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Vue d'ensemble des données environnementales du lac Sur l'Obersee, une surveillance environnementale intelligente est utilisée pour surveiller, analyser et optimiser la qualité de l'eau.

Surveillance environnementale de l'Obersee à Bielefeld

Profil du client


Obersee Bielefeld

Obersee, Bielefeld

  • Le barrage de Johannisbach, également connu sous le nom d'Obersee, est le plus grand plan d'eau de la ville allemande de Bielefeld.
  • Le lac de barrage artificiel a une superficie d'environ 14,5 hectares.
  • Le point le plus profond est d'environ 2,5 mètres.
  • Le lac est une zone de loisirs très appréciée et un refuge pour de nombreuses espèces animales locales.

Défi


Aération de l'Obersee à Bielefeld

Faible teneur en oxygène et contrôle fastidieux de la qualité de l'eau

Pendant les périodes chaudes de l'année, la faible profondeur de l'eau de l'Obersee entraîne un risque accru de prolifération des algues. Cela entraîne une consommation accrue d'oxygène et peut provoquer le basculement du cours d'eau. Les stocks de poissons, pour lesquels l'oxygène dans l'eau est une base vitale, en souffrent particulièrement.

Le contrôle de la qualité de l'eau est lié à un effort correspondant, car il nécessite une visite du lac à l'aide d'un bateau. Pour que les influences négatives de l'environnement puissent être identifiées à temps et que les ventilateurs de l'aération artificielle n'aèrent à l'avenir qu'en cas de manque aigu d'oxygène, l'Office de l'environnement a désormais mis en œuvre notre système Smart Environmental IoT.

Solution


Mise en service de la Smart City Box sur l'Obersee de Bielefeld

Surveiller les conditions environnementales en temps réel et contrôler l'aération en fonction des besoins

Sur l'Obersee de Bielefeld, les conditions environnementales sont surveillées efficacement par un système IoT environnemental intelligent. L'Office de l'environnement de Bielefeld utilise une technologie de capteurs pour mesurer la qualité de l'eau, y compris la turbidité et la teneur en oxygène. De plus, des données sur la qualité de l'air et la teneur en CO2 sont collectées. Grâce à l'intégration de la Smart City Box, ces valeurs peuvent désormais être saisies et évaluées 24 heures sur 24. Cela est effectué grâce à l'utilisation de la technologie radio LoRaWAN et de capteurs connectés de manière conventionnelle, qui permettent de transmettre les données des capteurs autour et en dehors du lac, assurant ainsi une surveillance en temps réel.

Les valeurs de mesure collectées dans le lac et ses environs peuvent également être utilisées pour contrôler l'aération artificielle. Si le système d'automatisation local détecte des valeurs négatives dans le lac, l'aération est activée à certains endroits du lac afin de fournir de l'oxygène aux poissons. Les données historiques et actuelles sont alors facilement accessibles via une plateforme IoT basée sur le web.

En raison de la saisie des valeurs de mesure, nous espérons que le contrôle de l'Obersee nécessitera nettement moins de travail. De plus, nous pouvons réagir plus rapidement aux événements, car nous pouvons enregistrer les valeurs de mesure de manière beaucoup plus précise et continue, et les consulter sur la plateforme IoT.

Marco Butzkies, Collaborateurs

La solution en détail

Surveillance des données des capteurs
Capteurs décentralisés
Smart City Box
Surveillance des données des capteurs

Les données de mesure des capteurs locaux et des capteurs LoRaWAN décentralisés sont transmises par un modem à la plateforme IoT grovez.io de Phoenix Contact via le réseau de téléphonie mobile. Il s'agit d'une application basée sur le web qui permet d'afficher les valeurs de mesure. Les utilisateurs de l'Office de l'environnement de Bielefeld obtiennent ainsi un aperçu actuel de l'état des eaux. En plus des valeurs actuelles, il est possible d'afficher les données historiques sous forme de tendances, afin d'identifier p. ex. les variations de la teneur en oxygène.

En outre, les données sont également mises à la disposition d'autres utilisateurs, comme les services municipaux, via un couplage cloud à cloud. Ainsi, la propre plateforme de données des services municipaux « Stadtwerke Bielefeld » peut récupérer les données du courtier MQTT central via une connexion sécurisée par VPN (Virtual Private Network).

