Full kontroll på sjöns miljödata I Bielefeld används intelligent miljöövervakning i Obersee för att övervaka, analysera och optimera vattenkvaliteten.

Kontakta oss

Kundprofil

Obersee, Bielefeld

Johannisbachtalsperre, även känd som Obersee, är det största vattendraget i den tyska staden Bielefeld.
Den konstgjorda reservoaren har en yta på ca 14,5 hektar.
På det djupaste stället är den ca 2,5 meter.
Sjön är ett populärt friluftsområde i trakten och en skyddad plats för många inhemska djurarter.

Utmaningen

Låg syrehalt och tidskrävande provning av vattenkvaliteten

Under varma perioder av året råder det större risk för algblomning i den grunda Oberssee. Detta leder till ökad syrebrist och kan få stora konsekvenser för vattendraget. Det är framför allt fiskbestånden, för vilka syret i vattnet utgör en livsviktig bas, som drabbas.

Att testa vattenkvaliteten är en omständlig procedur, eftersom det kräver att man tar sig ut på sjön med båt för provtagning. Miljökontoret har nu implementerat vårt Smart Environmental IoT-system så att negativ miljöpåverkan kan identifieras i god tid och luftningsaggregaten kan köras för att tillsätta syre enbart vid akut syrebrist på botten.

Lösning

Idrifttagning av Smart City Box vid Obersee Bielefeld

Övervaka miljöförhållanden i realtid och styra luftningen efter behov

Miljöförhållandena vid sjön Obersee i Bielefeld övervakas effektivt av ett Smart Environmental IoT-system. Bielefelds miljökontor använder sensorteknik för att mäta vattenkvaliteten, inklusive grumlighet och syrehalt. Data om luftkvalitet och koldioxidhalt samlas också in. Genom att integrera en Smart City Box kan dessa värden nu registreras och analyseras dygnet runt. Detta uppnås genom användning av trådlös LoRaWAN-teknik och konventionellt anslutna sensorer som gör att information från sensorerna runt och i sjön kan överföras och därmed säkerställer övervakning i realtid.

De mätvärden som samlas in från sjön och dess omgivningar kan också användas för att styra den konstgjorda luftningen. Om det lokala automationssystemet upptäcker negativa värden i sjön aktiveras luftning på enskilda ställen i sjön så att fiskarna får bättre tillgång till syre. Historiska och aktuella data kan enkelt hämtas via en webbaserad IoT-plattform.

Genom att samla in uppmätta mätvärden hoppas vi kunna underlätta kontrollen av Obersee avsevärt. Dessutom kan vi reagera snabbare på händelser eftersom vi kan registrera de uppmätta värdena kontinuerligt och med större exakthet och hämta dem i IoT-plattformen.

Marco Butzkies, Medarbetare

Lösningen i detalj

Webbaserad IoT-plattform för visualisering av data

Både mätdata från de lokala sensorerna och de decentraliserade LoRaWAN-sensorerna överförs med modem via mobilnätet till IoT-plattformen grovez.io från Phoenix Contact. Detta är en webbaserad applikation där de uppmätta värdena kan visas. Detta ger användarna på Bielefelds miljökontor aktuell information om vattnets status. Förutom de aktuella värdena är det också möjligt att visa historiska data i form av trender, t.ex. för att identifiera fluktuationer i syrehalten.

Dessutom görs data tillgänglig för andra användare, t.ex. kommunala bolag, via en moln-till-moln-anslutning. Detta gör att dataplattformen hos Bielefelds kommunala bolag kan hämta data från det centrala MQTT-protokollet via en säker VPN-anslutning (Virtual Private Network).

Optimal kommunikation med LoRaWAN

Trådlös LoRaWAN-teknik används för optimal täckning för de decentraliserade sensorerna. LoRaWAN är en trådlös nätverksteknik som har utvecklats speciellt för IoT och för insamling av data från av decentraliserade sensorer. Till skillnad från andra trådlöst baserade system kännetecknas LoRaWAN av en mycket lång räckvidd och låg strömförbrukning. Detta gör att sensordata kan överföras trådlöst över två kilometer i stadsmiljö och upp till 40 kilometer på landsbygden – med batteri med lång livslängd. Dessa egenskaper är särskilt viktiga, eftersom ett stort antal enheter är installerade i och runt Obersee.

