Funktechnologie mit Mehrwert
Long Range Wide Area Network für Smart Cities
Ursprünglich für das Internet of Things (IoT) entwickelt, wird die Funktechnologie Lorawan - kurz für Long Range Wide Area Network - zunehmend auch von Städten, Kommunen, Liegenschaftsverwaltern und Energieversorgern vorangetrieben. Auch in Smart Cities spielt sie eine wichtige Rolle. Als Alternative zu anderen Funksystemen bietet sich Lorawan vor allem dort als leistungsstarke Lösung an, wo große Reichweiten und hohe Wirtschaftlichkeit wesentlich sind.
Bild: ©Blue Planet Studio/stock.adobe.com

Längst hat Lorawan sein Potenzial über das IoT hinaus unter Beweis gestellt. In Abhängigkeit von den konkreten Rahmenbedingungen erlaubt die energieeffiziente Funktechnologie dank einer hohen Reichweite das Senden von Daten über mehrere Kilometer hinweg. Zusätzlich zeichnet sie sich durch eine Durchdringung in Gebäuden aus und kommt deshalb mit einer geringen Zahl an Gateways aus. Auch die weiteren Vorzüge der jenseits des IoT noch recht jungen Funktechnologie tragen dazu bei, dass die Nachfrage nach Lorawan steigt. So reduzieren die geringe Anzahl an erforderlichen Gateways und der Einsatz batterieversorgter Sensoren den Verkabelungsaufwand bei der Installation und schaffen Voraussetzungen für die Integration auch in Bestandsobjekten. Aufgrund des geringen Energiebedarfs von Lorawan-Geräten beträgt die Batterielebensdauer der Sensoren bis zu 10 Jahre. Die Anwendungsbereiche der Funktechnologie in Gebäudeautomation und Monitoring sind vielseitig. Insbesondere für weniger zeitkritische Anwendungen wie Temperatur- oder Feuchtigkeitsmessungen ist Lorawan jedoch eine leistungsstarke Lösung. Aus Betreibersicht überzeugend sind die Einhaltung hoher Sicherheitsstandards durch eine doppelt verschlüsselte Datenübertragung sowie die Möglichkeit zur europaweiten Nutzung ohne Anfallen von Lizenzkosten.

Lorawan im Überblick

Ein Lorawan-Netzwerk besteht im Regelfall aus drei Komponenten: Endgeräten – in der Gebäudeautomation meist Sensoren -, Gateways zum Empfangen und Übermitteln der Messwerte sowie einem Netzwerkserver, der zwecks Weiterverarbeitung und Visualisierung mit den Daten gespeist wird. Dabei bezeichnet ‚Lora‘ die für die Datenübertragung eingesetzte Funktechnologie, das heißt die grundsätzliche Funktionsweise der Kommunikation. Für reibungslose Abläufe sorgt ein spezielles Modulationsverfahren zur Informationsübermittlung, das vor Störungen – so z.B. Überlagerungen durch zeitgleich sendende Sensoren – schützt. ‚Lorawan‘ hingegen beschreibt den eigentlichen Netzwerkaufbau sowie das Protokoll, das zur Gewährleistung einer einheitlichen Kommunikation der Netzwerkteilnehmer eingesetzt wird. Auf diese Weise stellt Lorawan den herstellerübergreifenden Einsatz von Lösungen innerhalb eines Netzwerks bzw. über verschiedene Netzwerke hinweg sicher und erlaubt zudem die Einbindung neuer Lösungen in vorhandene Netzwerke.

