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Besucherzählung mit LoRaWAN

Aufbau Handzähler

© Stadtverwaltung Zwönitz

Ziel/Nutzen der Lösung

Ziel ist es, die Besucherzahlen von Veranstaltungen effizient und genau zu erfassen. Insbesondere die durch COVID-19 bestehenden Begrenzungen hinsichtlich der Besucherzahlen stellten eine aktuelle Herausforderung dar. Die Erstellung von Hygienekonzepten sah häufig eine Beschränkung der Besucherzahl vor. Die Lösung soll auch künftig für verschiedene Veranstaltungen nutzbar sein.

Lösungsbeschreibung

Das übergeordnete Gesamtprojekt Smart Zwönitz erhält Fördermittel vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) in Höhe von 5,3 Mio. Euro.
Die umgesetzte Lösung entspricht einer digitalen Variante eines Handdrückers. Damit entsteht ein niedrigschwelliger Einstieg. Sie basiert auf der LoRaWAN-Technologie (Long Range Wide Area Network). Sie dient dem energieeffizienten und kostengünstigen Transfer von Sensordaten über weite Distanzen.
Umgesetzt wurde eine digitale Variante der Handdrücker für Zählverfahren. Diese Variante ermöglichte den Besucherinnen und Besuchern sowie den Verantwortlichen der Veranstaltung das Einsehen der Besuchszahlen über die Internetseite der Stadt Zwönitz. Wird der Taster „digital“ gedrückt, wird ein Impuls an den Mikroprozessor geschickt. Dieser Mikroprozessor kumuliert alle Impulse (er zählt fortlaufend jeden Tastendruck) und sendet alle 60 Sekunden den aufsummierten Zählerstand und den kumulierten Zählerstand pro Minute. Ein LoRa-Gateway erfasst diese Signale und sendet sie verschlüsselt an zwei verschiedene Server (Backends). Dieses Gateway stellt eine Verbindung zum Internet dar. Im Falle eines Serverausfalls sichert der zweite Server die weitere Datenverarbeitung ab. Damit wird die Funktionsfähigkeit des Besucherzählersystems sichergestellt. Die verschlüsselten Werte werden nun entschlüsselt und via eines Nachrichtenprotokolls (Message Queuing Telemetry Transport) der nächsten Ebene bereitgestellt (Logikschicht). Die Logikschicht ist die Programmebene in der die eigentliche fachliche Verarbeitung der Daten erfolgt. Dort erfolgt beispielsweise die Benachrichtigung der Mitarbeitenden der Stadt per E-Mail, wenn bestimmte Grenzwerte überschritten sind (Alarmierung). Die aktuellen Besuchszahlen sind auf dem EveryoneCounts Dashboard aufbereitet und ebenso über die Webseite der Stadt Zwönitz einsehbar. Für das Übertragen der Daten auf die Plattform, hat die Stadt eigene Zugangsdaten zur eingerichteten Schnittstelle (API). Beim Übertragen der Daten werden die Daten automatisch auf ihre Richtigkeit überprüft. Gleichzeitig wird überprüft, ob die Stadt zugriffsberechtigt ist.
In Vorbereitung auf den ersten Einsatz einer digitalen Zähllösung für Veranstaltungen analysierte die Stadt verschiedene Lösungen. Sie holte sich verschiedene Angebote ein und, jedoch reduzierte sich die Zahl der infrage kommenden Lösungen nach eingehender Prüfung deutlich. Wegen datenschutzrechtlicher Vorbehalte wurden kamerabasierte Lösungen ausgeschlossen.
Eine weitere Lösung war die Erfassung und Zählung von Funkstrahlung mobiler Endgeräte (Smartphone etc.). Letztendlich wurde diese Lösung aufgrund der Ungenauigkeit abgelehnt. Auch erforderten viele der Lösungen eine Netzwerkverkabelung oder eine stationäre Stromversorgung. Dies hätte zusätzlichen Aufwand seitens der Stadt bedeutet. Die Stadt entschied sich also für den digitalen Handzähler, der eine niedrige Einstiegshürde und wenig technisches Risiko bedeutete.
Für die Umsetzung der Lösung wandte sich die Stadt an ehrenamtlich engagierte Personen beim „The Things Network Mitteldeutschland“ und „The Things Network Erzgebirge“. Sie schufen eine community-basierte Lösung, die durch andere Kommunen einfach nachbaubar ist. Das Start-up IoT workplace organisierte die Entwicklungsarbeit mit der Community.
Das Projekt ermöglichte der Bürgerschaft, sich schon vor dem Besuch der Veranstaltung über die Besuchszahl zu informieren. So können sie leicht abwägen, ob sich der Besuch einer Veranstaltung mit Teilnahmebegrenzung noch lohnt oder nicht. Darüber hinaus ist es dadurch möglich, Warteschlangen zu vermeiden.
Auch die Stadt profitiert von dem Projekt. Die implementierte Lösung ist kostengünstig und vereinfacht die Besuchszählung für die Mitarbeitenden der Stadt erheblich. Außerdem haben sie so die Möglichkeit, einzusehen, wann Stoßzeiten sind und wann stärkere Besuchsandränge zu erwarten sind.

Kommunen

Das Projekt wird in folgenden Kommunen umgesetzt:

Zwönitz, Sachsen

bis 20.000 Einwohner

Land

Im Zuge des Bauernmarkts wurde die Lösung erfolgreich angewendet. Sie stellt eine einfach umsetzbare und kostengünstige digitale Lösung dar. Eine Herausforderung stellte allerdings die Zahl der Händlerinnen und Händler und Anwohnerinnen und Anwohner dar, die nicht in die Besucherzahl eingerechnet wurden. Dadurch erreichte die Summe den negativen Bereich, sobald diese Personen das Festgelände verließen, da sie zu Beginn nicht registriert worden waren.

Ein möglicher Lösungsansatz für die Berücksichtigung der bereits auf dem Festgelände verweilenden Personen wäre der Einsatz von sogenannten Pax-Countern, die die Smartphone-Aktivität in der Umgebung zählen. Damit hätte man einen zweiten Wert, den man als Kalibrierungsgröße verwenden könnte. Insgesamt zeigt das Projekt auf, wie Kommunen, Bürgerschaft und Unternehmen in einem agilen Prozess gemeinsam eine offene, wiederverwendbare Lösung entwickeln können.

Informationen zur verwendeten Hard- und Software werden auf der Projektseite bzw. auf Anfrage gerne bereitgestellt. Die Besucherzähler-Lösung „Mannl-Counter“ wurde im Zuge des Smart Zwönitz-Projektes als offene Lösung entwickelt. Es werden sowohl Baupläne als auch Quellcodes der Lösung öffentlich zur Verfügung gestellt.

Damit wird jeder in die Lage versetzt, die Zähler selbst nachzubauen oder nachbauen zu lassen. Es ist geplant, das Projekt als Grundlage für weiterführende Bildungsinhalte an regionalen Schulen zu etablieren und so auch Schülerinnen und Schülern nahezubringen, wie digitale Technologien für die Stadt und das eigene Leben mit einfachen Mitteln entwickelt werden können. Smart Zwönitz plant, gemeinsam mit anderen Kommunen im Erzgebirgskreis unter dem Projekttitel „Kommune zählt“ weitere Schritte. Darüber hinaus steht das LoRaWAN-Netzwerk künftig zur Nutzung offen. Das bedeutet, dass Interessierte (Bürgerschaft und Unternehmen) auf Basis der LoRaAntenne eigene (Hobby-)Projekte realisieren können.

Beteiligte Projektpartner