07.03.2024 166

LoRaWAN®: Technologie für Fernablesung und Abrechnung bei Gas- und Wasserversorgung

Die LPWAN-Technologie findet zunehmend Verwendung in der Infrastruktur intelligenter Städte (Smart Cities), unter anderem bei der Erfassung der Zählerstände durch Versorgungsunternehmen. In diesem Artikel befassen wir uns mit verschiedenen IoT-Lösungen für Gas- und Wasserversorgung, bei denen das Protokoll für drahtlose Datenübertragung LoRaWAN® zum Einsatz kommt.

Internet der Dinge

Technologien der drahtlosen Kommunikation haben die Möglichkeit eröffnet, verschiedene Geräte und Anlagen aus der Entfernung zu steuern. Durch die Ausstattung elektronischer Geräte mit speziellen Sensoren und deren Anbindung an Funknetzwerke ist es möglich, ein System zu schaffen, das ohne menschliche Eingriffe arbeitet. Solche Geräte und Systeme werden als smart bzw. intelligent bezeichnet, sie werden unter dem Begriff Internet der Dinge (Internet of Things oder kurz IoT) zusammengefasst.

Was sind LoRaWAN® Netzwerke?

Wi-Fi und WLAN Netzwerke werden sehr häufig zur Übertragung großer Datenpakete über kurze Entfernungen verwendet, beispielsweise innerhalb eines Büros oder einer Wohnung. Diese Technologie ist jedoch weniger geeignet für die Übertragung kleiner Datenmengen über lange Entfernungen, wie es bei intelligenten IoT-Geräten in der Regel der Fall ist. WLAN-Netzwerke erfordern auch einen höheren Stromverbrauch sowie zusätzliche Investitionen in den Netzausbau.

Angesichts dessen werden in IoT-Anwendungsgebieten andere Technologien verwendet, so ist es bei der automatischen Zählerablesung LPWAN (Low-power Wide-area Network). Es handelt sich dabei um ein energieeffizientes Netzwerk, innerhalb dessen Daten über weite Entfernungen übertragen werden. Der in Deutschland bekannteste Vertreter dieser Technologie ist LoRaWAN®. LoRaWAN®-Funknetze können Gebiete von bis zu 15 km bei minimalem Energiebedarf für den Datentransport abdecken.

LoRaWAN® wird erfolgreich bei Anwendungen im Internet der Dinge eingesetzt, wobei die Daten mithilfe dieses speziell für solche Fälle entwickelten Protokolls übermittelt werden. Aufgrund des geringen Strombedarfs bietet es sich besonders für kleine batteriebetriebene Geräte wie Sensoren und Funkmodule an, die man zum Beispiel an Wasser-, Strom-, Heizungs- und Gaszählern anbringen kann. Diese werden dann Teil des gemeinsamen LoRaWAN®-Netzwerks, in dem die automatische Übertragung von Zählerständen in einem einzelnen Haus oder sogar in einer ganzen Stadt erfolgt.

LoRaWAN®: Ablesung der Gas- und Wasserzähler per Funk

Datenübertragung in Netzwerken mit geringem Strombedarf erfolgt wie folgt:

Smart Meter (intelligente Messsysteme). Das können sowohl  intelligente Wasserzähler oder Gaszähler als auch separate Funkmodule sein, die an herkömmliche digitale oder analoge Zähler angebracht werden. Ein Beispiel dafür sind die Jooby Funkmodule. Je nach Art des Funkmoduls verwenden diese Geräte verschiedene IoT-Sensoren zur Ablesung von Gas- oder Wasserzählern.

Jooby Funkmodule für Gaszähler sind mit einem integrierten Magnetfeldsensor ausgestattet, der die Anzahl der Umdrehungen des Flügelrads erfasst. Bei Wasserzählern werden zur Ablesung der Zählerstände optische Sensoren eingesetzt, die die Umdrehungen des Zeigers erfassen (nach jeder vollen Umdrehung erzeugt der Sensor einen Impuls).

Intelligente Geräte können mithilfe einer mobilen App konfiguriert werden, wobei das gewünschte Intervall der Datenübertragung sofort festgelegt werden kann (z.B. einmal täglich). Das Funkmodul sendet dann die aufgezeichneten Daten zu bestimmten Tageszeiten an die Basisstation (Gateway).

Basisstation (Gateway). Dieses Gerät empfängt Daten von einer Vielzahl von Funkmodulen und leitet sie an einen Server weiter. Je nach Häufigkeit der Datenübertragung können bis zu mehreren Hundert Funkmodule an ein einzelnes Gateway angeschlossen werden.

Server. Einmal am Server angekommen, werden die Daten von der Software verarbeitet und stehen dann dem Versorgungs- bzw. Dienstleistungsunternehmen in Form von praktischen Berichten zur Verfügung.