Multi-Kompaktsensor von Thermokon zur Erfassung von Temperatur, rel. Feuchte, Bewegung und Helligkeit
Multi-Kompaktsensor von Thermokon zur Erfassung von Temperatur, rel. Feuchte, Bewegung und HelligkeitBild: Thermokon Sensortechnik GmbH

Attraktiv durch hohe Kosteneffizienz

Aus Sicht von Gebäudeeigentümern und -betreibern attraktiv ist die hohe Kosteneffizienz von Lorawan. Mithilfe von meist wenigen Gateways erlaubt Lorawan den wirtschaftlichen Aufbau eines eigenen Netzwerks. Alternativ kann sich die Nutzung offener Netzwerke anbieten, wie sie u.a. vom Community Netzwerk des The Things Network (TTN) durch den europaweiten Aufbau von Netzwerken in Ballungsgebieten angeboten werden. Gerade in Städten ermöglicht dies oftmals einen vollständigen Verzicht auf die Anschaffung und Installation eigener Gateways. Von der großen Reichweite und hohen Durchdringung profitieren zunehmend die unterschiedlichsten Anwender. Mit weltweit agierenden Konzernen wie IBM, Google, Amazon, Orange, Cisco oder Microsoft gilt die LoRa-Alliance als eine der am stärksten wachsenden non-profit Organisationen im Bereich der IoT-Technologien. Auch Städte, Kommunen, Liegenschaftsverwalter und Energieversorger entdecken ständig neue Einsatzmöglichkeiten und treiben die Nutzung dieser Technologie in der Gebäudeautomation und im öffentlichen Raum voran. Selbst die Landwirtschaft macht sich die Vorzüge von Lorawan zunutze, z.B. zur Optimierung der Bewässerung durch Erfassen der Bodenfeuchte.

Lorawan-Sensorik

Das Unternehmen Thermokon Sensortechnik unterstützt daher die Aufwertung intelligenter Gebäude mithilfe von Lorawan durch eine Vielzahl leistungsstarker Lösungen. Als einer der ersten Anbieter hat das weltweit aktive Unternehmen sein auf energieeffiziente Gebäude ausgelegtes Portfolio um diverse Lorawan-Lösungen erweitert. Auf Basis der Sensortechnik von Thermokon entwickelt, sind die Lorawan-Geräte und -Gateways maßgeschneidert für die Anforderungen der Gebäudeautomation und decken unterschiedlichste Funktionalitäten ab – von der Messung von Temperatur und Luftfeuchte über die Erfassung der Raumluftqualität bis zur Kondensationsüberwachung. Dabei können Gebäudebetreiber flexibel zwischen batterieversorgten und kabelgebundenen Sensoren mit analogen Signalausgängen und Lorawan-Option wählen. Zusätzliche Vorteile sind eine 5-Jahres-Garantie auf sämtliche Produkte sowie Flexibilität durch die fortlaufende Erweiterung des Portfolios.

Kostentransparenz leicht gemacht

Dass Lorawan weltweit starken Zuspruch findet, liegt in den vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und Chancen dieser in der Gebäudeautomation noch recht jungen Technologie begründet. So bietet bietet sie nicht nur Einsparpotenziale durch die geringen Kosten für den Netzwerkaufbau, sondern sie leistet darüber hinaus einen maßgeblichen Beitrag zur kosteneffizienten Nutzung von Gebäuden. Da rund 80 Prozent der gesamten Gebäudekosten auf die Betriebsphase entfallen, ist dies insbesondere bei älteren Bestandsbauten ein Faktor. Gerade hier können Lorawan-Netzwerke spürbar zur Kostensenkung beitragen.

Umfangreiche Anwendungsbereiche

Einer der wichtigsten Anwendungsbereiche ist das Monitoring. Neben der Erfassung und Überwachung von Messwerten leistet dieses auch bei der Zustandsüberwachung von z.B. Fenstern oder Leckagen wertvolle Dienste. Hohen Stellenwert hat in jüngster Zeit zudem speziell in stark frequentierten Gebäuden – so z.B. Schulen oder Kindergärten – das Thema Indoor-Air-Quality erhalten. Hier schaffen Lorawan-fähige CO2-Ampeln mit zusätzlicher Messung der Temperatur und relativen Luftfeuchte die Voraussetzungen zur kontinuierlichen Erfassung der Raumluftbedingungen. Auch Energieeffizienz-Berater können sich die Vorzüge von Lorawan bei ihrer Arbeit zunutze machen, indem sie zur temporären Überwachung von Gebäuden auf portable, batteriebetriebene Lösungen setzen. Ein weiterer Einsatzzweck gewinnt in Smart Cities und Smart Buildings zunehmend an Bedeutung: das Desk Sharing, unterstützt durch optische Sensoren unter den Schreibtischen, die die Nutzung eines Arbeitsplatzes via Gateway an die Zentrale melden. Zu Kostensenkungen kann Lorawan nicht zuletzt im Facility Management beitragen. Hier ermöglicht die Funktechnologie die Optimierung von Predictive Maintenance durch fortlaufende Überwachung von z.B. Anlagen oder Filtern. Konkret bedeutet das: Der Vor-Ort-Besuch durch das Servicepersonal ist nicht länger in regelmäßigen Intervallen erforderlich, sondern wird kosteneffizient und in Abhängigkeit vom tatsächlichen Bedarf eingeplant. Komplett verzichtbar wird zudem der Einsatz von Servicekräften zum manuellen Ablesen von Zählern.

