider mit allen Pflichten eines solchen. Dieses Gesetz wird jedoch gerade überarbeitet und das vor allem auf Druck der Mitglieder der sog. Freifunk-Bewegung.

Um von Beginn an auf der sicheren Seite zu sein, hat sich die Alpha-Omega Technology entschlossen, die Entscheidung zur Authentifizierung der Nutzer mit der Hilfe von facebook durchzuführen. Dazu authentifiziert sich der Nutzer mit seinem facebook Account. Danach kann er das WLAN nutzen. Kostenlos. Seit April ist dieses System jetzt im Einsatz. Es stellt mit Hilfe von elf Accesspoints schnelles Internet in und um Martinfeld bereit. In dieser Zeit haben 550 Personen das System genutzt und ca. 40 Gigabyte an Daten heruntergeladen. Einen besonders hohen Verbrauch kann man übrigens immer bei den Heimspiele des SV Martinfeld beobachten, da auch auf dem Sportplatz ein Accesspoint installiert ist. Ganz nebenbei ist WLAN auch eine wichtige Brückentechnologie auch das Thema IoT in Martinfeld auf die Agenda der Bewohner zu bringen.

Kontaktieren Sie uns gern bei Fragen zu unseren IoT-Lösungen.

Luftdruck, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Niederschlagsintensität, Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Die fünf erst genannten Parameter sind für den Zeitraum vom 4.10.17 6 Uhr morgens bis zum 6.10.17 6:00 Uhr morgens dargestellt. Der hervorgehobene Bereich kennzeichnet einen Zeitraum von 24 Stunden zwischen dem 5.10.17 0:00 Uhr und dem 6.10.17 23:59 Uhr. In dieser Zeit wurden Maximalwerte für die Parameter Luftdruck, Windgeschwindigkeit und Niederschlagsintensität beobachtet. Das erste Diagramm von oben zeigt den Luftdruck p für besagte Zeiträume. Der erwartet starke Abfall des Luftdrucks ist deutlich zu beobachten. Der Luftdruck in Martinfeld erreicht seinen Minimalwert von 970 hPa am 5.10.17 um 12 Uhr mittags. Etwa zur gleichen Zeit werden die höchsten Windgeschwindigkeiten von 30,4 m/s gemessen, wie im zweiten Diagramm von oben deutlich zu erkennen ist. Sie erreichten damit beinahe Orkanstärke, von welcher man ab Werten von 32,7 m/s spricht. Aus dem dritten Diagramm von oben, welches die stündlichen Niederschlagsintensitäten darstellt, wird deutlich, dass auch dieser Messwert in der Sturmzeit deutlich erhöht ist. Das vierte Diagramm von oben zeigt die Temperatur in den genannten Zeiträumen. Sie steigt vor allem im Sturmmaximum deutlich an und erreicht am 5.10.17 um 12 Uhr mittags ebenfalls ihren Maximalwert. Das fünfte Diagramm zeigt die über den Zeitraum vom 5.10.17 0:00 Uhr bis 6.10.17 23:59 Uhr gemittelten Werte für Windrichtung und -geschwindigkeit. Im Mittel kam der Wind im genannten Zeitraum aus Richtung SW bis SSW und erreichte Geschwindigkeiten von deutlich über 8 bft.

Zur Übertragung der Daten kam die leistungsfähige, energieeffiziente und kostengünstige LPWAN-Technologie LoRaWAN zum Einsatz. Die Komponenten aus LoRaWAN-Sensoren des Herstellers Libelium, LoRaWAN-Gateways des Herstellers Kerlink und der IoT-Plattform ELEMENT von ZENNER IoT Solutions wurden zur Realisierung dieser Ende-zu-Ende IoT-Lösung von Alpha-Omega Technology zusammengestellt und installiert. AOT unterstützt seinerseits, seine Kunden vollumfänglich bei der Planung, Beschaffung und Inbetriebnahme von eben solchen drahtlosen Sensornetzwerken.

Für Kunden aus der Versicherungswirtschaft, der Landwirtschaft und weiteren Gebieten in denen präzise Messungen und Vorhersagen von Umweltparametern von entscheidender Bedeutung sind, sind solche Lösungen interessant. Bei uns erhalten sie alles aus einer Hand.

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