LoRaWAN und vernetzte Sensoren IoT-Trends: Wie der ländliche Raum und die Industrie profitieren können

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Ländliche Gemeinden haben andere spezifische Bedürfnisse als eine Smart City. Für die Digitalisierung auf dem Land bietet sich LoRaWAN an. Die Industrie profitiert von maschinellem Lernen und kann ihre Effizienz steigern.

Sensorgestützte IoT-Anwendungen können dazu beitragen, das Leben in ländlichen Gemeinden nachhaltiger und lebenswerter zu gestalten. Beispielsweise überwachen Sensoren den Stromverbrauch, den Wasserverbrauch oder die Luftqualität. So lassen sich Ressourcen effizienter nutzen und Kosten sparen. Außerdem können vernetzte Sensoren den Straßen- und Schienenverkehr überwachen oder Waldbrände erkennen.

Damit sich Städte und ländliche Gemeinden vernetzen können, bietet sich LoRaWAN an. Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) ist eine Funktechnologie und überträgt Signale über Entfernungen von bis zu 15 Kilometern. Zudem punkte LoRaWAN bei der Energiebilanz. Mit der Funktechnik ausgestattete Geräte lassen sich mit Batterien betreiben, die über mehrere Jahre halten. Ein Experte für LoRaWAN-Anwendungen ist Alpha-Omega Technology. Das Unternehmen hat in der thüringischen Gemeinde Martinfeld ein sensorbasiertes Internet of Things (IoT) unter realistischen Bedingungen umgesetzt. Im Modellort SMARTinfeld wird so erlebbar, wie IoT-Lösungen für eine ganze Gemeinde funktionieren und somit das Dorfleben nachhaltig zukunftsfähig gestalten.

Trends für sensorbasierte IoT-Anwendungen

Die Experten von Alpha-Omega sehen für 2024 verschieden Trends auf dem Markt für sensorbasierte IoT-Anwendungen. Vor allem im ländlichen Raum, den sogenannten Smart Villages, sind niederschwellige und praktische Anwendungen möglich. Auch die Industrie profitiert in Kombination mit dem maschinellen Lernen.

Smart Villages: Smart-City-Projekte sind in der Regel auf städtische Umgebungen beschränkt und berücksichtigen nicht die spezifischen Bedürfnisse ländlicher Gemeinden. Um die Digitalisierung dort voranzutreiben, sind Anwendungen gefragt, die auf eine geringe Bevölkerungsdichte zugeschnitten sind. Sei es die intelligente Ortsbeleuchtung, die Temperaturmessung auf dem Berg oder die Überwachung von Pegelständen und Wasserqualität.

Jan Bose, Gründer und Geschäftsführer von Alpha-Omega Technology, erklärt: „In letzterem Anwendungsfall bieten Distanzsensoren eine gute Reaktion auf steigende Pegelstände. So können Hochwasserschäden reduziert und erhebliche Kosten eingespart werden.“ Ziel der IoT-Anwendungen muss es sein, den ländlichen Lebensstil zu erhalten und gleichzeitig Technologie und Innovation zu integrieren. Ländliche Gemeinden unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich der Anwendungsfälle von urbanen Räumen. In der Regel sind mehrere Gemeinden und damit Behörden involviert – der Abstimmungsbedarf steigt. Hinzu kommt, dass sich die Menschen im ländlichen Raum oft stark mit ihrer Gemeinde identifizieren.

Die Antwort sind IoT-Anwendungen auf Basis der Funktechnik LoRaWAN. Der Vorteil dieser Übertragungstechnik für die erfassten Daten liegt in den minimalen Datenmengen. Sie sorgen für einen geringen Stromverbrauch bei gleichzeitig ausreichendem Datenschutz, da nur die wirklich benötigten Daten verwendet werden. Zudem hat LoRaWAN eine enorme Reichweite – in ländlichen Gebieten können es bis zu zehn Kilometer sein. „Durch eine erhöhte Positionierung der Gateways erreichen die Gemeinden eine sehr gute Abdeckung. Außerdem müssen keine Straßen aufgerissen werden, um Kabel zu verlegen und das Netz in Betrieb zu nehmen. Gefragt sind skalierbare, lizenzfreie IoT-Technologien mit einem breiten Anwendungsspektrum wie LoRaWAN und Open-Source-Software“, betont Jan Bose.

Integration von ML in industrielles IoT: Industrieunternehmen in Deutschland müssen effizient sein. „Maschinelles Lernen ist kein Allheilmittel. Aber Methoden des maschinellen Lernens entlastet Mitarbeiter, indem sie bestimmte Aufgaben übernehmen. ML-basierte LoRaWAN-Sensoren nehmen Umgebungsinformationen auf, analysieren sie und geben dem Personal Hinweise, wann und wo Handlungsbedarf besteht.

Das ist zum Beispiel bei der Wartung großer Maschinenanlagen der Fall. Die Sensoren können die ausgesendeten Vibrationsmuster lernen und anhand dieser Vibrationssignatur erkennen, ob eine Wartung ansteht. „Statt zu oft zu warten und damit Arbeitszeit nicht effizient zu nutzen, wird nur dann gewartet, wenn es notwendig ist. Gleichzeitig wird die Ausfallwahrscheinlichkeit der Anlagen deutlich reduziert, da anhand einer abweichenden Vibrationssignatur vor möglichen Störungen gewarnt wird“, erklärt Jan Bose. IoT-Technologien mit einem offenen Ökosystem wie LoRaWAN haben den Vorteil, dass sie dort eingesetzt werden können, wo sie gebraucht werden.

Außerdem finden Unternehmen auf dem Markt eine große Auswahl an Sensoren und Anwendungen. Das macht sie unabhängig, da sie sich nicht an einen Anbieter binden müssen. Weitere Vorteile sind der niedrigschwellige Einsatz und die Transparenz darüber, welche Daten gesammelt und ausgewertet werden.

Vernetzt für Nachhaltigkeit und Umweltschutz: Nachhaltigkeit betrifft vor allem die Wertschöpfung: Unternehmen installieren sich eine Photovoltaikanlage oder stellen Produkte aus recycelten Materialien her. „Darüber hinaus stellen wir fest, dass unsere Kunden immer mehr Sensoren für die Umweltüberwachung im Rahmen von Nachhaltigkeitsprojekten nachfragen. Typische Anwendungsgebiete sind die Überwachung der Bodenfeuchtigkeit von besonders geschützten Bäumen oder die Überwachung von Einsatzorten, um Personal nicht nach Schichten, sondern nach Bedarf einzusetzen. So wird nicht nur die Ressource Mensch geschont, sondern auch die Begleitumstände können optimiert werden“, berichtet Jan Bose.

Auch auf Probleme wie steigende Heizkosten hilft IoT-Sensorik: Eine automatisierte Heizungssteuerung lässt sich selbst in einem großen Gebäude in kurzer Zeit umsetzen. Die IoT-Technik lässt sich auf das alte System aufsetzen. Auch die Heizkörper müssen nicht ausgetauscht werden, um eine digitale, automatisierte Heizungssteuerung zu realisieren. Es reicht, das Heizungsventil durch ein IoT-Heizungsventil zu ersetzen.

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