Das Internet of Things (IoT) verändert sich schnell. So bietet die nächste Generation des IoT eine schnellere Kommunikation, eine größere Reichweite und einen geringeren Batterieverbrauch. Für Facility-Manager (FM) – also Hausverwalter und Objektbetreuer – bedeutet das, dass sie Ressourcen effizienter und intelligenter einsetzen können.

Die Anbindung von IoT-Geräten hat sich zuletzt weiter verändert. Während die Kombination von Sensoren und Analyse zu bisherigen IoT-Systemen identisch ist, ändert sich nun der Umfang dieser Technik erheblich. Anstelle der vorhandenen kabelgebundenen und kabellosen Systeme gibt es nun die Alternative, das IoT auf der Basis eines Wide Area Networks (WAN) mit dem LoRa-Protokoll umzusetzen. In einer solchen LoRaWAN-IoT-Umgebung kommen Funksensoren zum Einsatz, die eine tiefere Durchdringung dichter Gebäude und städtischer Umgebungen mit einer größeren Reichweite und Kapazität erzielen, um täglich Millionen von Nachrichten zu verarbeiten.

Die batteriebetriebenen Funkmodule des Systems weisen zudem eine Lebensdauer von bis zu 20 Jahren auf. Durch die sichere Kommunikation über ein einziges Gateway – etwa von Tausenden Sensoren zu einem Cloud-basierten Analyse-Server – lassen sich Entscheidungen in Echtzeit treffen. Ein effizientes IoT-Netzwerk wird somit zu einer wirtschaftlichen Notwendigkeit, um Kosten zu sparen und die Effizienz in Einrichtungen wie Krankenhäusern, Büros, Schulen und Fertigungsstätten zu steigern.

Luftqualität überprüfen

Während das IoT dazu beiträgt, Stadtzentren in Smart Cities weltweit zu verwandeln, ist eine der wertvollsten LoRa-Anwendungen die Überwachung der Luftqualität in öffentlichen oder privaten Gebäuden. Die Anzahl der in der Raumluft nachgewiesenen Schadstoffe wird auf das Zwei- bis Fünffache der in der Außenluft vorhandenen Schadstoffe geschätzt. Die Überwachung dieser Schadstoffe hat für einen FM hohe Priorität, um das Risiko für Besucher und Mitarbeiter in Gebäuden zu minimieren. Die Sensoren, die sich im und rund um das Gebäude befinden, untersuchen die Luft und leiten diese Informationen an den Cloud-basierten oder lokalen Server zur Analyse weiter.

Die LoRa-fähigen Sensoren können die Luft auf ihre Gesamtqualität untersuchen, einschließlich der Strömungsgeschwindigkeit, des Vorhandenseins von Kohlenmonoxid und anderen Schadstoffen. Verarbeiten die Sensoren die Echtzeitdaten zu -Messgrößen, kann der Objektverwalter über ein mobiles Gerät unmittelbar Warnungen über potenziell schädliche Umgebungsfaktoren empfangen.

Der Nutzen der LoRa-Technik zur Überwachung der Luftqualität in Innenräumen geht weit über den Schutz der Gesundheit hinaus. Das System trägt auch dazu bei, übermäßige Wärme im Gebäude zu überwachen und zu verringern. Zudem lässt sich ein Sauerstoffrecycling basierend auf der in der Luft festgestellten Kohlendioxidschwelle veranlassen. Die einfache und wirtschaftliche Installation bietet eine sichere Funkkommunikation, was die Überwachung der Raumluft zu einer effektiven und zuverlässigen Option für Hausverwalter macht.

Die vorausschauende Wartung ist ein weiterer Anwendungsfall, der eine Kostensenkung mit einer Steigerung der Effizienz verbindet. Durch LoRa-Funksensoren an mechanischen Systemen innerhalb einer Einrichtung lassen sich Temperatur, Schall, Stromverbrauch und weitere Eigenschaften überwachen. Durch die Platzierung der Sensoren an Lüftungsmotoren lassen sich diese Systeme während ihres Dauerbetriebs rund um die Uhr überwachen. Eine vom Analyse-Server gesendete Warnung in Echtzeit bietet Objektverwaltern die Möglichkeit, Wartungen zu planen oder einen Austausch der Einheit vorzubereiten, bei der sich eine frühzeitige Veränderung der Eigenschaften zeigt. Das Erkennen von Problemen, bevor ein Gerät ausfällt, hilft FMs, die Effizienz und Produktivität zu steigern, da sich Ausfall- und Wartungszeiten vermeiden oder verringern lassen.

