IoT mit LoRaWAN – Gebäudemanagement

Use Cases – Heizkosten, Rauchmelder, Wasserverbrauch

Verbrauch, Kosten und Klima schonen

Gesetzliche Forderung – Die EED (Energy Efficiency Directive) oder auch Energieeffizienz-Richtlinie der EU wurde bereits 2018 mit dem klaren Ziel verabschiedet, den Klimaschutz zu erhöhen und weniger Emissionen zu verursachen. In Deutschland erfolgte die Umsetzung der EED in Form einer neuen Heizkostenverordnung, die “Verordnung zur Umsetzung der Vorgaben zu Fernwärme und Fernkälte (FFVAV)” (Quelle: Der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW), 21.01.2022). Darin wird unter anderem gefordert:

Monatliche Verbrauchsdaten – Ab dem 01.01.2022 sind die Abrechnungsinformationen einschließlich Verbrauchsinformationen unentgeltlich monatlich zur Verfügung zu stellen. Auf Wunsch des Kunden auch elektronisch.

Klima – Dieser regulatorische Eingriff soll Nutzer in die Lage versetzen, schneller als früher über ihr Verbrauchsverhalten informiert zu werden. Die Behörden erhoffen sich durch die erhöhte Transparenz, Sensibilisierung sowie Reflexion der Nutzer eine effizientere Nutzung der Ressourcen.

Die Lösung – IoT-basiertes Energie- und Gebäudemanagement

Messtrecke und IoT-Geräte

Die fernablesbaren Sensoren übertragen Daten via LoRaWAN bzw. einem wM-Bus-LoRaWAN-Gateway (Bridge) von den Sensoren der unterschiedlichen Zähler (Heizung, Wasser, Rauchwarnmelder etc.) an ein LoRaWAN-Gateway. Die Daten stammen von verschiedenen Messeinrichtungen aus verschiedenen Wohnungen bzw. Räumen und auch aus verschiedenen Objekten. Von dort werden die Daten über Internet-Protokolle (TCP/IP) und einen LNS (Server) an eine Datenbank in der IoT-Plattform übertragen.

IoT-Plattform

Die eingehenden Daten werden in der IoT-Plattform gesammelt und zur weiteren Verarbeitung vorbereitet und in einer Datenbank abgelegt. Der Nutzer kann je nach Nutzerrolle über ein Webinterface oder eine Mobile-App auf die Daten zugreifen, wofür die Plattform eine entsprechende Backend-Software vorsieht. Die Lösung arbeitet “end-to-end”. Von der Quelle bis zum Nutzer erfolgt die Kommunikation, Verarbeitung und Darstellung der Daten aus einer Hand.

Nutzerrollen

Rund um den Anwendungsfall “Gebäudemanagement” gibt es verschiedene Nutzerrollen. Jede dieser Rollen erhält adressatengerecht die Daten auf die entsprechenden Arbeits- und Kommunikationsmittel, die sie jeweils benötigt. Die folgenden Rollen mit zugehörigen Web- und Mobile-User-Interfaces sind derzeit angelegt:

Mieter

  • Verfügbar als Mobile-App
  • 
Monatliche Bereitstellung der Verbrauchsdaten für Wasser und Heizung
  • Grafische Verbrauchsanzeige einzelner Messpunkte
  • Vergleich zu Vorjahren und Normverbrauch
  • Voraussichtliche Kosten

Vermieter

  • Monatliche Bereitstellung der Verbrauchsdaten für Wasser und Heizung
  • Vergleich zu Vorjahren
  • Auftragsmanagement

Abrechnungsdienst

  • Verbrauchsdaten aller Liegenschaften und Einheiten
  • Abrechnung
  • Mieter anonymisiert

Techniker und Hausmeister

  • Verfügbar als Mobile-App
  • Off- und Onboarding von Zählern und Heizkostenverteilern
  • Wartung/Batteriewechsel
  • Fehlersuche

Warum LoRaWAN?

LoRaWAN ist mit großer Funkreichweite die energiesparende Alternative zum reichweitenschwachen WLAN bzw. zum vergleichsweise kostenintensiveren Mobilfunk. LoRaWAN wird eingesetzt, wo “nur” Messdaten und Ereignisse übermittelt werden sollen.

Warum LoRaWAN?

Reichweite. Günstig. Drahtlos.

LoRaWAN eignet sich nicht für den Transfer großer Datenmengen oder Echtzeitanalysen. Für viele IoT-Anwednungen ist LoRaWAN aber die aufwands- und kostengünstigste Lösung.

Vorteile von LoRaWAN:

  • Reichweite – je nach Topographie zwischen 2 und 10 km
  • Datenübertragungsrate – variabel, < 50 Kilobit pro Sekunde
  • Energieverbrauch – extrem gering, deshalb …
  • Batterielaufzeit – bis zu 10 Jahre
  • Fernwartung – bidirektionale Datenübertragung, Geräte können zu- oder abgeschaltet werden

Weitere Anwendungen

Der beschriebene Anwendungsfall “Gebäudemanagement” ist nur einer von weiteren möglichen. LoRaWAN ist grundsätzlich besonders geeignet, um Messwerte und Ereignisse zu melden, wenn Sensoren wartungs- und energiearm im Feld platziert werden.

Weitere Anwendungen

Smart City & Industrie

Smart Cities/Smart Country

  • Heizungs- und Wasserzähler
  • Rauchwarnmelder
  • Füllstände von Müllcontainern
  • Füllstände Gasbehälter
  • Füllstände Verkaufsautomaten

Land und Forstwirtschaft

  • Ortung von Nutz- und Haustieren
  • Umweltmonitoring
  • Zustandstracking von Wald-, Wiesen- oder Feldflächen

Industrie

  • Erfassung von Wasserqualitäten bei der Einleitung von Abwässern von Industriebetrieben, Reinigungen, Schlachtereien
  • Füllstände H2-Behälter
  • Tracking von Betriebsmitteln (bspw. Bahn, Krankenhaus, Industrieanlage)

Interesse?

Wir hoffen, dass wir einen kleinen Einblick geben konnten. Falls Du Interesse hast, Dir Demos oder Live-Anwendungen anzusehen, nimm gern Kontakt mit uns auf.

  • E-Mail: po[at]embedded.ai
  • Telefon: +49 351 6533 3808

Unser Projekt ...

… kann schon morgen beginnen. Grob sind die typischen Schritte wie folgt aufgelistet. Wir unterscheiden in Initialphase – die Anlage wird konzipiert und aufgebaut – und in den Betrieb der Anlage.

Initialphase

  • Beratung
  • Erstellung Pilotanlage
  • Planung vollständige Anlage
  • Installation Sensor-Hardware
  • Softwaremäßige Inbetriebnahme
  • Übergabe zur Nutzung

Betriebsphase

  • automatisches Kollektieren von Verbrauchsdaten
  • Bereitstellung Abrechnungsschnittstelle
  • Prädiktive Wartung (IoT-Gerät meldet Batteriestand)
  • Zyklische Wartung (nach Wartungplan)
  • ggf. Fehlersuche in der Anlage

So könnte unser Projekt starten

E-Mail: po[at]embedded.ai, Telefon: +49 351 6533 3808