Vorteile der LoRaWAN® Technologie

Wie bereits erwähnt, eignet sich LoRaWAN®-Funknetze besonders gut für die Intervallübertragung kleiner Datenpakete. Durch die geringe Übertragungsrate sowie die Eigenschaften dieser Technologie entstehen folgende Vorteile:

  • Hohe Durchdringungskraft. Die Endgeräte können an dicht bebauten Orten platziert werden, darunter auch in Kellern. Das ist besonders wichtig, wenn es um die Erfassung von Ressourcen in städtischen Gebieten und/oder in Privathaushalten geht.
  • Keine Lizenz für Funkübertragung. Datenübertragungen in LoRaWAN®-Funknetzen erfolgen in Frequenzbereichen, für die keine Lizenz erforderlich ist.
  • Lange Batterielebensdauer. Batteriebetriebene Geräte können bis zu 10 Jahre lang ohne Batteriewechsel arbeiten.
  • Große Reichweite der Übertragung. Das LoRaWAN®-Protokoll ermöglicht die Datenübertragung über eine Entfernung von bis zu 15 km (abhängig von der Art des Geländes und der Bebauung).
  • Kontrolle über Geräte. Versorger bzw. Dienstleister können aus der Ferne den Batteriestand erfahren oder über die unbefugte Entfernung eines Funkmoduls benachrichtigt werden.

Ablesung der Zählerstände mit LoRaWAN®: Wie es funktioniert

Dank Fernablesung mithilfe der LoRaWAN®-Technologie können Versorgungsunternehmen:

  • Zählerstände viel einfacher und schneller erfassen
  • genau Informationen über den Verbrauch automatisch bekommen
  • Abrechnung beschleunigen und optimieren

Durch die Installation intelligenter Geräte zur Zählerfernauslesung können Anbieter jederzeit genaue Verbrauchsdaten erhalten. Dazu müssen sie weder einen Ablesedienst mit der persönlichen Kontrolle der Zählerstände beauftragen noch die Verbraucher*innen selbst um die Mitteilung der Zählerstände bitten. Außerdem werden bei der automatischen Erfassung der Zählerstände aus der Ferne menschliche Fehler ausgeschlossen. Die zeitnahe Übermittlung von genauen Verbrauchsdaten wird durch die LoRaWAN®-Technologie gewährleistet.

Darüber hinaus haben intelligente Messsysteme den Vorteil, dass der Wasserversorger im Falle einer Leckage im System informiert wird und in der Lage ist, sofort Maßnahmen zu ergreifen. Intelligente IoT-Sensoren signalisieren auch einen Druckabfall, eine Verstopfung und andere Störungen.

Ein weiterer Vorteil der Funkmodule besteht darin, dass der Versorger automatisch über Fremdeingriffe und Manipulationsversuche benachrichtigt wird. Wenn beispielsweise ein Magnet verwendet wird, um den Zähler langsam laufen zu lassen oder zu stoppen, erscheint sofort eine Warnung darüber innerhalb der Software, so dass man rechtzeitig Maßnahmen ergreifen und den Diebstahl von Ressourcen verhindern kann.

Seit 2016 bietet Jooby Lösungen zur intelligenten Gas- und Wassermessung auf Basis der LoRaWAN®-Technologie für Bauträger, Versorgungsunternehmen und System-Integratoren an. In den vergangenen acht Jahren hat das Jooby-Team viele erfolgreiche Projekte umgesetzt. Dazu gehören die Einrichtung von drahtlosen Kommunikationssystemen und die Bereitstellung von Smart Meter zur Verbrauchserfassung in einem modernen, praktischen System der IoT-Datenanalyse. Nähere Informationen zu diesen Anwendungsfällen und darüber, wie unsere Kunden die Verbrauchserfassung mithilfe der LoRaWAN®-Technologie optimieren konnten, finden Sie auf der Website von Jooby.

Automatische Fernablesung mithilfe der LoRaWAN®-Technologie bietet den Versorgern die Möglichkeit, die Verbrauchserfassung zu optimieren, Fehler bei der Abrechnung zu vermeiden und ständigen Zugriff auf aktuelle Daten zu haben.

IoT-Anwendungen für Zählerablesung und Abrechnung machen die Verbrauchserfassung einfach und bequem. Möglichkeiten der Softwareanwendungen, insbesondere von Jooby Dashboard, erhöhen die Geschwindigkeit bei der Erstellung von Berichten und bei der Abrechnung. Durch die Implementierung von Cloud-Konnektivität für Gas- und Wasserversorger und durch den Einsatz intelligenter Messgeräte sparen Unternehmen Geld, indem die Betriebskosten beim Energiemanagement reduziert und Lecks sowie Diebstähle schnell identifiziert werden.

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