Smarte Netzwerke - Internetfähige Zähler mit LoRaWAN-Funkmodul kommunizieren mit Gateways, die die Daten wiederum an einen Netzwerkserver weiterleiten.

Internetfähige Zähler mit LoRaWAN-Funkmodul kommunizieren mit Gateways, die die Daten wiederum an einen Netzwerkserver weiterleiten.

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Smarte Netzwerke für Wasserwirtschaft und Smart Citys

ZENNER präsentiert neue Internet-of-Things-Technologie auf der Kommunale 2017 / IoT-Netzwerke unter anderem zur Übertragung von Verbrauchsdaten einsetzbar

Immer mehr Wasserversorger und Stadtwerke setzen auf die zeit- und kostensparende Fernauslesung von Verbrauchszählern. Im kommunalen Sektor sind bislang Walk-by-Lösungen weit verbreitet, mit denen die Zählerdaten im Vorbeigehen ausgelesen werden, ohne die Liegenschaft zu betreten. Systeme wie das wireless-M-Bus-Funksystem Opera des Mess-und Systemtechnikherstellers ZENNER sind optimal geeignet für Wasserversorger, die die Verbrauchswerte der Zähler ein- bis viermal jährlich für die Abrechnung benötigen.

Werden die Zählerdaten in kürzeren Intervallen für unterschiedliche Applikationen gebraucht und sollen künftig auch andere Geräte und Sensoren aus der Ferne überwacht werden, bietet das „Internet of Things“ (IoT, Internet der Dinge) viele weitere Möglichkeiten. Damit lassen sich die Daten tausender intelligenter „Dinge“ kosten- und energiesparend in kürzester Zeit und über weite Strecken hinweg übertragen. Als Treiber der Digitalisierung in der Versorgungswirtschaft setzt ZENNER auf sogenannte „Low Power Wide Area Networks“ (LPWAN), drahtlose Telekommunikationsnetze mit großer Reichweite und geringem Energieverbrauch.

LPWAN zur Auslesung vieler kleiner Datenmengen

Ein LPWAN ist für die Übertragung von kleinen Datenmengen über weite Strecken von bis zu fünfzehn Kilometern optimiert. Je nachdem, welche Objekte eingebunden sind, kann man die Technologie für sehr viele Aufgaben nutzen, zum Beispiel, um Wasserzähler tagesaktuell auszulesen, Grundwasserstände im Blick zu behalten, Abflussregler zu steuern oder Kläranlagen und Regenbecken zu überwachen. LPWAN ist damit eine der wichtigsten Technologien für die Digitalisierung der Versorgungswirtschaft und der Kommunen. Experten gehen davon aus, dass bis 2030 mehr als 70 Prozent der Langstrecken-Kommunikation über LPWA-Netzwerke abgewickelt wird.

Vorteile der periodischen Auslesung

Speziell für Wasserversorger lohnen sich LPWA-Netzwerke. Sie können Zähler damit monatlich, täglich oder stündlich auslesen. Das ist gerade mit Blick auf Großkunden optimal. LPWA-Netzwerke ermöglichen eine komplett automatisierte Ablesung. Die Zähler übertragen ihre Messdaten in regelmäßigen Abständen an sogenannte LPWAN-Gateways. Die Datentelegramme werden in cloudbasierten Datenbanken gespeichert und stehen dort bereit. Durch die automatisierte Übertragung ist kein Ableser mehr notwendig, der einmal im Monat zu den Liegenschaften fährt.

Man kann die Zähler außerdem zu einem festen Termin ablesen und eine flächendeckende Stichtagsablesung vornehmen.

Leckagen und Fehlfunktionen schnell erkennen

Für ein effizientes Betriebsmanagement sind alle Zähler im LPWA-Netzwerk mit funkfähigen Mikrochips ausgestattet,
die dank spezieller Algorithmen Fehlinstallationen oder -funktionen sowie etwaige Manipulationen erkennen und entsprechende Meldungen in die Datenbank übertragen. Die Wasserversorger erhalten Hinweise auf Über- und Unterdimensionierungen oder außergewöhnliche Betriebszustände wie einen besonders hohen bzw. dauerhaften Wasserverbrauch und können schnell darauf reagieren.

