© Gemeinde Kirkel / Ingenieurbüro Leidner
Ziel/Nutzen der Lösung
Die Gemeinde Kirkel, eine Gemeinde im Saarland mit rund 10.000 Einwohnenden, hat ein LoRaWAN-Funknetz ausgebaut. Das Funknetz in Kirkel bildet die nötige Infrastruktur für eine Vielzahl an Smart-City-Anwendungen. So können nun auf Basis des LoRaWAN-Funknetzes unter anderem die Flusspegel von Blies und Mutterbach, Bodentemperaturen von Straßen sowie die Wassertemperaturen in zwei Schwimmbädern überwacht und auf einem Dashboard visualisiert werden. Das ermöglicht der Gemeinde, Prozesse zu optimieren und die Servicequalität zu steigern.
Lösungsbeschreibung
Die Gemeinde Kirkel hat gemeinsam mit dem Ingenieurbüro Leidner ein LoRaWAN-Funknetz (Long Range Wide Area Network) ausgebaut. Das kostengünstige LoRaWAN-Funknetz zeichnet sich insbesondere durch seine hohe Energieeffizienz und große Funkreichweite aus.
Der Aufbau der LoRaWAN-Infrastruktur hat rund 15.000 Euro gekostet. Die Sensoren zur Pegelmessung haben rund 650 Euro pro Stück gekostet. Die CO2-Sensoren, die unter anderem in Schulen angebracht wurden, haben rund 180 Euro gekostet. Die Visualisierung der Daten unter grafana.iot-saar.de wird der Gemeinde aktuell unentgeltlich im Rahmen der The Things Network-Community Saarpfalz zur Verfügung gestellt. The Things Network (TTN) ist eine communitybasierte Initiative zum Aufbau des Internets der Dinge. Die TTN stellt der Gemeinde auch die Open-Source-Software für den LoRaWAN-Network-Server kostenlos zur Verfügung.
Die Gemeinde Kirkel hat bisher sieben Gateways aufgebaut. Die Gateways sind so platziert, sodass sich die jeweils abgedeckten Bereiche überschneiden. Das gewährleistet eine gewisse Redundanz bei Ausfällen. Für die flächendeckende Abdeckung möchte die Gemeinde Kirkel zwei weitere Gateways aufbauen.
Als Backendsystem wird der LoRaWAN-Network-Server der The Things Network-Community Saarpfalz (TTN) genutzt. Auf dem Server sind dazu entsprechende Open-Source-Programme (Node-RED, InfluxDB und Grafana) installiert. Die Gemeinde Kirkel verfolgt ein Open-Community-Ansatz, bei dem die geschaffene LoRaWAN-Infrastruktur den Bürgerinnen und Bürgern sowie Unternehmen in Kirkel zur freien Nutzung zur Verfügung stehen. The Things Network verwaltet die LoRaWAN-Gateways.
In einem Pilotprojekt hat die Gemeinde Kirkel gemeinsam mit dem ortsansässigen Ingenieurbüro Leidner das LoRaWAN-Netzwerk in Kirkel aufgebaut. Das Ingenieurbüro Leidner übernahm die technische Umsetzung. Es wurden in der Gemeinde unter anderem Sensoren für Flusspegelmessungen, Bodentemperaturmessungen, Wassertemperaturmessungen und (Rad-)Verkehrszählmessungen installiert. Zudem überwachen Sensoren in Gemeindegebäuden und in den Eigenbetrieben der Gemeinde den Energieverbrauch.
In Limbach messen sieben Sensoren die Bodentemperatur. Dies bietet dem Winterdienst Informationen über entsprechende Wetterbedingungen, ohne diese morgens früh vor Ort überprüfen zu müssen. Die Informationen werden für die Planung zum Räumen und Streuen der Straßen benötigt.
In Blies und Mutterbach werden Pegelmessungen und Niederschlagsmessungen automatisch vorgenommen. Die Daten ermöglichen es, Hochwassersimulationen durchzuführen. Die freiwillige Feuerwehr nutzt beispielsweise die Daten, um Hochwassereinsätze besser planen zu können. Die mit drei Messungen räumlich und mit einem Messintervall von fünf Minuten auch zeitlich engmaschigen Messungen helfen, die lokalen und dynamischen Mechanismen bei Überflutungen genauer zu verstehen.
Weitere Sensoren messen die Wassertemperatur in zwei Schwimmbädern der Gemeinde. Die Temperatur der Anlagen kann so auch aus der Ferne überwacht werden und Besuchende können sich im öffentlichen Dashboard über die Wassertemperaturen informieren. Im Schwimmbad Neuhäusel sind zudem an der Kasse und in der Behindertentoilette Signalisierungsknöpfe verbaut. Bei Betätigung erhält der Bademeister eine entsprechende Nachricht auf dem Smartphone (App SIGNL4).
