Yleiskatsaus järven ympäristötiedoista Obersee-järvellä käytetään älykästä ympäristönseurantaa veden laadun valvontaan, analysointiin ja optimointiin.

Ympäristön seuranta, Bielefeldin Obersee

Asiakasprofiili


Obersee Bielefeld

Obersee, Bielefeld

  • Johannisbachtalsperre, joka tunnetaan myös nimellä Obersee, on Saksan Bielefeldin kaupungin suurin vesistö.
  • Tekoaltaan pinta-ala on noin 14,5 hehtaaria.
  • Syvin kohta on noin 2,5 metriä.
  • Järvi on suosittu lähivirkistysalue ja suojapaikka monille eläinlajeille.

Haaste


Ilmastus Obersee, Bielefeld

Vähäinen happipitoisuus ja työläs veden laadun testaus

Lämpiminä vuodenaikoina Oberseen mataluus lisää leväkasvun riskiä. Tämä lisää hapenpuutetta ja voi horjuttaa vesistön tasapainoa. Erityisesti siitä kärsii kalakanta, jolle veden happi on elintärkeää.

Vedenlaadun testaaminen on työlästä, sillä se edellyttää veneellä liikkumista järvellä. Ympäristövirasto on nyt ottanut käyttöön älykkään IoT-ympäristöjärjestelmämme, jotta negatiiviset ympäristövaikutukset voidaan tunnistaa ajoissa ja jotta keinotekoisen ilmastusjärjestelmän puhaltimet ilmastavat vain akuutin hapenpuutteen sattuessa.

Ratkaisu


Smart City Boxin käyttöönotto Bielefeldin Obersee-järvellä

Seuraa ympäristöolosuhteita reaaliaikaisesti ja ohjaa ilmastusta tarpeen mukaan

Bielefeldin Obersee-järvellä ympäristöolosuhteita seurataan tehokkaasti älykkäällä IoT-ympäristöjärjestelmällä. Bielefeldin ympäristövirasto käyttää anturitekniikkaa vedenlaadun, kuten sameuden ja happipitoisuuden, mittaamiseen. Lisäksi kerätään tietoja ilmanlaadusta ja hiilidioksidipitoisuudesta. Integroidun Smart City Boxin ansiosta näitä arvoja voidaan nyt tallentaa ja analysoida ympäri vuorokauden. Tämä saavutetaan käyttämällä langatonta LoRaWAN-tekniikkaa ja perinteisesti liitettyjä antureita, jotka mahdollistavat anturitietojen lähettämisen järven ympärille ja pois järvestä, mikä takaa reaaliaikaisen seurannan.

Järvestä ja sen ympäristöstä kerättyjä mittausarvoja voidaan käyttää myös keinotekoisen ilmastuksen ohjaamiseen. Jos paikallinen automaatiojärjestelmä havaitsee järvessä negatiivisia arvoja, järven yksittäisissä pisteissä käynnistyy ilmastus, jolla parannetaan kalojen hapensaantia. Historiatiedot ja ajankohtaiset tiedot ovat helposti saatavilla verkkopohjaisen IoT-käyttöympäristön kautta.

Keräämällä mittausarvoja pyrimme vähentämään merkittävästi Obersee-järven seurantaan liittyvää työtä. Lisäksi pystymme reagoimaan tapahtumiin nopeammin, koska voimme tallentaa mitattuja arvoja paljon tarkemmin ja jatkuvasti ja avata ne IoT-käyttöympäristössä.

Marco Butzkies, Työntekijä

Ratkaisu yksityiskohtaisesti

Anturitietojen valvonta
Hajautetut anturit
Smart City Box
Anturitietojen valvonta

Sekä paikallisten antureiden että hajautettujen LoRaWAN-antureiden mittaustiedot siirretään modeemin avulla langattoman verkon kautta Phoenix Contactin grovez.io-IoT-käyttöympäristöön. Se on verkkopohjainen sovellus, jossa mitatut arvot voidaan näyttää. Näin Bielefeldin ympäristökeskuksen käyttäjät saavat ajantasaisen käsityksen vesistön tilasta. Nykyisten arvojen lisäksi on mahdollista näyttää myös historiatiedot trendeinä esimerkiksi happipitoisuuden vaihteluiden tunnistamiseksi.

Lisäksi tiedot ovat myös muiden käyttäjien, kuten kunnallisteknisten laitosten, käytettävissä pilvestä pilveen -yhteyden kautta. Näin Bielefeldin kunnallisteknisen laitoksen oma data-alusta voi hakea tiedot keskitetystä MQTT-välittäjästä suojatun VPN-yhteyden (Virtual Private Network) kautta.

Hajautetut anturit

Langatonta LoRaWAN-tekniikkaa käytetään hajautettujen antureiden optimaalisen radiopeiton saavuttamiseksi. LoRaWAN on langaton verkkotekniikka, joka on kehitetty erityisesti esineiden IoT:tä ja hajautettujen antureiden tallentamista varten. Muista langattomista järjestelmistä poiketen LoRaWANille on ominaista erittäin pitkä kantama ja pieni virrankulutus. Tämä mahdollistaa anturidatan langattoman siirtämisen yli kahden kilometrin etäisyydelle kaupunkialueilla ja jopa 40 kilometrin etäisyydelle maaseudulla – pitkällä akunkestolla. Nämä ominaisuudet ovat erityisen tärkeitä, koska Obersee-järveen ja sen ympärille on asennettu suuri määrä laitteita.

