Die Digitalisierung im Oberharz schreitet voran: Auf drei Gebäuden der Technischen Universität Clausthal wurden Zugangspunkte, so genannte Gateways, für das drahtlose LoRaWAN-Netzwerk installiert und an die weltweit genutzte Plattform für das Internet der Dinge (The Things Network, TTN) angebunden. Die Gateways sind für alle Interessierten kostenlos ohne Beschränkung zugänglich und ermöglichen ein breites Spektrum an Anwendungen. Unternehmen wie auch Privatpersonen können drahtlose LoRaWAN-Sensorsysteme in und um die Berg- und Universitätsstadt ausbringen. Über die installierten Zugangspunkte können diese ihre Daten ins Internet übertragen, wo sie angezeigt und ausgewertet werden können.
LoRaWAN: Drahtloses Weitbereichsnetz mit hoher Reichweite und niedrigem Energiebedarf
Die LoRaWAN-Architektur wurde speziell für das Internet der Dinge entworfen, um über Distanzen von mehreren Kilometern kommunizieren zu können. Heute kommt die Technologie bereits unter anderem bei Stadtwerken, Energieversorgern und Verkehrsinfrastrukturbetreibern zum Einsatz, um Messdaten an relevanten Standorten erfassen und bereitstellen zu können. Auch Privatpersonen nutzen zunehmend die LoRaWAN-Technologie, etwa bei drahtlosen Wetterstationen. Das Kommunikationsprotokoll ist dabei besonders energiesparend, so dass im Batteriebetrieb Sensorlaufzeiten von bis zu zehn Jahren möglich sind.
Spannende Einsatzgebiete in Forschung und Lehre
Der Aufbau des LoRaWAN-Netzwerks spielt in der Forschung ebenfalls eine große Rolle. So werden etwa an der TU Clausthal Ausbreitungsmodelle für dieses Funksystem entwickelt. „Der Standort bietet ideale Bedingungen: Sowohl die Einflüsse von Gebäuden in Clausthal-Zellerfeld als auch die für Funk anspruchsvolle Mittelgebirgs-Topografie kann mit diesem Netz untersucht werden. Hinzu kommen die vielfältigen Witterungsbedingungen im Oberharz“, erklärt Prof. Niels Neumann, der an Kommunikationstechnik für das Internet der Dinge forscht. Damit eine zuverlässige Kommunikation auch bei Wind und Wetter möglich ist, arbeitet ein weiteres Team um den Informatikprofessor Andreas Reinhardt an neuartigen Verfahren. Mit deren Hilfe können die LoRaWAN-Empfänger selbständig erkennen, wenn witterungsbedingte Datenverluste zu erwarten sind. „Die Datenübertragung über ein LoRaWAN-Netz ist an sich sehr robust, aber unter extremen Wetterbedingungen immer noch störanfällig. Wir entwickeln Verfahren, damit auch bei extremen Niederschlägen oder Schneefall alle Messdaten ankommen“, so der Clausthaler Forscher.
Auch Prof. Jens-André Paffenholz sieht ein enormes Potenzial im Einsatz des Netzwerks. Er forscht mit seinem Team an der Erfassung von Umweltparametern, etwa der Bodenfeuchte, um mit vergleichsweise günstigen Sensoren massenhaft Daten zu erfassen. Für ihn ist der klare Vorteil der drahtlosen Technologie die Echtzeitverfügbarkeit der Sensordaten, so dass ein manuelles Auslesen bei großen Geosensornetzen entfällt und gleichzeitig eine Echtzeitauswertung der Daten ermöglicht wird. Die Nutzung kostengünstiger Sensoren wirft hierbei die Frage nach der Datenqualität der erfassten Umweltparameter auf. Genau hier setzt der Forschungsansatz des Teams von Prof. Paffenholz an, das sich der Forschungsfrage „Wie können aus großen Datenmengen, auch als ‚Big Data‘ bekannt, durch eine intelligente Auswertung zuverlässige Informationen abgeleitet werden?“ widmet. Auch in der Lehre werden die Sensorknoten eingesetzt, etwa zur experimentellen Bestimmung der Funkabdeckung. So bringt diese Technologie die Studierenden hinaus in die Natur.
Großes Potenzial für die Region
„Wir freuen uns sehr, dass wir mit der Installation des LoRaWAN-Netzes den Oberharz fit für die Zukunft machen. Dieses Netzwerk bietet enorme Möglichkeiten für die Region. Wir hoffen, dass viele Unternehmen und Privatpersonen den ermöglichten Datenzugang nutzen und damit neue Produkte und Dienstleistungen anbieten“, sind sich die Professoren Reinhardt, Neumann und Paffenholz einig. Das Trio leitet die Initiative, die damit auch auf das Thema Citizen Science abzielt, gemeinsam an der TU Clausthal. Der dauerhafte Betrieb der Gateways wird vom Team des TU-Rechenzentrums gewährleistet. Gefördert wurde das Projekt aus Mitteln des Forschungspools der Universität.
Mitmachen
Wie kann ich nun aktiv werden? Im Internet finden sich hierzu viele Bastelanleitungen, zum Beispiel unter www.instructables.com/LoRaWan-Weather-Station. Mit der Initiative Smart Harz, mit dem Slogan „Wir vernetzen den Harz“, besteht bereits ein reger Austausch zur Zusammenarbeit.
Kontakt:
TU Clausthal
Presse, Kommunikation und Marketing
E-Mail: presse@tu-clausthal.de
