Os dados ambientais do lago sob controle O monitoramento ambiental inteligente é usado no lago Obersee para monitorar, analisar e otimizar a qualidade da água.

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Monitoramento ambiental no lago Obersee, em Bielefeld

Perfil do cliente

Lago Obersee, Bielefeld

A barragem Johannisbachtalsperre, também conhecida como lago Obersee, é o maior corpo de água da cidade alemã de Bielefeld.
A albufeira artificial tem uma área de aprox. 14,5 hectares.
O ponto mais profundo é de aprox. 2,5 metros.
O lago é uma área de lazer local popular e um refúgio para muitas espécies de animais nativos.

Desafio

Ventilação no lago Obersee, em Bielefeld

Baixo teor de oxigênio e teste complexo da qualidade da água

Durante os períodos quentes do ano, a reduzida profundidade da água do lago Obersee resulta em um maior risco de crescimento de algas. Isso leva ao aumento do consumo de oxigênio e pode fazer o corpo de água perder o equilíbrio. Isso afeta especialmente os recursos pesqueiros, para os quais o oxigênio na água forma uma base vital.

O teste da qualidade da água está associado a um esforço correspondente, pois requer navegar com um barco no lago. A agência ambiental implementou nosso sistema inteligente de IoT ambiental para permitir identificar as influências ambientais negativas em tempo útil e os ventiladores do sistema de ventilação artificial somente funcionem em caso de uma falta grave de oxigênio.

Solução

Colocação em funcionamento da Smart City Box no lago Obersee, em Bielefeld

Monitoramento de condições ambientais em tempo real e controle da ventilação conforme necessário

No lago Obersee, em Bielefeld, as condições ambientais são monitoradas de forma efetiva por um sistema inteligente de IoT ambiental. A agência ambiental de Bielefeld usa a tecnologia de sensores para medir a qualidade da água, incluindo a turbidez e o teor de oxigênio. Além disso, são coletados dados sobre a qualidade do ar e o teor de CO2. Com a integração da Smart City Box, esses valores agora podem ser registrados e analisados 24 horas por dia. Isso é realizado por meio do uso da tecnologia sem fio LoRaWAN e de sensores conectados de forma convencional, que permitem a transmissão de dados de sensores ao redor e fora do lago, garantindo assim o monitoramento em tempo real.

Os valores de medição coletados no lago e em seus arredores também podem ser usados para controlar a ventilação artificial. Se o sistema de automação local detectar valores negativos no lago, a ventilação é ativada em pontos individuais do lago para alimentar oxigênio aos peixes. Os dados históricos e atuais podem ser facilmente acessados por meio de uma plataforma IoT baseada na web.

Ao registrar os valores de medição, esperamos reduzir significativamente o esforço para o monitoramento do lago Obersee. Além disso, podemos reagir mais rapidamente aos eventos, pois podemos registrar os valores de medição de forma muito mais precisa e contínua e os acessar na plataforma IoT.

Marco Butzkies, Colaborador

A solução em detalhe

Plataforma IoT baseada na web para a visualização de dados

Tanto os dados de medição dos sensores locais quanto os dos sensores LoRaWAN descentralizados são transmitidos por um modem via rede móvel para a plataforma IoT grovez.io da Phoenix Contact. Nesse caso, se trata de uma aplicação baseada na web que permite exibir os valores de medição. Isso permite aos usuários da agência ambiental de Bielefeld obterem informações atualizadas do estado da água. Além dos valores atuais, também é possível exibir dados históricos em tendências para, p. ex., detectar oscilações no teor de oxigênio.

Além disso, os dados também são disponibilizados para outros usuários como, p. ex., os serviços públicos municipais, por meio de um acoplamento de cloud para cloud. Isso permite que a própria plataforma de dados da Stadtwerke Bielefeld acesse os dados do MQTT-Broker central por meio de uma conexão segura via VPN (Virtual Private Network).

Comunicação ideal com LoRaWAN

A tecnologia sem fio LoRaWAN é usada para otimizar a cobertura sem fio dos sensores descentralizados. LoRaWAN é uma tecnologia de rede sem fio desenvolvida especialmente para a IoT e a integração de sensores descentralizados. Em contraste com outros sistemas sem fio, a LoRaWAN se caracteriza por um alcance muito longo com baixo consumo de corrente. Isso permite o encaminhamento sem fio de dados de sensores por mais de dois quilômetros em áreas urbanas e de até 40 quilômetros em áreas rurais – e isso com uma longa vida útil da bateria. Essas propriedades são especialmente importantes, pois um grande número de dispositivos é instalado dentro e ao redor do lago Obersee.

A tecnologia LoRaWAN usa um tipo específico de modulação para que os sinais possam ser transmitidos por longas distâncias e em ambientes difíceis. Os sinais podem ser transmitidos através de edifícios, árvores ou outros obstáculos, e é por isso que a tecnologia é ideal para aplicações de monitoramento ambiental – como no lago Obersee. A infraestrutura LoRaWAN consiste basicamente de gateways LoRaWAN, que permitem a comunicação entre os dispositivos finais (nós) e a rede mais ampla. Os telegramas de rádio são convertidos nos dispositivos em pacotes baseados em TCP/IP. Além disso, é necessário um servidor LoRaWAN, que recebe os pacotes de dados, desencripta-os e encaminha os dados úteis ou os respectivos valores de medição para outros sistemas.

O elemento central: a Smart City Box

A solução de quadro de comando Smart City Box inclui todos os componentes relevantes para o monitoramento do ambiente no lago Obersee. Sensores com diferentes interfaces podem ser facilmente conectados ao sistema universal. Além dos valores de medição para a turbidez e o teor de oxigênio da água, também são registrados a temperatura do ar, bem como a pressão do ar e o teor de CO2. Para isso, ao redor do lago Obersee foram instalados diferentes sensores compatíveis com LoRaWAN de diversos fabricantes. Os valores de medição são transmitidos para o PLC integrado na Smart City Box. O PLCnext Control monitora os sensores e pode detectar erros de medição. Um gateway instalado centralmente na Smart City Box fornece cobertura sem fio na barragem. O quadro de comando pode ser expandido de modo modular, conforme necessário.

Gerenciamento ambiental inteligente com a Smart City Box

Com o Smart City Box, é possível conectar facilmente os dados da cidade, desde o sensor até o sistema de controle. A transparência dos dados ajuda a derivar medidas de otimização direcionadas para habitats eficientes e sustentáveis. A caixa universalmente implementável é simplesmente conectada à sua infraestrutura existente.

Todos os aplicativos são baseados na aquisição em tempo real de dados de sensores e na transmissão de dados sem fio. Graças à arquitetura de sistema aberto, a caixa pode ser facilmente integrada aos data centers municipais e a muitas outras plataformas IoT.

Suas vantagens

Transparência de dados ambientais: monitoramento remoto da turbidez e do teor de oxigênio da água em tempo real
Integração simples de sensores descentralizados com várias interfaces
Interfaces abertas também no nível da cloud para disponibilização de dados para todas as partes envolvidas
Dedução de medidas eficazes para a proteção sustentável do ambiente
Controle de ventilação automatizado e conforme necessário economiza energia, custos e recursos

Contato

Joel Stratemann

Manager Business Development Smart Cities

smartcity@phoenixcontact.com

Terei prazer em ajudar você em seu caminho para se tornar uma cidade inteligente. Beneficie-se de nossa experiência de vários anos e de nossa abrangente gama de serviços.