LoRaWAN-tekniken använder en särskild typ av modulering så att signaler kan överföras över långa avstånd och i svåra förhållanden. Signalerna kan överföras genom byggnader, träd eller andra hinder, vilket är anledningen till att tekniken är väl lämpad för olika typer av miljöövervakning, likt den vid Obersee. LoRaWAN-infrastrukturen består i grunden av LoRaWAN-gatewayer, som möjliggör kommunikation mellan enheterna (noderna) och det större nätverket. Enheterna omvandlar sedan de trådlösa telegrammen till TCP/IP-baserade paket. Det krävs också en LoRaWAN-server som tar emot datapaketen, dekrypterar dem och vidarebefordrar användardata eller mätvärden till andra system.

Kärnan: Smart City Box

Apparatskåpslösningen Smart City Box innehåller alla relevanta komponenter för övervakning av miljön vid Obersee. Sensorer med olika gränssnitt kan enkelt anslutas till universalsystemet. Förutom de uppmätta värdena för vattnets grumlighet (turbiditet) och syrehalt registreras även lufttemperatur, lufttryck och koldioxidhalt. För detta ändamål har olika LoRaWAN-kompatibla sensorer från olika tillverkare installerats runt Obersee. De uppmätta värdena överförs till det programmerbara styrsystemet (PLC) som är integrerat i Smart City Box. PLCnext Control övervakar sensorerna och kan upptäcka mätfel. En gateway som installeras centralt i Smart City Box ger nättäckning vid dammen. Apparatskåpet består av moduler och kan byggas ut efter behov.

Intelligent miljöledning med Smart City Box

Med Smart City Box kan du enkelt koppla samman stadens data – från sensorn till styrsystemet. Datatransparens hjälper till att ta fram riktade optimeringsåtgärder för effektiva och hållbara livsmiljöer. Den universellt tillämpningsbara boxen ansluts helt enkelt till din befintliga infrastruktur.

Alla tillämpningar bygger på insamling av sensordata i realtid och trådlös dataöverföring. Tack vare den öppna systemarkitekturen kan boxen enkelt integreras i både kommunala datacenter och många andra IoT-plattformar.

Fördelar

Transparenta miljödata: fjärrövervakning av vattnets grumlighet och syrehalt i realtid
Enkel integrering av decentraliserade sensorer med olika gränssnitt
Öppna gränssnitt även på molnnivå för att ge alla inblandade parter tillgång till nödvändiga data
Framtagning av effektiva åtgärder för hållbart miljöskydd
Automatiserad och behovsbaserad styrning av luftningen sparar energi, kostnader och resurser

Kontakt

Joel Stratemann

Manager Business Development Smart Cities

smartcity@phoenixcontact.com

Jag hjälper dig gärna på vägen mot Smart City. Upptäck fördelarna med vår långa erfarenhet och vårt breda utbud av tjänster.

Produkter

Styrsystem och I/O-element för automatisering

Automationsteknik

Använd det programmeringsspråk du föredrar för automatisering och anslut din anläggning till molnet.

Mer information om automationsteknik

Industrial Wireless

Från IWLAN över Wireless IO till LoRaWAN – Industrial Wireless gör det möjligt att upprätta säkra och tillförlitliga trådlösa anslutningar för tillämpningar inom industrin.

Mer om Industrial Wireless

Säker fjärrkommunikation

För att kunna kommunicera med dina maskiner och anläggningar säkert över hela världen, hittar du de passande industriroutrarna och Cyber Security hos oss.

Mer om industriroutrar och cybersäkerhet

En person som använder en surfplatta framför ett apparatskåp

Har du inte hittat rätt produkt än?

Kontakta oss gärna. Vi erbjuder rådgivning och hjälper dig att hitta den bästa lösningen.

Boka rådgivning

Resultat

Optimal vattenkvalitet genom användning av miljödata

Användningen av miljödata innebär en rad fördelar för städer och kommuner. Till exempel kan kostnader och resurser sparas genom att miljöförhållandena kan övervakas i realtid och leda till omedelbara åtgärder. För att kunna fastställa den aktuella vattenkvaliteten var miljökontoret i Bielefeld tvungen att ta flera prover från sjön från en båt. Tack vare de installerade sensorerna i kombination med Smart City Box kan dessa värden nu registreras och analyseras när som helst på dygnet. Sammanfattningsvis öppnar kombinationen av klassisk automation och IoT-applikationer nya möjligheter för Bielefelds miljökontor att förbättra miljöförhållandena och samtidigt minska tidsåtgången och sänka kostnaderna.