IoT-Trends 2024: Lösungen für Smart Villages, ML- Unterstützung für die Industrie und für eine nachhaltige Nutzung von Ressourcen

Trend 1: IoT für digitale Lösungen in Smart Villages

Smart-City-Projekte sind in der Regel auf städtische Umgebungen beschränkt und berücksichtigen nicht die besonderen Bedürfnisse ländlicher Gemeinden. Um hier die Digitalisierung voranzubringen, sind Lösungen gefragt, die auf eine geringe Bevölkerungsdichte zugeschnitten sind. Sei es die smarte Ortsbeleuchtung, die Temperaturmessung auf dem Berg oder das Monitoring von Pegelständen und Wasserqualität. Jan Bose, Gründer und Geschäftsführer von Alpha-Omega Technology, erklärt: „Abstandssensoren bieten für letzteren Anwendungsfall eine gute Reaktion auf steigende Pegelstände. So lassen sich Hochwasserschäden reduzieren und erhebliche Kosten einsparen.“ Ziel der IoT-Anwendungen muss es sein, eine ländliche Lebensweise beizubehalten und gleichzeitig Technologie und Innovation zu integrieren. Ländliche Kommunen unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich der Anwendungsfälle von urbanen Räumen. In der Regel sind mehrere Gemeinden und damit Behörden involviert – der Abstimmungsbedarf steigt. Zudem identifizieren sich die Menschen auf dem Land häufig stark mit ihrer Kommune. 

Die Antwort sind IoT-Anwendungen auf Basis der Funktechnologie LoRaWAN. Der Vorteil dieser Technologie für die Übertragung der erfassten Daten liegt in den minimalistischen Datenmengen. Sie sorgen für einen geringen Leistungsverbrauch und bieten gleichzeitig einen ausreichenden Datenschutz, weil nur die zwingend benötigten Daten verwendet werden. LoRaWAN hat zudem eine enorme Reichweite – in ländlichen Gebieten können das bis zu zehn Kilometer sein. „Durch eine erhöhte Positionierung der Gateways erreichen die Gemeinden eine ausgezeichnete Abdeckung. Außerdem müssen nicht erst Straßen aufgerissen werden für die Kabelverlegung, um das Netzwerk in Betrieb zu nehmen. Gefragt ist eine skalierbare, lizenzfreie IoT-Technologie mit einem breiten 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 dem Berg oder das Monitoring von Pegelständen und Wasserqualität (Grafik: Alpha-Omega Technology).

Trend 2: Integration von KI und ML in industrielles IoT

Industrielle Betriebe in Deutschland stehen unter dem Druck, die Effizienz zu steigern und in Zeiten des Fachkräftemangels qualifiziertes Personal zu finden. „Maschinelles Lernen ist hier natürlich kein Allheilmittel. Die Technologie kann jedoch die Beschäftigten entlasten, indem sie spezifische Aufgaben übernimmt. Nebenbei spart das Unternehmen so Ressourcen und damit Geld“, sagt Jan Bose. ML-basierte LoRaWAN-Sensoren nehmen Umgebungsinformationen auf, analysieren diese und geben dem Personal Hinweise, wann und wo Handlungsbedarf besteht. Dazu gehört beispielsweise die Wartung großer Maschinenanlagen. Die Sensoren können die ausgesendeten Vibrationsmuster lernen und anhand dieser Vibrationssignatur erkennen, ob eine Wartung ansteht. „Statt entweder zu oft eine Wartung durchzuführen und damit Arbeitszeit nicht effizient zu nutzen, wird nur eine Wartung durchgeführt, wenn dies notwendig ist. Gleichzeitig wird die Ausfallwahrscheinlichkeit der Anlagen deutlich reduziert, weil vor möglichen Störungen anhand einer abweichenden Vibrationssignatur gewarnt wird“, erklärt Jan Bose. IoT-Technologien mit einem offenen Ökosystem wie LoRaWAN bieten den Vorteil, dass sie dort eingesetzt werden können, wo sie gebraucht werden. Zudem finden Unternehmen eine Vielzahl an Sensorik und Anwendungen auf dem Markt. Dies macht sie unabhängig, denn sie müssen sich nicht an einen Anbieter binden. Weitere Vorteile sind der niedrigschwellige Einsatz und die Transparenz darüber, welche Daten gesammelt und ausgewertet werden.

