Das sensorbasierte Internet der Dinge ermöglicht praxisnahe Lösungen für den ländlichen Raum, vorausschauende Wartung in der Industrie und einen nachhaltigen Umgang mit Ressourcen. LoRaWAN als Funktechnologie für das IoT bleibt für den Einsatz auf dem Land besonders wichtig.
Schimberg und Berlin, 6. Dezember 2023. Die Alpha-Omega Technology GmbH & Co. KG ist Expertin für IoT-Infrastrukturen und betreibt den größten Onlineshop für Produkte in Low Power Wide Area Networks, kurz LPWAN, im deutschsprachigen Raum. Seit mehr als fünf Jahren setzt das ortsansässige Unternehmen gemeinsam mit der Gemeinde Martinfeld im thüringischen Eichsfeld Projekte für ein sensorbasiertes Internet der Dinge (IoT) unter realen Bedingungen um. Im Modellort SMARTinfeld lässt sich erleben, wie IoT-Lösungen für eine ganze Gemeinde funktionieren und das Dorfleben langfristig zukunftsfähig machen. SMARTinfeld gehörte zu den Gewinnern des Innovationswettbewerbs „Digitale Orte im Land der Ideen 2023“. Die Experten des Unternehmens sehen für 2024 folgende Trends im Markt für sensorbasierte IoT-Anwendungen: IoT ermöglicht niedrigschwellige und praxisnahe Lösungen für Smart Villages, in Kombination mit Machine Learning (ML) vorausschauende Wartung für die Industrie und grundsätzlich einen effizienten Umgang mit Ressourcen im Sinne der Nachhaltigkeit. Long Range Wide Area Network, kurz LoRaWAN, bleibt als Funktechnologie für das IoT für den Einsatz im ländlichen Raum besonders wichtig.
Trend 1: IoT für digitale Lösungen in Smart Villages
Smart-City-Projekte beschränken sich meist auf städtische Räume und berücksichtigen die besonderen Bedürfnisse ländlicher Gemeinden nicht. Um die Digitalisierung hier voranzubringen, braucht es Lösungen, die auf geringe Bevölkerungsdichten zugeschnitten sind. Sei es die smarte Ortsbeleuchtung, die Temperaturmessung in großer Höhe oder die Überwachung von Pegelständen und Wasserqualität. Jan Bose, Gründer und Geschäftsführer von Alpha-Omega Technology, erklärt: „Für den letztgenannten Anwendungsfall bieten Abstandssensoren eine gute Antwort auf steigende Pegel. So lassen sich Hochwasserschäden verringern und erhebliche Kosten sparen.“ Ziel von IoT-Anwendungen muss es sein, die ländliche Lebensweise zu erhalten und zugleich Technik und Innovation zu integrieren. Ländliche Gemeinden unterscheiden sich nicht nur bei den Anwendungsfällen von städtischen Räumen. In der Regel sind mehrere Kommunen und damit Behörden beteiligt, der Abstimmungsbedarf steigt. Zudem identifizieren sich die Menschen auf dem Land oft stark mit ihrer Gemeinde.
Die Antwort sind IoT-Anwendungen auf Basis der Funktechnologie LoRaWAN. Der Vorteil dieser Technik für die Übertragung der gesammelten Daten liegt in den minimalen Datenmengen. Sie sorgen für einen geringen Energieverbrauch und bieten zugleich ausreichenden Datenschutz, weil nur die unbedingt nötigen Daten genutzt werden. LoRaWAN hat außerdem eine enorme Reichweite, im ländlichen Raum bis zu zehn Kilometer. „Durch die erhöhte Positionierung der Gateways erreichen die Gemeinden eine ausgezeichnete Abdeckung. Zudem müssen keine Straßen aufgerissen werden, um Kabel zu verlegen und das Netz in Betrieb zu nehmen. Gefragt ist eine skalierbare, lizenzfreie IoT-Technologie mit breitem Anwendungsspektrum wie LoRaWAN und Open-Source-Software“, betont Jan Bose.
Die Digitalisierung ländlicher Gemeinden erfordert Lösungen, die auf eine geringe Bevölkerungsdichte zugeschnitten sind. Sei es die smarte Ortsbeleuchtung, die Temperaturmessung auf einem Berg oder die Überwachung von Pegelständen und Wasserqualität (Grafik: Alpha-Omega Technology).
