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Smarte Lösung zum Schutz vor Wasserschäden bei Rohrbruch

Susann Städter/photocase.com

Land unter: Nicht schnell genug erkannte Wasserrohrbrüche können schwerwiegende Schäden verursachen.

Die Digitalisierung eröffnet attraktive Nutzungsoptionen, z. B. das automatisierte Schließen von Absperrventilen bei einem Wasserrohrbruch. Der Beitrag stellt ein entsprechendes Monitoring-System vor und erläutert Funktionsweise und Vorteile der dafür genutzten LoRaWAN-Technologie.

Ein Wasserschaden in einer Sporthalle erzeugt massiven Verdruss, und das bei mehreren Parteien: Beim Eigner, der für die Sanierung oder Erneuerung des Schwingbodens und ggf. anderer in Mitleidenschaft gezogener Einrichtungsgegenstände und Geräte sorgen muss. Beim Versicherer, der den Schaden bezahlen soll. Und bei den Nutzern (z. B. Schulen und Sportvereine), die während der Behebung des Schadens auf die Nutzung der Sportstätte verzichten und Behelfslösungen organisieren müssen.

Um solche Szenarien zu vermeiden, hat die regio iT GmbH gemeinsam mit der ZENNER International GmbH & Co. KG ein auf Internet-of-Things (IoT)-Technologien basierendes Monitoring-System entwickelt, das im Fall eines Rohbruchs selbsttätig die Wasserzufuhr unterbindet. Die Lösung wurde bereits an mehreren Orten installiert und in Betrieb genommen, beispielsweise in einem Gemeinschaftspilotprojekt der Stadt Eschweiler, der regio iT GmbH und der Regionetz GmbH.

Automatisierte Prozesskette

Das Funktionsprinzip: Der im Gebäude installierte Wasserzähler ist per LoRaWAN-Funk mit dem Energiemonitoring-System „e2watch“ der regio iT verbunden. Für eine verschlüsselte und sichere Datenkommunikation sorgt die zwischengeschaltete IoT-Plattform „ELEMENT“ von ZENNER. Der Zähler überträgt in regelmäßigen Zeitabständen (z. B. alle 15 Minuten) die Durchflusswerte in das System e2watch, dort sind Grenzwerte für den Wasserverbrauch der Liegenschaft hinterlegt. Registriert die Software eine Verletzung der voreingestellten Toleranzwerte, so versendet e2watch per LoRaWAN automatisch einen Sperrbefehl an den Aktuator am Ventil und der Wasserfluss wird gestoppt. Ist die Situation vor Ort geklärt, kann das Ventil per Schaltbefehl aus dem Backendsystem wieder geöffnet werden – und das ohne Personaleinsatz vor Ort.

Durch diesen Automatismus können im Falle eines Defektes oder Rohrbruchs Wasserschäden schon im Ansatz unterbunden werden. Der Vorteil gegenüber SMS- oder Mail-basierten Alarmmeldungen: Die Störmeldungen werden vollautomatisch und direkt bearbeitet, ohne das z. B. Mitarbeiter zur Liegenschaft fahren und den Wasserfluss stoppen müssen. Kommunen senken durch die IoT-basierte Leckage-Prävention aber nicht nur das Schadensrisiko, sondern profitieren unter Umständen auch von reduzierten Versicherungsprämien. Die smarte Leckage-Prävention ist damit ein anschauliches und überzeugendes Beispiel, wie mithilfe der IoT-Technologie datenbasierte Mehrwerte und Nutzeneffekte realisiert werden können.

LoRaWAN – Funktechnik mit Vorteilen

Die LoRaWAN-Funktechnologie (Long Range Wide Area Network) ist ein offener Standard für die drahtlose Kommunikation zwischen batteriebetriebenen Objekten und nutzt in Europa den Frequenzbereich um 886 MHz. Im Stadtgebiet können mit einem Gateway Sendedistanzen von bis zu 4 km überbrückt werden, in ländlichen Gebieten sind es sogar bis zu 15 km. Dank guter Gebäudedurchdringung eignet sich die LoRaWAN-Technologie auch für Indoor-Anwendungen aller Art. Durch den geringen Stromverbrauch halten die Batterien der Endgeräte je nach Anwendung bis zu zehn Jahre, was die Wartungsintensität senkt. Über standardisierte Schnittstellen können Sensoren und Applikationen schnell und flexibel angebunden werden. Die Daten aus tausenden Objekten lassen sich so jederzeit, energiesparend, verschlüsselt und über lange Distanzen übertragen. Die Lösungsarchitektur besteht dabei grundsätzlich aus vier Ebenen:

  • Im Feld befinden sich Messgeräte und Sensoren mit funkfähigen Micro-Chips. Diese übertragen die Daten an die verbundenen LoRaWAN-Gateways. Sie können dank bidirektionaler Datenübertragung auch Informationen empfangen und mittels Steuerbefehlen integrierte Antriebselemente aktivieren.
  • Die Gateways lassen sich an geeigneten Stellen der Stadt platzieren und zu einem flächendeckenden LoRaWAN verbinden. Der Datenaustausch der Gateways mit dem Backend wird über klassische Kommunikationskanäle wie Ethernet oder GSM realisiert. Ein weiterer Kommunikationsweg führt über das Smart Meter Gateway (SMGW) intelligenter Messsysteme im Strombereich. Hierfür muss das LoRaWAN-Gateway mit einer Controllable-Local-Systems (CLS)-Software ausgestattet werden, damit es an der CLS-Schnittstelle des SMGW andocken kann.
  • In cloudbasierten Datenbanklösungen werden die eintreffenden Daten gespeichert und für die weitere Nutzung aufbereitet. Als Backendsysteme steht einerseits „ELEMENT“, die IoT-Plattform der ZENNER IoT Solutions GmbH für die nicht regulierten Applikationen wie z. B. Smart City-Anwendungen zur Verfügung; für SMGW-basierte, regulierte Anwendungen zudem die EMT-Plattform der ZENNER Hessware GmbH.
  • Am Ende der Kette stehen die smarten Anwendungen, z. B. in Form von Web-Applikationen wie „e2watch“.