Autor | Marco Dietz, Produktmanager, Thermokon Sensortechnik GmbH

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Bild: ©Blue Planet Studio/stock.adobe.com

Längst hat Lorawan sein Potenzial über das IoT hinaus unter Beweis gestellt. In Abhängigkeit von den konkreten Rahmenbedingungen erlaubt die energieeffiziente Funktechnologie dank einer hohen Reichweite das Senden von Daten über mehrere Kilometer hinweg. Zusätzlich zeichnet sie sich durch eine Durchdringung in Gebäuden aus und kommt deshalb mit einer geringen Zahl an Gateways aus. Auch die weiteren Vorzüge der jenseits des IoT noch recht jungen Funktechnologie tragen dazu bei, dass die Nachfrage nach Lorawan steigt. So reduzieren die geringe Anzahl an erforderlichen Gateways und der Einsatz batterieversorgter Sensoren den Verkabelungsaufwand bei der Installation und schaffen Voraussetzungen für die Integration auch in Bestandsobjekten. Aufgrund des geringen Energiebedarfs von Lorawan-Geräten beträgt die Batterielebensdauer der Sensoren bis zu 10 Jahre. Die Anwendungsbereiche der Funktechnologie in Gebäudeautomation und Monitoring sind vielseitig. Insbesondere für weniger zeitkritische Anwendungen wie Temperatur- oder Feuchtigkeitsmessungen ist Lorawan jedoch eine leistungsstarke Lösung. Aus Betreibersicht überzeugend sind die Einhaltung hoher Sicherheitsstandards durch eine doppelt verschlüsselte Datenübertragung sowie die Möglichkeit zur europaweiten Nutzung ohne Anfallen von Lizenzkosten.

Lorawan im Überblick

Ein Lorawan-Netzwerk besteht im Regelfall aus drei Komponenten: Endgeräten – in der Gebäudeautomation meist Sensoren -, Gateways zum Empfangen und Übermitteln der Messwerte sowie einem Netzwerkserver, der zwecks Weiterverarbeitung und Visualisierung mit den Daten gespeist wird. Dabei bezeichnet ‚Lora‘ die für die Datenübertragung eingesetzte Funktechnologie, das heißt die grundsätzliche Funktionsweise der Kommunikation. Für reibungslose Abläufe sorgt ein spezielles Modulationsverfahren zur Informationsübermittlung, das vor Störungen – so z.B. Überlagerungen durch zeitgleich sendende Sensoren – schützt. ‚Lorawan‘ hingegen beschreibt den eigentlichen Netzwerkaufbau sowie das Protokoll, das zur Gewährleistung einer einheitlichen Kommunikation der Netzwerkteilnehmer eingesetzt wird. Auf diese Weise stellt Lorawan den herstellerübergreifenden Einsatz von Lösungen innerhalb eines Netzwerks bzw. über verschiedene Netzwerke hinweg sicher und erlaubt zudem die Einbindung neuer Lösungen in vorhandene Netzwerke.

