Os dados ambientais do lago sob controlo A monitorização ambiental inteligente é utilizada no lago Obersee para monitorizar, analisar e otimizar a qualidade da água.

Monitorização ambiental no lago Obersee, em Bielefeld

Perfil do cliente


Lago Obersee, em Bielefeld

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 oxigénio e teste complexo da qualidade da água

Durante os períodos quentes do ano, a pouca profundidade da água do lago Obersee resulta num risco acrescido de crescimento de algas. Isto leva ao aumento do consumo de oxigénio e pode fazer o corpo de água perder o equilíbrio. Isto afeta especialmente os recursos pesqueiros, para os quais o oxigénio na água forma uma base vital.

O teste da qualidade da água está associado a um esforço correspondente, uma vez que requer a deslocação de um barco ao lago. A agência ambiental implementou o nosso sistema inteligente de IoT ambiental para permitir identificar as influências ambientais negativas em tempo útil e os ventiladores do sistema de ventilação artificial só funcionem em caso de uma falta grave de oxigénio.

Solução


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

Monitorização de condições ambientais em tempo real e controlo da ventilação conforme necessário

No lago Obersee, em Bielefeld, as condições ambientais são monitorizadas de forma efetiva por um sistema inteligente de IoT ambiental. A agência ambiental de Bielefeld utiliza a tecnologia de sensores para medir a qualidade da água, incluindo a turvação e o teor de oxigénio. Além disso, são recolhidos dados sobre a qualidade do ar e o teor de CO2. Com a integração da Smart City Box, estes valores agora podem ser registados e analisados 24 horas por dia. Isso é realizado através da utilização da tecnologia de rádio LoRaWAN e de sensores ligados de forma convencional, que permitem a transmissão de dados de sensores em redor e fora do lago, garantindo assim a monitorização em tempo real.

Os valores de medição recolhidos no lago e nas suas imediações também podem ser utilizados para controlar a ventilação artificial. Se o sistema de automação local detetar valores negativos no lago, a ventilação é ativada em pontos individuais do lago para alimentar oxigénio aos peixes. Os dados históricos e atuais podem ser facilmente acedidos através de uma plataforma de IoT baseada na web.

Ao registar os valores de medição, esperamos reduzir significativamente o esforço para a monitorização do lago Obersee. Além disso, podemos reagir mais rapidamente aos eventos, uma vez que podemos registar os valores de medição de forma muito mais precisa e contínua e acedê-los na plataforma de IoT.

Marco Butzkies, Colaborador

A solução em detalhe

Monitorização dos dados de sensores
Sensores descentralizados
Smart City Box
Monitorização dos dados de sensores

Tanto os dados de medição dos sensores locais como os dos sensores LoRaWAN descentralizados são transmitidos por um modem através da rede móvel para a plataforma de IoT grovez.io da Phoenix Contact. Trata-se de uma aplicação baseada na web que permite apresentar os valores de medição. Isto permite os utilizadores da agência ambiental de Bielefeld obterem informações atualizadas do estado da água. Além dos valores atuais, também é possível apresentar dados históricos em tendências para, p. ex., detetar oscilações no teor de oxigénio.

Além disso, os dados também são disponibilizados a outros utilizadores como, p. ex., os serviços públicos municipais, através de um acoplamento de cloud para cloud. Isto permite que a própria plataforma de dados da Stadtwerke Bielefeld aceda aos dados do MQTT-Broker central através de uma ligação segura via VPN (Virtual Private Network).

Sensores descentralizados

A tecnologia sem fios LoRaWAN é usada para otimizar a cobertura sem fios dos sensores descentralizados. LoRaWAN é uma tecnologia de rede sem fios desenvolvida especialmente para a IoT e a integração de sensores descentralizados. Em contraste com outros sistemas sem fios, a LoRaWAN caracteriza-se por um alcance muito longo com baixo consumo de corrente. Isto permite o reencaminhamento sem fios de dados de sensores ao longo de dois quilómetros em áreas urbanas e de até 40 quilómetros em áreas rurais – e isto com uma longa vida útil da bateria. Estas propriedades são particularmente importantes, uma vez que um grande número de equipamentos está instalado no lago Obersee e nas suas imediações.

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

Smart City Box

A solução de quadro de comando Smart City Box inclui todos os componentes relevantes para a monitorização do ambiente no lago Obersee. Os sensores com diferentes interfaces podem ser facilmente ligados ao sistema universal. Além dos valores de medição da turvação e do teor de oxigénio da água, também são registados a temperatura do ar, bem como a pressão do ar e o teor de CO2. Para o efeito, 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 monitoriza os sensores e pode detetar erros de medição. Um gateway instalado de forma central na Smart City Box fornece cobertura sem fios na barragem. O quadro de comando pode ser ampliado de modo modular, conforme necessário.

Gestão inteligente do meio ambiente com a Smart City Box

Com a Smart City Box, é possível ligar facilmente os dados da cidade - desde o sensor até ao controlador. A transparência dos dados ajuda a derivar medidas de otimização orientadas para habitats eficientes e sustentáveis. A caixa universalmente implementável é simplesmente ligada à sua infraestrutura existente.

Todas as aplicações baseiam-se na aquisição em tempo real de dados de sensores e na transmissão de dados sem fios. Graças à arquitetura de sistema aberto, a caixa pode ser facilmente integrada tanto nos centros de dados municipais como em muitas outras plataformas IoT.

Vantagens

  • Transparência de dados ambientais: monitorização remota da turvação e do teor de oxigénio da água em tempo real
  • Integração simples de sensores descentralizados com várias interfaces
  • Interfaces abertas também ao nível da cloud para a disponibilização de dados para todas as partes envolvidas
  • Dedução de medidas eficazes para a proteção sustentável do ambiente
  • Controlo de ventilação automatizado e conforme necessário poupa energia, custos e recursos

Contacto


Joel Stratemann
Joel Stratemann
Manager Business Development Smart Cities
Terei todo o gosto em apoiá-lo no seu caminho para uma Smart City. Beneficie da nossa experiência de longa data e da nossa abrangente oferta de serviços.

Produtos


Pessoa opera um tablet em frente a um quadro de comando

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Conclusão


Ventilação ideal no lago Obersee

Qualidade ideal da água através da utilização de dados ambientais

A utilização de dados ambientais oferece inúmeras vantagens a cidades e municípios. É possível poupar, p. ex., custos e recursos ao monitorizar as condições ambientais em tempo real e tomar imediatamente medidas correspondentes. Para determinar a qualidade atual da água, até agora, a agência ambiental de Bielefeld tinha de recolher várias amostras do lago a partir de um barco. Graças aos sensores instalados em combinação com a Smart City Box, estes valores podem agora ser registados e analisados a qualquer hora do dia ou da noite. Resumindo, pode-se dizer que a combinação de automação clássica e aplicações de IoT abre novas oportunidades para a agência ambiental de Bielefeld melhorar as condições ambientais e, ao mesmo tempo, reduzir tempo e custos.