LoRaWAN-tekniikka käyttää määrätyn tyyppistä modulaatiota, jotta signaaleja voidaan lähettää pitkiä matkoja ja hankalissa ympäristöissä. Signaalit voidaan lähettää rakennusten, puiden tai muiden esteiden läpi, minkä vuoksi tekniikka sopii erinomaisesti ympäristön valvonnan sovelluksiin – kuten Obersee-järvellä. LoRaWAN-infrastruktuuri koostuu pääasiassa LoRaWAN-yhdyskäytävistä, jotka mahdollistavat viestinnän päätelaitteiden (solmujen) ja muun verkon välillä. Radiosanomat muunnetaan laitteissa TCP/IP-pohjaisiksi paketeiksi. Lisäksi tarvitaan LoRaWAN-palvelin, joka vastaanottaa datapaketit, purkaa niiden salauksen ja välittää hyötydatan tai kyseiset mitatut arvot muille järjestelmille.

Smart City Box

Smart City Box -kytkentäkaappiratkaisu sisältää kaikki Oberseen ympäristönvalvontaan tarvittavat komponentit. Yleisjärjestelmään voidaan helposti liittää antureita erilaisilla liitännöillä. Veden sameuden ja happipitoisuuden mittausarvojen lisäksi kirjataan myös ilman lämpötila, ilmanpaine ja hiilidioksidipitoisuus. Tätä varten Oberseen ympärille on asennettu erilaisia LoRaWAN-yhteensopivia antureita eri valmistajilta. Mitatut arvot lähetetään Smart City Boxiin integroituun PLC:hen. PLCnext Control valvoo antureita ja pystyy havaitsemaan mittausvirheet. Smart City Boxiin keskitetysti asennettu yhdyskäytävä huolehtii radiopeitosta padolla. Kytkentäkaappia voidaan laajentaa modulaarisesti tarpeen mukaan.

Smart City Box älykkääseen ympäristönhallintaan

Smart City Boxin avulla voit helposti yhdistää kaupungin tiedot anturista ohjausjärjestelmään. Tietojen läpinäkyvyys auttaa kehittämään kohdennettuja optimointitoimenpiteitä, joilla voidaan luoda tehokkaita ja kestäviä elinympäristöjä. Yleiskäyttöinen Box liitetään vain nykyiseen infrastruktuuriin.

Kaikki sovellukset perustuvat anturitietojen reaaliaikaiseen keräämiseen ja langattomaan tiedonsiirtoon. Avoimen järjestelmäarkkitehtuurin ansiosta Box voidaan integroida helposti sekä kunnallisiin palvelinkeskuksiin että moniin muihin IoT-alustoihin.

Edut

  • Ympäristötietojen läpinäkyvyys: veden sameuden ja happipitoisuuden etäseuranta reaaliajassa
  • Hajautettujen antureiden helppo integrointi erilaisilla liitännöillä
  • Avoimet rajapinnat, myös pilvitasolla, tietojen toimittamiseen kaikille osapuolille
  • Tehokkaat toimenpiteet kestävään ympäristön suojeluun
  • Automaattinen ja tarvelähtöinen ilmastuksen ohjaus säästää energiaa, kustannuksia ja resursseja

Yhteystiedot


Joel Stratemann
Joel Stratemann
Manager Business Development Smart Cities
Olen mielelläni tukenasi matkalla kohti älykästä kaupunkia. Hyödynnä monivuotista kokemustamme ja kattavaa palvelutarjontaamme.

Tuotteet


Henkilö käyttää tablettia kytkentäkaapin edessä

Etkö ole vielä löytänyt sopivaa tuotetta?

Ota meihin yhteyttä. Neuvomme sinua ja löydämme yhdessä optimaalisen ratkaisun.

Yhteenveto


Optimaalinen ilmastus, Obersee

Optimaalinen vedenlaatu ympäristötietojen avulla

Ympäristötietojen käyttö tarjoaa kaupungeille ja kunnille monenlaisia etuja. Esimerkiksi kustannuksia ja resursseja voidaan säästää seuraamalla ympäristöolosuhteita reaaliaikaisesti ja ryhtymällä välittömiin toimiin. Bielefeldin ympäristövirasto joutui ottamaan useita näytteitä järvestä veneestä, jotta se pystyi määrittämään veden nykyisen laadun. Asennettujen antureiden ja Smart City Boxin ansiosta nämä arvot voidaan nyt tallentaa ja analysoida mihin vuorokaudenaikaan tahansa. Yhteenvetona voidaan todeta, että perinteisen automaation ja IoT-sovellusten yhdistelmä avaa Bielefeldin ympäristövirastolle uusia mahdollisuuksia ympäristöolosuhteiden parantamiseen ja samanaikaisesti toimenpiteisiin kuluvan ajan ja kustannusten vähentämiseen.