Multi-Kompaktsensor von Thermokon zur Erfassung von Temperatur, rel. Feuchte, Bewegung und Helligkeit
Multi-Kompaktsensor von Thermokon zur Erfassung von Temperatur, rel. Feuchte, Bewegung und HelligkeitBild: Thermokon Sensortechnik GmbH

Attraktiv durch hohe Kosteneffizienz

Aus Sicht von Gebäudeeigentümern und -betreibern attraktiv ist die hohe Kosteneffizienz von Lorawan. Mithilfe von meist wenigen Gateways erlaubt Lorawan den wirtschaftlichen Aufbau eines eigenen Netzwerks. Alternativ kann sich die Nutzung offener Netzwerke anbieten, wie sie u.a. vom Community Netzwerk des The Things Network (TTN) durch den europaweiten Aufbau von Netzwerken in Ballungsgebieten angeboten werden. Gerade in Städten ermöglicht dies oftmals einen vollständigen Verzicht auf die Anschaffung und Installation eigener Gateways. Von der großen Reichweite und hohen Durchdringung profitieren zunehmend die unterschiedlichsten Anwender. Mit weltweit agierenden Konzernen wie IBM, Google, Amazon, Orange, Cisco oder Microsoft gilt die LoRa-Alliance als eine der am stärksten wachsenden non-profit Organisationen im Bereich der IoT-Technologien. Auch Städte, Kommunen, Liegenschaftsverwalter und Energieversorger entdecken ständig neue Einsatzmöglichkeiten und treiben die Nutzung dieser Technologie in der Gebäudeautomation und im öffentlichen Raum voran. Selbst die Landwirtschaft macht sich die Vorzüge von Lorawan zunutze, z.B. zur Optimierung der Bewässerung durch Erfassen der Bodenfeuchte.

Lorawan-Sensorik

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Kostentransparenz leicht gemacht

Dass Lorawan weltweit starken Zuspruch findet, liegt in den vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und Chancen dieser in der Gebäudeautomation noch recht jungen Technologie begründet. So bietet bietet sie nicht nur Einsparpotenziale durch die geringen Kosten für den Netzwerkaufbau, sondern sie leistet darüber hinaus einen maßgeblichen Beitrag zur kosteneffizienten Nutzung von Gebäuden. Da rund 80 Prozent der gesamten Gebäudekosten auf die Betriebsphase entfallen, ist dies insbesondere bei älteren Bestandsbauten ein Faktor. Gerade hier können Lorawan-Netzwerke spürbar zur Kostensenkung beitragen.

Umfangreiche Anwendungsbereiche

Einer der wichtigsten Anwendungsbereiche ist das Monitoring. Neben der Erfassung und Überwachung von Messwerten leistet dieses auch bei der Zustandsüberwachung von z.B. Fenstern oder Leckagen wertvolle Dienste. Hohen Stellenwert hat in jüngster Zeit zudem speziell in stark frequentierten Gebäuden – so z.B. Schulen oder Kindergärten – das Thema Indoor-Air-Quality erhalten. Hier schaffen Lorawan-fähige CO2-Ampeln mit zusätzlicher Messung der Temperatur und relativen Luftfeuchte die Voraussetzungen zur kontinuierlichen Erfassung der Raumluftbedingungen. Auch Energieeffizienz-Berater können sich die Vorzüge von Lorawan bei ihrer Arbeit zunutze machen, indem sie zur temporären Überwachung von Gebäuden auf portable, batteriebetriebene Lösungen setzen. Ein weiterer Einsatzzweck gewinnt in Smart Cities und Smart Buildings zunehmend an Bedeutung: das Desk Sharing, unterstützt durch optische Sensoren unter den Schreibtischen, die die Nutzung eines Arbeitsplatzes via Gateway an die Zentrale melden. Zu Kostensenkungen kann Lorawan nicht zuletzt im Facility Management beitragen. Hier ermöglicht die Funktechnologie die Optimierung von Predictive Maintenance durch fortlaufende Überwachung von z.B. Anlagen oder Filtern. Konkret bedeutet das: Der Vor-Ort-Besuch durch das Servicepersonal ist nicht länger in regelmäßigen Intervallen erforderlich, sondern wird kosteneffizient und in Abhängigkeit vom tatsächlichen Bedarf eingeplant. Komplett verzichtbar wird zudem der Einsatz von Servicekräften zum manuellen Ablesen von Zählern.

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