Sensoren in Gebäuden und Eigenbetrieben der Gemeinde messen den Energieverbrauch. Die Daten werden ebenfalls über ein Dashboard visualisiert. Dieses Dashboard ist jedoch nicht öffentlich einsehbar.
In einigen Gemeindegebäuden wird auch die Raumtemperatur und -feuchtigkeit gemessen. So konnte bereits festgestellt werden, dass in einer Schule die Böden zu feucht gewischt wurden und damit potenzielle Schimmelbildung verhindert werden.
Zudem hat die Gemeinde Kirkel einen (Rad-)Verkehrszählmesser aufgestellt. Dieser ermittelt die Anzahl an Fußgängern sowie Fahrrad- und Autofahrern.
Der Ausbau weiterer Smart-City-Anwendungen ist geplant. In Planung ist unter anderem, den Füllstand von Abfallbehältern sowie Abwasserschächte mit Sensoren zu überprüfen. Zudem sollen Sensoren auf städtischen Grünflächen angebracht werden, um die Bewässerung der Grünanlage zu optimieren.
In Blies und Mutterbach werden Pegelmessungen und Niederschlagsmessungen automatisch vorgenommen. Die Daten ermöglichen es, Hochwassersimulationen durchzuführen. Die freiwillige Feuerwehr nutzt beispielsweise die Daten, um Hochwassereinsätze besser planen zu können. Die mit drei Messungen räumlich und mit einem Messintervall von fünf Minuten auch zeitlich engmaschigen Messungen helfen, die lokalen und dynamischen Mechanismen bei Überflutungen genauer zu verstehen.
Weitere Sensoren messen die Wassertemperatur in zwei Schwimmbädern der Gemeinde. Die Temperatur der Anlagen kann so auch aus der Ferne überwacht werden und Besuchende können sich im öffentlichen Dashboard über die Wassertemperaturen informieren. Im Schwimmbad Neuhäusel sind zudem an der Kasse und in der Behindertentoilette Signalisierungsknöpfe verbaut. Bei Betätigung erhält der Bademeister eine entsprechende Nachricht auf dem Smartphone (App SIGNL4).
Sensoren in Gebäuden und Eigenbetrieben der Gemeinde messen den Energieverbrauch. Die Daten werden ebenfalls über ein Dashboard visualisiert. Dieses Dashboard ist jedoch nicht öffentlich einsehbar.
In einigen Gemeindegebäuden wird auch die Raumtemperatur und -feuchtigkeit gemessen. So konnte bereits festgestellt werden, dass in einer Schule die Böden zu feucht gewischt wurden und damit potenzielle Schimmelbildung verhindert werden.
Zudem hat die Gemeinde Kirkel einen (Rad-)Verkehrszählmesser aufgestellt. Dieser ermittelt die Anzahl an Fußgängern sowie Fahrrad- und Autofahrern.
Der Ausbau weiterer Smart-City-Anwendungen ist geplant. In Planung ist unter anderem, den Füllstand von Abfallbehältern sowie Abwasserschächte mit Sensoren zu überprüfen. Zudem sollen Sensoren auf städtischen Grünflächen angebracht werden, um die Bewässerung der Grünanlage zu optimieren.
Es steht jedem in der Gemeinde frei, selbst - zum Beispiel durch Aufstellen weiterer Gateways - die Infrastruktur weiter zu stärken und das Thema Internet of Things (IoT) in Kirkel so gemeinsam voranzubringen. Kirkel beteiligt sich damit an einer weltweiten, offenen IoT-Lösung: der The Things Network-Community Saarpfalz.
Die Smart-City-Anwendungen stiften Mehrwert für Bürgerinnen und Bürger, örtliche Unternehmen und die Gemeindeverwaltung. Die Anwendungen machen die Digitalisierung greifbar und erlebbar und schaffen somit auch Akzeptanz für digitale Anwendungen. Die Gemeinde Kirkel kann Verwaltungsabläufe optimieren und fundiertere Entscheidungen auf Basis der Daten treffen. Den Unternehmen vor Ort wird ein niederschwelliger Einstieg in das Thema Internet der Dinge ermöglicht. Ziel ist es, die Wettbewerbsfähigkeit vor Ort zu sichern und Wertschöpfung, die mit dem Aufbau und der Nutzung der LoRaWAN-Infrastruktur verbunden ist, in Teilen in der Kommune zu halten. Über ein öffentliches Dashboard können auch Bürgerinnen und Bürger die minutenaktuellen Messwerte abrufen.
Für den LoRaWAN-Ausbau sowie für die Anbringung der Sensoren waren keine Sondergenehmigungen erforderlich. Das Anbringen der Sensoren in der Stadt wurden mit den zuständigen Ämtern abgesprochen. So wurde für die Anbringung eines Pegelstandsmesssensors an einer Brücke beispielsweise der Landesbetrieb für Straßenbau informiert.