Ein Beispiel für diesen Anwendungsfall ist der BoB Assistant Vibrationssensor des Herstellers Watteco. Das Gerät analysiert die Vibrationssignatur von industriellen Anlagen und Maschinen. Spätere Abweichungen der verschiedenen Vibrationsmuster zeigen unerwünschte Zustände und Abnutzungen frühzeitig an. Präventive Wartungen können so optimiert werden, die Ausfallzeiten werden dadurch auf ein Minimum reduziert. Der Sensor übermittelt die Analyseergebnisse und Laufzeiten der Maschine per energiesparendem LoRaWAN-Protokoll. Typischerweise wird der Virbationssensor etwa in Wasserpumpen, Kompressoren, Luftfiltern, Betonmischern und Transformatoren eingesetzt.

​ML-basierte LoRaWAN-Sensoren nehmen in industriellen Betrieben Umgebungsinformationen auf, analysieren diese und geben dem Personal Hinweise, 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 der Nachhaltigkeit ein. Das beinhaltet zunächst die Produkte selbst: Sie kommen zum Beispiel mit einer eigenen, integrierten Solarversorgung aus oder die Gehäuse wurden aus recycelten Materialien hergestellt. „Darüber hinaus stellen wir fest, dass auf iot-shop immer mehr Sensoren für die Überwachung der Umgebung innerhalb von Projekten für mehr Nachhaltigkeit nachgefragt werden. Typische Einsatzgebiete sind das Monitoring der Bodenfeuchtigkeit von besonders geschützten Bäumen oder die Überwachung von Einsatzorten, um Personal anlassbezogen einzusetzen und nicht nach Turnus. Auf diese Weise wird nicht nur die Ressource Mensch geschont, sondern es lassen sich auch begleitende Umstände optimieren“, berichtet Jan Bose.

Auch auf Probleme wie erhöhte Heizkosten lässt sich mit Unterstützung von IoT-Sensorik vergleichsweise schnell und kosteneffizient reagieren: Eine automatisierte Wärmesteuerung kann selbst in einem großen Gebäude innerhalb kurzer Zeit umgesetzt werden. In der Regel ist es nicht nötig, die alte Heiztechnik auszubauen und eine neue zu installieren. Denn die IoT-Technologie kann auf dem alten System aufgesetzt werden. Auch die Heizungskörper müssen nicht ausgetauscht werden, um eine digitale, automatisierte Heizsteuerung realisieren. Es reicht, das Heizungsventil mit einem IoT-Heizungsventil umzurüsten. Jan Bose betont: „Das spart Ressourcen, Energiekosten, bringt die Digitalisierung voran – und das mit einem sehr effizienten Kosten-Nutzen Verhältnis.“

IoT-Sensoren für die Überwachung der Umgebung innerhalb von Projekten für mehr Nachhaltigkeit werden immer stärker nachgefragt (Grafik: Alpha-Omega Technology). ​ ​

Trend-Technologie LoRaWAN

LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network und gehört zur Gruppe der Low Power Wide Area Networks, kurz LPWAN. Diese Funktechnologie braucht nur wenig Energie, um Mess- und Sensordaten über große Distanzen zu übertragen. In ländlichen Gebieten können das bis zu zehn Kilometer sein. Die Batterien der Sensoren halten viele Jahre. Die Anwender bauen ihre eigene Infrastruktur auf und sind so unabhängig von den Anbietern der großen Mobilfunknetze. Für LoRaWAN bietet der Markt zudem eine große Auswahl an Sensoren für Anwendungsfälle außerhalb des klassischen Spektrums von Heizungsventilen oder Parkplatzsensoren.