ZENNER und seine Partnerunternehmen beraten Wasserversorger und Stadtwerke beim Aufbau eines LPWAN.

ZENNER und seine Partnerunternehmen beraten Wasserversorger und Stadtwerke beim Aufbau eines LPWAN.

Lösungen für Stadtwerke und Smart Citys

Bei der Entwicklung smarter LPWAN-Lösungen setzt ZENNER auf die beiden Kommunikationsstandards LoRaWAN und SIGFOX. Da LoRaWAN ein offener Standard ist, haben Anwender die Möglichkeit, damit ein eigenes LoRaWAN-Netzwerk aufzubauen und dieses auch für zahlreiche andere Smart City-Anwendungen wie eine automatisierte Parkplatzbewirtschaftung oder die intelligente Straßenbeleuchtung zu nutzen.

Die Stadtwerke Karlsruhe sind hierfür ein Musterbeispiel. Im ersten Schritt ging es zunächst darum, die Spannungs- und Leistungswerte ihrer Ortsnetz-Trafostationen möglichst einfach auszulesen. ZENNER hat sie beim Aufbau eines eigenen LoRaWAN unterstützt und die erfassten Daten in die ZENNER-IoT-Plattform eingespeist. Irgendwann wurden auch die Schwesterunternehmen der Stadt Karlsruhe auf die Technologie aufmerksam, die die Füllstände für jeden Unterflur-Abfallcontainer bislang nicht erfassen konnten, was eine bedarfsorientierte Entsorgung unmöglich machte. Daraufhin hat ZENNER gemeinsam mit den Stadtwerken einen Ultraschall-Sensor entwickelt, der den Füllstand zentimetergenau misst und via LoRaWAN ebenfalls in die IoT-Plattform meldet. Aus den Daten lassen sich Vorhersagen erstellen, wann der Container geleert werden muss. So kann der Fahrer der Müllabfuhr seine Routen viel besser planen. Außerdem sinkt der Benzinverbrauch – und damit der CO2-Ausstoß.

Das Beispiel zeigt: Wenn erst einmal die Infrastruktur steht, macht es bei vielen Anwendern ‚Klick‘. Die Stadtwerke Karlsruhe speisen mittlerweile auch Daten zum CO2-Gehalt in Räumen mit Blockheizkraftwerken in die ZENNER-IoT-Plattform ein.

Smarte Netzwerke - Zenner Smart Metering

Vom Endgerät zur Applikation

Die Beispiele zeigen, wie die Wasserwirtschaft, Kommunen und kommunale Unternehmen von IoT-Lösungen profitieren können. Um Versorgungswirtschaft und Kommunen zu unterstützen, hat ZENNER eine klare Digitalisierungsstrategie entwickelt und sich an den IoT-spezialisierten Unternehmen TrackNet, SmartMakers und ZENNER IoT Solutions beteiligt. Mit diesem Partnernetzwerk bietet ZENNER komplette IoT-Lösungen an: Zähler und Sensoren, die technische Infrastruktur zur Übermittlung der Daten, eine hochskalierbare, sichere und in Deutschland betriebene IoT-Daten-Cloud inklusive Big-Data-Management, Beratung beim Aufbau individueller IoT-Netze und schließlich Software-Plattformen und Applikationen zur Nutzung der Daten.

Thomas Buchholz, Dipl.-Ing. (FH)

Thomas Buchholz, Dipl.-Ing. (FH), Leiter Marketing und Produktmanagement Smart Metering bei ZENNER International GmbH & Co. KG

Thomas Buchholz, Dipl.-Ing. (FH), Leiter Marketing und Produktmanagement Smart Metering bei ZENNER International GmbH & Co. KG


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16. November 2017


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