Stadt Emden: Fernüberwachung von Pumpstationen mit LoRaWAN®

Die Idee, Pumpstationen aus der Ferne zu überwachen ist nicht neu. Entsprechende Technik wurde bereits in der Vergangenheit vielerorts eingesetzt. Die früheren Kommunikationstechnologien, die dabei genutzt wurden, stehen heute teilweise nicht mehr zur Verfügung oder lassen sich nur mit hohem Aufwand umrüsten. Eine optimale Alternative bietet hier das Internet der Dinge (IoT) mit der LoRaWAN^®-Technologie. Mit ihr lassen sich die Daten von tausenden Geräten und Sensoren über weite Strecken schnell, sicher und mit minimalem Energieverbrauch übertragen. Sind in Pumpstationen die Voraussetzungen für den Einsatz von universalen Sensoren gegeben – z.B. potentialfreie Kontakte an der vorhandenen Technik – kann schnell und einfach umgerüstet werden.

In Emden hat der Bau- und Entsorgungsbetrieb (zur Webseite) damit begonnen, die Fernüberwachung von Pumpstationen auf LoRaWAN^® umzustellen. Das über 500 km lange Kanalnetz der Emdener Stadtentwässerung umfasst mehr als 200 Pumpwerke. Der Werterhalt der technischen Anlagen samt Kläranlage und ein sicherer Gewässerschutz gehören zu den Hauptaufgaben. Um die Daten der Pumpstationen künftig über das Internet der Dinge zu übertragen, nutzt der BEE das bestehende LoRaWAN^®-Netz der Stadtwerke Emden, die bereits 2019 mit dem Aufbau eines LoRaWAN^®-Netzes in Emden begannen. Seitdem wurden diverse Anwendungsfälle erfolgreich umgesetzt, darunter beispielsweise die Fernauslesung von Schachtwasserzählern. Die Fernüberwachung der Pumpstationen kommt nun hinzu.

Die in den Pumpstationen verbauten Sensoren übertragen Zustandsdaten mittels LoRaWAN^® über das Internet der Dinge an die entsprechenden Gateways. Alle Daten werden vor der Übermittlung verschlüsselt.

Die Verwaltung der Geräte und Datenströme erfolgt in ELEMENT IoT, der Plattform der ZENNER IoT Solutions GmbH. Hier stehen den Nutzern über die Anwendung IDa flex diverse Monitoring-Funktionen zur Verfügung. Die einfache Bedienbarkeit und die anschauliche Darstellung versprechen dabei eine hohe Akzeptanz. Über spezielle Alarm-Dashboards werden ungewöhnliche Betriebszustände angezeigt. Sobald eine Meldelinie einen Alarm auslöst, wird dies über den potentialfreien Kontakt dem Sensor mitgeteilt. Dieser schickt sofort eine Alarmmeldung an einen Pager – was eine spezielle Anforderung der BEE war. Zudem wird der Alarm weiter alle 30 Minuten im Alarm-Dashboard angezeigt. Wird der Alarm aufgehoben, erfolgt eine Benachrichtigung per SMS. So kann eine nahezu lückenlose Überwachung sichergestellt werden – für alle Situationen, in denen steigende Pegelstände zum Problem werden können.

Im Projekt werden Sensoren vom Typ NKE IN’O, Klasse C für LoRaWAN^® zur Überwachung von potentialfreien Kontakten eingesetzt. Im Falle eines Stromausfalls werden die Sensoren mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) weiterbetrieben und können auch weiter Nachrichten senden.

Das Beispiel Emden zeigt: LoRaWAN^® schafft an vielen Stellen Effizienz im kommunalen Querverbund. Vielerorts existieren bereits durch regionale Stadtwerke oder Versorger betriebene LoRaWAN^®-Netze, die von anderen Unternehmen und Fachbereichen ohne großen Aufwand genutzt werden können. Sensoren oder Messgeräte für eine Vielzahl von Smart City-Anwendungen wie Smart Waste, Smart Parking oder die intelligente Straßenbeleuchtung können unkompliziert in das bestehende Netz integriert werden.  Die Effizienz des Netzes steigt dabei mit jedem neuen Projekt. Synergien, z. B. zwischen Versorgern und lokalem Entsorgungsunternehmen, können so ideal genutzt werden.

Die Lösung