Pegelmessung mit LoRaWAN

Möglichkeiten von LoRaWAN zur Hochwasserwarnung

LoRaWAN (Long Range WAN) ist ein Netzwerkprotokoll für lange Reichweiten. Es ermöglicht energieeffiziente Übertragung kleiner Datenpakete über große Reichweiten 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 oder Hundert Zeichen werden in regelmäßig oder bei festgelegten Ereignissen an das Gateway übermittelt. Umgekehrt kann Gateway kann wiederum Daten an die Sensoren übertragen, um z.B. Konfigurationsdaten zu ändern.

Die Daten werden von den Gateways weitergeschickt an einen Netzwerkserver. 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.

Der Pegelsensor wird im selbstgedrucktem Gehäuse installiert
Aufgebautes LoRaWAN Gateway

Unsere Gedanken

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.

Hier soll der erste Pegelsensor angebracht werden

Der Standort ist für eine vergleichende Messung ideal, denn hier sind auch die üblichen Sensoren der Wasserbehörde installiert.

Der Pegelsensor wird an der Brücke befestigt.

Ergebnisse

Der bisher eingerichtete Pegelsensoren bei Grube 7. Zur Visualisierung geben wir die Daten an openSenseMap. Das Bild ist zu seinem Standort verlinkt.

Anklicken wechselt zu den Daten auf openSenseMap

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.