Capteurs décentralisés

La technologie radio LoRaWAN est utilisée pour une couverture radio optimale des capteurs placés de manière décentralisée. LoRaWAN est une technologie de réseau sans fil spécialement conçue pour l'IoT et l'enregistrement de capteurs décentralisés. Contrairement à d'autres systèmes basés sur la radio, LoRaWAN se caractérise par une très grande portée et un courant absorbé faible. Cela permet de transmettre sans fil des données de capteurs sur deux kilomètres en zone urbaine jusqu'à 40 kilomètres en milieu rural - et ce, avec une longue durée de vie de la batterie. Ces caractéristiques s'avèrent particulièrement importantes étant donné le nombre d'appareils installés dans et autour de l'Obersee.

La technologie LoRaWAN utilise un type de modulation spécifique qui permet de transmettre des signaux sur de longues distances et dans des environnements difficiles. Les signaux peuvent être envoyés à travers les bâtiments, les arbres ou d'autres obstacles, ce qui rend l'utilisation de cette technologie idéale pour les applications de surveillance de l'environnement, comme sur l'Obersee. L'infrastructure LoRaWAN se compose en principe de passerelles LoRaWAN, qui permettent la communication entre les terminaux (nœuds) et le réseau plus large. Dans les appareils, les télégrammes radio sont convertis en paquets basés sur TCP/IP. Un serveur LoRaWAN est également nécessaire pour recevoir les paquets de données, les décrypter et transmettre les données utiles ou les valeurs de mesure à d'autres systèmes.

Smart City Box

La solution d'armoire électrique Smart City Box comprend tous les composants pertinents pour la surveillance de l'environnement de l'Obersee. Des capteurs avec différentes interfaces peuvent être facilement couplés à ce système universel. Outre les valeurs de mesure de la turbidité et de la teneur en oxygène de l'eau, la température de l'air ainsi que la pression atmosphérique et la teneur en CO2 sont également enregistrées. Pour ce faire, différents capteurs compatibles LoRaWAN de différents fabricants ont été installés autour de l'Obersee. Les valeurs de mesure sont transmises à l'automate programmable industriel intégré à la Smart City Box. Le PLCnext Control contrôle les capteurs et peut détecter les erreurs de mesure. Une passerelle montée au centre de la Smart City Box garantit la couverture radio du barrage. Selon les besoins, l'armoire électrique peut être complétée de manière modulaire.

Gestion intelligente de l'environnement avec la Smart City Box

Grâce à la Smart City Box, vous connectez facilement les données de la ville, et ce, du capteur jusqu'au système de régulation et de commande. La transparence des données permet de déduire des mesures d'optimisation ciblées pour créer des biotopes efficaces et durables. Cette Box universelle peut facilement être raccordée à votre infrastructure existante.

Toutes les applications sont basées sur une saisie en temps réel des données des capteurs et sur une transmission de données sans fil. Grâce à l'architecture ouverte du système, cette Box s'intègre facilement aussi bien dans les centres de données municipaux que dans de nombreuses autres plateformes IoT.

Avantages

  • Transparence des données environnementales : surveillance à distance et en temps réel de la turbidité et de la teneur en oxygène de l'eau
  • Intégration facile de capteurs décentralisés avec différentes interfaces
  • Interfaces ouvertes, y compris au niveau du cloud, pour la mise à disposition des données à tous les participants
  • Déduction de mesures efficaces pour une protection durable de l'environnement
  • Économies d'énergie, de coûts et de ressources grâce à une commande d'aération automatisée et adaptée aux besoins

Contact


Joel Stratemann
Joel Stratemann
Manager Business Development Smart Cities
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Produits


Une personne utilise une tablette devant une armoire électrique

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Conclusion


Aération optimale de l'Obersee

Qualité optimale de l'eau grâce à l'utilisation de données environnementales

L'utilisation des données environnementales offre aux villes et aux communes une multitude d'avantages. Par exemple, des économies de coûts et de ressources peuvent être réalisées en surveillant les conditions environnementales en temps réel et en prenant immédiatement les mesures appropriées. Pour déterminer la qualité actuelle de l'eau, l'Office de l'environnement de Bielefeld était jusqu'à présent obligé de prélever plusieurs fois des échantillons dans le lac à partir d'un bateau. Grâce aux capteurs installés, combinés à la Smart City Box, ces valeurs peuvent désormais être enregistrées et analysées à toute heure du jour et de la nuit. En résumé, l'association de l'automatisation classique et des applications dans le domaine de l'IoT ouvre de nouvelles possibilités à l'Office de l'environnement de Bielefeld pour améliorer les conditions environnementales tout en réduisant les délais et les coûts.