Während vorbeugende Wartung routinemäßig in der gesamten Unternehmens- und öffentlichen Infrastruktur eingesetzt wird, hilft die vorausschauende Wartung mit LoRa, die Kosten- und Effizienzvorteile der neuesten IoT-Generation zu nutzen.

Anwendungsvielfalt erweitern

Täglich kommen neue Anwendungen hinzu, wobei die interessantesten LoRa-Installationen Standardgebäude in intelligente Gebäude (Smart Buildings) verwandeln. Mögliche Einsatzszenarien kann der FM größtenteils ermitteln. Dies können Anwendungen sein wie die präzise Messung des Energieverbrauchs und die Nachverfolgung von Assets sowie andere Sicherheits- und Schutzmaßnahmen, die Strömungs-/Durchflussüberwachung und Raumoptimierung.

Mit einem LoRaWAN-System lassen sich beispielsweise die Ressourcen von Gebäuden wie Unternehmen, Schulen und Krankenhäusern auf Basis der Belegung einzelner Räume überwachen und verwalten. Auch ein optimiertes intelligentes Verfahren bei Bränden lässt sich anhand eines dynamischen Evakuierungssystems einführen und die Sicherheit mit intelligenten Türschlössern als Teil eines LoRa-basierten Smart Buildings erhöhen. Die große Reichweite und die Geolokalisierung von LoRa ermöglicht es Hausverwaltern zudem, Personen und einzelne Mitarbeiter mit Hilfe von Armbändern zu verfolgen oder Ortungsgeräte zur Verfolgung mobiler Assets einzusetzen. Diese Sensoren können ohne zusätzlichen Stromverbrauch oder GPS zum Einsatz kommen.

Intelligente Gebäude in Smart Cities

Die Zukunft von Gebäuden in Smart Cities erfordert einen stärkeren Fokus auf den Einsatz von Ressourcen, was Auswirkungen auf die FMs öffentlicher und privater Einrichtungen haben wird. Jedes Unternehmen, das Wettbewerbsvorteile erzielen möchte, kann LoRaWAN in Betracht ziehen, um sein Leistungsversprechen für Kunden und Mitarbeiter zu verbessern.

Ein Aspekt bei der Entscheidung für ein LoRa-Netzwerk können darüber hinaus Installations- und Betriebskosten sein. Unabhängig davon, ob LoRaWAN als System in einem Neubau installiert oder in einer bestehenden Struktur nachgerüstet wird, kann die Technik aufgrund ihrer Reichweite, Kapazität und Sicherheit die Kosten senken. Die Flexibilität, das System mit einem Netzwerk ohne oder zu minimalen Kosten für die Datenübertragung zum und vom Cloud-basierten Server zu betreiben, trägt zu den Kostenüberlegungen bei, ebenso wie die Möglichkeit, auf einen Netzwerkbetreiber zu verzichten. OTA-Firmware-Updates (Over The Air) minimieren dabei die Kosten und verlängern die Nutzungsdauer von LoRa als Kommunikationsinfrastruktur.

Für Objektverwalter, die nicht ganz mit den Fähigkeiten der LoRa-Technik vertraut sind, kann die gemeinnützige LoRa Alliance weiteres Vertrauen schaffen. Mit 500 Unternehmen als Mitglieder arbeitet der Verband weltweit daran, privaten Firmen und Behörden dabei zu helfen, die Vorteile von LoRa nahezubringen. Die Ergebnisse zeigen sich anhand intelligenterer Unternehmen und Behörden, die effektiver in Smart Cities agieren können.

Marc Pegulu ist Vice President IoT der Produktgruppe „Wireless and Sensing“ von Semtech, www.semtech.com.