Möglichkeiten von LoRaWAN zur Hochwasserwarnung
LoRaWAN (Long Range WAN) ist ein Netzwerkprotokoll für lange Reichweiten. Es ermöglicht energieeffiziente Übertragung kleiner Datenpakete über große Reichweite in Richtung Internet
Die Architektur des LoRaWAN besteht aus
- Sensor (am Meßort)
- Gateway (in der Gegend, in der Regel auf einem Dach)
- Netzwerkserver (in einem Rechenzentrum)
- Applikation (ebenfalls in der Cloud)
Sensoren sind mit kleiner Rechenleistung und einem Funkmodul zur Übertragung der Daten ausgestattet. Datensätze von wenigen Dutzend bis hunderten Zeichen werden regelmäßig oder bei festgelegten Ereignissen an das Gateway übermittelt. Umgekehrt kann das Gateway wiederum Daten an die Sensoren übertragen, um z.B. Konfigurationsdaten zu ändern.
Die Daten werden von den Gateways über das Internet an einen Netzwerkserver weiter gesendet. Dieser übernimmt die geordnete Weiterleitung an die richtige Applikation, sowie die Ver- und Entschlüsselung.
LoRaWAN überträgt die Daten in Europa im lizenzfreien 868-MHz-Band. Je nach Lage sind Reichweiten bis zu 50 km möglich. Dieses Band kann auch Mauern durchdringen, so dass auch tiefer gelegene Gebäudeteile erreichbar sind. Die Reichweiten reduzieren sich dann jedoch stark.
Sensoren gibt es für alle erdenklichen Anwendungsfälle: Füllstände, Luftqualität, medizinische Überwachung, Parkplatzmanagement, intelligente Beleuchtung, Abfallmanagement, Wärmesensoren, Durch den geringen Strombedarf der Sensoren ist der Pflegeaufwand zu vernachlässigen. Die Betriebsdauer von einigen Jahren einer Batterie ist die Regel.
In Zusammenarbeit mit dem Kreis Mettmann und dem Bergisch-Rheinischem Wasserverband (BRW) konnten wir bisher vier Pegelsensoren in Betrieb nehmen:
An der Düssel bei Gruiten Grube 7
Am Deilbach Langenberg Bahnhof
Am Hardenberger Bach Langenfeld
An der Düssel nahe Neandertaler Museum
Hinzu kommen Gateways beim Neandertaler No. 1, in Wülfrath auf dem WIR-Haus und in Haan an privater Adresse.
Die Vorgeschichte
Nach der verheerenden Hochwasserkatastrophe Mitte Juli 2021 haben wir Freifunker uns entschlossen, diese Technologie für die Messung von Pegelständen an Flüssen und Bächen in unserer Umgebung zu testen. Ein großer Vorteil der Sensoren ist, dass sie unabhängig von Stromversorgung sind. Solange ein Gateway in Funkreichweite ist können die Daten empfangen werden.
Da wir nicht ungefragt Dinge an Brücken befestigten wollten und wir auch Vergleichswerte benötigen, haben wir uns die Unterstützung der Stabsstelle Digitalisierung des Kreises, des Bergisch-Rheinischen Wasserverbandes (BRW) und der Unteren Wasserbehörde geholt. Das Interesse an LoRaWAN beruhte auf Gegenseitigkeit. Bei einem Treffen an “Grube 7”, unserem ersten Standort, waren wir 12 Menschen aus den verschiedenen Kompetenzbereichen.
Der Standort ist für eine vergleichende Messung ideal, denn hier sind auch die üblichen Sensoren der Wasserbehörde installiert.
Ergebnisse
Wo es möglich ist haben wir die Daten unserer Sensoren mit denen des BRW abgeglichen und eine erstaunliche Übereinstimmung festgestellt. Wir konnten klar darstellen, dass mit wenig Mitteln beachtliche Ergebnisse erzielt werden können. Da wir ein kleiner Verein mit ausschließlich ehrenamtlichen Mitarbeitern sind, betrachten wir dieses Projekt als abgeschlossen. Natürlich bleiben wir mit den Behörden in Kontakt.
Nächste Schritte für uns sind weitere Gateways aufzubauen und auch andere Sensoren zu testen. Sensoren für Feinstaub, Bodenfeuchte, Parkplatzbelegung und viele mehr sind denkbar. Allein es fehlt uns an finanziellen Mitteln und auch Menschen, die uns unterstützen möchten.
Wie geht es weiter?
Natürlich können wir als kleiner Verein den Ausbau von weiteren Pegelsensoren weder selbst finanzieren, noch die Installation plus der Beantragung der erforderlichen Genehmigung zur Installation übernehmen. Wir bleiben in Kontakt mit Verband und Behörde.
In jedem Falle würde es uns freuen, wenn aus dieser Initiative ein Mehrwert für die Gesellschaft entsteht. Konkret hier eine öffentlich zugängliche Sicht auf Pegelstände. Bei der Vielfalt der Sensoren und der Technologie LoRaWAN ist da noch Vieles mehr denkbar.
Gerne nehmen wir Spenden über Betterplace.org entgegen. Jeder Euro hilft uns dieses sinnvolle Projekt weiter auszubauen.