일년 중 더운 기간에는 Obersee의 수심이 낮아져 조류가 번식할 위험이 커집니다. 이로 인해 산소 소비량이 증가하여 물이 오염될 수 있습니다. 수중 산소가 생존에 필수적인 어류 자원의 경우 특히 영향을 많이 받습니다.
수질을 테스트하려면 호수에서 보트를 타고 이동해야 하기 때문에 상당한 노력이 필요합니다. 환경청은 이제 스마트 환경 IoT 시스템을 구축하여 부정적인 환경 영향을 적시에 파악할 수 있으며 향후 산소가 급격히 부족할 경우에만 인공 폭기 송풍기를 가동할 수 있게 되었습니다.
Bielefeld의 Obersee에서는 스마트 환경 IoT 시스템을 사용해 환경 상태를 효과적으로 모니터링하고 있습니다. Bielefeld 환경청은 센서 기술을 사용하여 투명도 및 산소 수치를 포함한 수질을 측정합니다. 대기 질과 CO2 수치에 대한 데이터도 수집됩니다. Smart City Box의 통합 기능 덕분에 이제 이러한 값을 24시간 내내 기록하고 평가할 수 있습니다. 이는 호수 주변과 호수에서 센서 데이터를 전송하고, 이를 통해 실시간 모니터링을 보장하는 LoRaWAN 무선 기술과 기존에 연결된 센서를 사용하여 이루어 집니다.
호수와 주변 지역에서 수집된 측정값은 인공 수중폭기를 제어하는 데에도 사용될 수 있습니다. 로컬 자동화 시스템이 호수에서 음수 값을 감지하면 호수의 각 지점에서 수중폭기를 활성화하여 물고기에게 산소를 공급합니다. 웹 기반 IoT 플랫폼을 통해 과거 및 현재 데이터에 손쉽게 액세스할 수 있습니다.
기록된 측정값을 바탕으로 Obersee를 모니터링하는 데 필요한 노력이 크게 줄어들 것으로 기대하고 있습니다. 또한 측정값을 지속적으로 훨씬 더 정확하게 기록하고 IoT 플랫폼에서 해당 값에 액세스할 수 있기 때문에 이벤트에 더 신속하게 대응할 수 있습니다.
로컬 센서와 분산형 LoRaWAN 센서의 측정 데이터는 모뎀에 의해 셀룰러 네트워크를 통해 피닉스컨택트의 grovez.io IoT 플랫폼으로 전송됩니다. 이 제품은 측정된 값을 표시할 수 있는 웹 기반 애플리케이션입니다. 이를 통해 Bielefeld 환경청의 사용자는 수질 상태에 대한 최신 정보를 얻을 수 있습니다. 예를 들면 현재 값 외에도 과거 데이터를 추세로 표시하여 산소 수치의 변동을 확인할 수도 있습니다.
또한 이 데이터는 클라우드 간 연결을 통해 지방 공공 서비스 기관 등과 같은 다른 사용자에게도 제공됩니다. 즉, Stadtwerke Bielefeld 시립 공공시설의 데이터 플랫폼은 VPN(가상 사설망)을 사용한 보안 연결을 통해 중앙 MQTT 브로커에서 데이터를 검색할 수 있습니다.
분산 센서의 최적의 무선 커버리지를 위해 LoRaWAN 무선 기술이 사용됩니다. LoRaWAN은 IoT와 분산 센서를 기록하기 위해 특별히 개발된 무선 네트워크 기술입니다. LoRaWAN은 다른 무선 시스템과 비교했을 때 매우 긴 무선 범위와 낮은 전류 소모량이 특징입니다. 이를 통해 도시 지역에서는 2 km 이상, 도시 이외의 지역에서는 최대 40 km까지 센서 데이터를 무선으로 전송할 수 있으며 배터리 사용 수명도 길어집니다. Obersee 안팎에 수많은 장치가 설치되어 있기 때문에 이러한 특성은 특히 중요한 것으로 입증되었습니다.
LoRaWAN 기술은 특정 유형의 변조를 사용하는데, 이는 먼 거리와 까다로운 환경에서도 신호를 전송할 수 있도록 합니다. 이 기술은 신호를 건물, 나무 및 기타 장애물을 통과하여 전송하기 때문에 Obersee의 호수와 같은 환경 모니터링 애플리케이션에 적합합니다. LoRaWAN 인프라는 기본적으로 최종 장치(노드)와 다른 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 LoRaWAN 게이트웨이로 구성됩니다. 장치에서 무선 텔레그램은 TCP/IP 기반 패킷으로 변환됩니다. 또한 데이터 패킷을 수신하고 이를 복호화하여 사용자 데이터 또는 측정값을 다른 시스템으로 전달하는 LoRaWAN 서버도 필요합니다.
Smart City Box 컨트롤 캐비닛 솔루션에는 Obersee에서 환경을 모니터링하는 데 필요한 모든 관련 구성 요소가 포함되어 있습니다. 다른 인터페이스를 사용하는 센서도 범용 시스템에 손쉽게 연결할 수 있습니다. 수질 투명도 및 산소 수치 측정값 외에도 기온, 기압 및 CO2 수치도 기록됩니다. 이를 위해 여러 제조업체에서 제작된 다양한 LoRaWAN 호환 센서가 Obersee 주변에 설치되었습니다. 측정된 값은 Smart City Box에 통합된 PLC로 전송됩니다. PLCnext Control은 센서를 제어하고 측정 오류를 탐지할 수 있습니다. Smart City Box의 중앙에 설치된 게이트웨이는 댐에서 무선 커버리지를 제공합니다. 컨트롤 캐비닛은 필요 시 모듈 방식으로 확장할 수 있습니다.
Smart City Box를 사용하면 센서에서 제어 시스템에 이르는 도시 데이터를 손쉽게 결합할 수 있습니다. 데이터 투명성은 도시가 효율적이고 지속 가능한 생활 공간을 위한 목표 최적화 방안을 찾아내는 데 도움이 됩니다. 모든 용도에 적합한 Box는 기존 인프라에 쉽게 연결됩니다.
모든 애플리케이션은 실시간으로 수집된 센서 데이터와 무선 데이터 전송에 기반합니다. Box는 개방형 시스템 아키텍처 덕분에 지방 자치 단체의 컴퓨팅 센터와 다른 많은 IoT 플랫폼에 쉽게 통합될 수 있습니다.
환경 데이터를 사용하면 마을과 지방자치단체에 다양한 이점을 제공할 수 있습니다. 예를 들면, 환경 상태를 실시간으로 모니터링하고 즉시 적절한 조치를 취함으로써 비용과 자원을 절약할 수 있습니다. Bielefeld 환경청은 이전에는 수질을 파악하기 위해 보트를 이용해 호수에서 샘플을 여러 번 채취해야 했습니다. 그러나 이제 설치된 센서와 Smart City Box를 함께 사용하여 낮이나 밤이나 언제든지 이러한 값을 기록하고 평가할 수 있습니다 이처럼 Bielefeld 환경청은 기존의 자동화와 IoT 애플리케이션을 결합하여 환경 조건을 개선하는 동시에 관련 시간과 비용을 줄일 수 있는 새로운 가능성을 열어가고 있습니다.
