Alpha-Omega Technology, Betreiberin eines Online-Shops für Produkte in Low Power Wide Area Networks, kurz LPWAN, setzt seit mehr als fünf Jahren gemeinsam mit der Gemeinde Martinfeld im thüringischen Eichsfeld Projekte für ein sensorbasiertes Internet of Things (IoT) unter realistischen Bedingungen um. Im Modellort ‚SMARTinfeld‘ wird erlebbar, wie IoT-Lösungen für eine ganze Gemeinde funktionieren und somit das Dorfleben nachhaltig zukunftsfähig gestalten. Der Modellort gehörte zu den Gewinnern im Innovationswettbewerb ‚Digitale Orte im Land der Ideen 2023‘.

Die Experten des Unternehmens sehen für 2024 folgende Trends auf dem Markt für sensorbasierte IoT-Anwendungen: IoT ermöglicht für Smart Villages niedrigschwellige und praktikable Lösungen, für die Industrie in Kombination mit Maschinellem Lernen (ML) präventive Wartungen und grundsätzlich eine effiziente Nutzung von Ressourcen im Sinne der Nachhaltigkeit. Long Range Wide Area Network, kurz LoRaWAN, als Funktechnologie für IoT bleibt insbesondere für den Einsatz in ländlichen Regionen wichtig.

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 müsse 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 können IoT-Anwendungen auf Basis der Funktechnologie LoRaWAN sein. Der Vorteil dieser Technologie für die Übertragung der erfassten Daten liege laut Alpha-Omega Technology 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 10 km 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.

Trend 2: Integration von ML in industrielles IoT

ML-basierte LoRaWAN-Sensoren nehmen in industriellen Betrieben Umgebungsinformationen auf, analysieren diese und geben dem Personal Hinweise, wann und wo Handlungsbedarf besteht.

© Alpha-Omega Technology

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 gehöre 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 böten den Vorteil, dass sie dort eingesetzt werden können, wo sie gebraucht werden. Zudem fänden Unternehmen eine Vielzahl an Sensorik und Anwendungen auf dem Markt. Dies mache sie unabhängig, denn sie müssen sich nicht an einen Anbieter binden. Weitere Vorteile seien der niedrigschwellige Einsatz und die Transparenz darüber, welche Daten gesammelt und ausgewertet werden.

Ein Beispiel für diesen Anwendungsfall ist der Vibrationssensor ‚BoB Assistant‘ 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 Vibrationssensor etwa in Wasserpumpen, Kompressoren, Luftfiltern, Betonmischern und Transformatoren eingesetzt.

Trend 3: IoT für Nachhaltigkeit und Umweltschutz

IoT-Sensoren für die Überwachung der Umgebung innerhalb von Projekten für mehr Nachhaltigkeit werden immer stärker nachgefragt.

© Alpha-Omega Technology

Immer mehr IoT-Unternehmen stellen sich auf den Trend der Nachhaltigkeit ein. Das beinhaltet zunächst die Produkte selbst, die zum Beispiel mit einer eigenen, integrierten Solarversorgung auskommen oder deren Gehäuse aus recycelten Materialien hergestellt wurden. »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 lasse sich mit Unterstützung von IoT-Sensorik vergleichsweise schnell und kosteneffizient reagieren: Eine automatisierte Wärmesteuerung könne selbst in einem großen Gebäude innerhalb kurzer Zeit umgesetzt werden. In der Regel sei es nicht nötig, die alte Heiztechnik auszubauen und eine neue zu installieren. Denn die IoT-Technologie könne auf dem alten System aufgesetzt werden. Auch die Heizungskörper müssen nicht ausgetauscht werden, um eine digitale, automatisierte Heizsteuerung realisieren. Es reiche, das Heizungsventil mit einem IoT-Heizungsventil umzurüsten.