Trend 2: KI und ML im industriellen IoT
Industrieunternehmen in Deutschland stehen unter Druck, effizienter zu werden und in Zeiten des Fachkräftemangels qualifiziertes Personal zu finden. „Machine Learning ist hier natürlich kein Allheilmittel. Die Technik kann die Mitarbeitenden aber entlasten, indem sie bestimmte Aufgaben übernimmt. Gleichzeitig spart das Unternehmen Ressourcen und damit Geld“, sagt Jan Bose. ML-basierte LoRaWAN-Sensoren erfassen und analysieren Umgebungsinformationen und liefern dem Personal Hinweise, wann und wo Handlungsbedarf besteht. Dazu zählt etwa die Wartung großer Maschinenanlagen. Die Sensoren lernen die abgegebenen Schwingungsmuster und erkennen anhand dieser Vibrationssignatur, ob eine Wartung nötig ist. „Statt zu oft zu warten und damit Arbeitszeit ineffizient einzusetzen, wird nur gewartet, wenn es notwendig ist. Gleichzeitig sinkt die Ausfallwahrscheinlichkeit der Anlagen deutlich, weil anhand einer abweichenden Vibrationssignatur vor möglichen Störungen gewarnt wird“, erläutert Jan Bose. IoT-Technologien mit offenem Ökosystem wie LoRaWAN haben den Vorteil, dass sie dort eingesetzt werden können, wo sie gebraucht werden. Außerdem finden Unternehmen am Markt eine große Auswahl an Sensoren und Anwendungen. Das macht sie unabhängig, weil sie sich nicht an einen einzelnen Anbieter binden müssen. Weitere Vorteile sind der niedrigschwellige Einsatz und die Transparenz darüber, welche Daten erhoben und ausgewertet werden.
Ein Beispiel für diesen Anwendungsfall ist der Vibrationssensor BoB Assistant des Herstellers Watteco. Das Gerät analysiert die Vibrationssignatur von Industrieanlagen und Maschinen. Abweichungen in den verschiedenen Schwingungsmustern weisen frühzeitig auf unerwünschte Zustände und Verschleiß hin. So lässt sich die vorausschauende Wartung optimieren und Stillstandzeiten auf ein Minimum reduzieren. Der Sensor überträgt die Analyseergebnisse und Laufzeiten der Maschine über das energiesparende LoRaWAN-Protokoll. Typische Einsatzorte des Vibrationssensors sind Wasserpumpen, Kompressoren, Luftfilter, Betonmischer und Transformatoren.
ML-basierte LoRaWAN-Sensoren erfassen und analysieren Umgebungsinformationen in Industrieanlagen und melden dem Personal, wann und wo Handlungsbedarf besteht (Grafik: Alpha-Omega Technology).
Trend 3: IoT für Nachhaltigkeit und Umweltschutz
Immer mehr IoT-Unternehmen stellen sich auf den Trend zur Nachhaltigkeit ein. Das betrifft zunächst die Produkte selbst: Sie haben zum Beispiel eine eigene integrierte Solarversorgung oder Gehäuse aus recycelten Materialien. „Darüber hinaus sehen wir im iot-shop eine wachsende Nachfrage nach Sensoren zur Umweltüberwachung innerhalb von Projekten für mehr Nachhaltigkeit. Typische Anwendungen sind die Überwachung der Bodenfeuchte besonders geschützter Bäume oder die Überwachung von Baustellen, um Personal bedarfsgerecht statt turnusmäßig einzusetzen. Das schont nicht nur personelle Ressourcen, sondern optimiert auch die Begleitumstände“, berichtet Jan Bose.
Auch Probleme wie gestiegene Heizkosten lassen sich mit IoT-Sensoren vergleichsweise schnell und kostengünstig angehen: Eine automatisierte Heizungssteuerung lässt sich in einem großen Gebäude in kurzer Zeit umsetzen. In den meisten Fällen muss die alte Heizungsanlage nicht ausgebaut und durch eine neue ersetzt werden, denn die IoT-Technik setzt auf der bestehenden Anlage auf. Auch die Heizkörper müssen für eine digitale, automatisierte Heizungssteuerung nicht getauscht werden. Es genügt, das Heizventil mit einem IoT-Heizventil nachzurüsten. Jan Bose betont: „Das spart Ressourcen und Energiekosten und bringt die Digitalisierung voran, bei einem sehr effizienten Kosten-Nutzen-Verhältnis.“
IoT-Sensoren zur Umweltüberwachung sind in Projekten für mehr Nachhaltigkeit zunehmend gefragt (Grafik: Alpha-Omega Technology).
Trendtechnologie LoRaWAN
LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network und gehört zur Gruppe der Low Power Wide Area Networks, kurz LPWAN. Diese Funktechnik benötigt wenig Energie, um Mess- und Sensordaten über große Entfernungen zu übertragen. Im ländlichen Raum können das bis zu zehn Kilometer sein. Die Batterien in den Sensoren halten viele Jahre. Anwender bauen ihre eigene Infrastruktur auf und sind damit unabhängig von den Anbietern der großen Mobilfunknetze. Für LoRaWAN bietet der Markt zudem eine große Auswahl an Sensoren für Anwendungen jenseits des klassischen Spektrums von Heizventilen oder Parksensoren.
Material Pressemitteilung:
IoT-Trends 2024: Lösungen für Smart Villages, Unterstützung für die Industrie und ein nachhaltiger Umgang mit Ressourcen