IoT-Pilotprojekte
Im Hinblick auf die konsequente Weiternutzung der Plattform und des installierten IoT-Netzwerkes sind Pilotanwendungen in Zusammenarbeit mit gleich mehreren Stadtämtern angegangen worden.
Automatisierung der Grundwasserpegelmessungen (STEB)
Für den Stadtentwässerungsbetrieb (STEB) wurden zunächst zwei Pegelrohre mit Sensorik unterschiedlicher Hersteller bestückt und die Daten über das IoT-Netzwerk an die Plattform übermittelt. Nach der Evaluierungsphase sind dann in einer zweiten Ausbaustufe alle 42 Pegelrohre des STEB im Stadtgebiet mit Sensorik ausgestattet worden. Damit laufen die Messungen der Grundwasserpegelstände in zeitlich deutlich kürzeren Intervallen in das Kanalinformationssystem und von dort dann zum Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV). Diesem gegenüber besteht eine gesetzliche Meldepflicht, der man nun automatisiert nachkommen kann.
Erfolgte die Messung in der Vergangenheit lediglich zweimal Monatlich ergeben sich durch die nun viertelstündliche Erfassung der Pegelstände neue Erkenntnisse auch für den Umweltbereich.
Regenwasserabflussüberwachung auf Flachdächern kommunaler Gebäude (GMP)
Zur Vermeidung von Schäden an Flachdachkonstruktionen müssen die dortigen Regenwasserabflüsse regelmäßig gewartet und gereinigt werden. Trotzdem kann es zwischen den Wartungsintervallen kurzfristig zu Abflussverstopfung (etwa durch Laub) kommen. Daher wurde nun IoT-Sensorik installiert, die eine Pfützenbildung auf der Dachkonstruktion erkennen kann. Das Servicepersonal wird dann per E-Mail oder SMS informiert.
Zusätzlich ist der Zustand aller Sensoren in einer Kartendarstellung ersichtlich.
Im Bild dargestellt, sind die möglichen Sensorzustände aus einer Simulation. Zu den Zuständen grün (o.k.) und rot (Gefahr durch Pfützenbildung) kennzeichnet eine orangefarbene Umrandung, dass mittelfristig ein Batteriewechsel am Sensor erforderlich wird.
Besucherzahlerfassung im Maspernbad (Sportamt)
Nicht nur zu Pandemie-Zeiten kann es hilfreich sein, den Belegungszustand öffentlicher Einrichtungen zu kennen. In Zusammenarbeit mit dem Sportamt wurde entsprechende Sensorik (Radar-basiert) kurzfristig im Eingangsbereich des Maspernbades installiert und die Daten über das IoT-Netzwerk an die Plattform übermittelt.
Dort entsprechend ausgewertet, waren die aktuellen Belegungszahlen jederzeit online abrufbar. Die Realisierung über LORAWAN Sensoren ließ sich deutlich einfacher umsetzen, als ein Anschließen des proprietären Kassensystems.
Unterstützung Mikroklimatischer Messungen (Umweltamt)
Exemplarisch wurden zur möglichen Unterstützung mitkroklimatischer Untersuchungen Umweltsensoren zur Erfassung von Lufttemperatur und Luftfeuchte im Riemekeviertel sowie Weitere zur Erfassung der Wassertemperatur im Quellgebiet und im weiteren Verlauf der Pader ausgebracht. Der gemessene Temperaturgradient Wasser zu Luft gibt Aufschluss über die potentielle Energienutzung im Zusammenhang mit dem Wasser der Pader.
Als Nebeneffekt konnten hier wichtige Erfahrungen für die Ausbringung von IoT-Sensorik im Feld gesammelt werden. Siehe dazu auch Kapitel 5.1.1.
Die Umweltdaten aus dem Riemekeviertel werden mit Unterbrechung, verursacht durch die notwendige Umstellung von TTNv2 auf TTNv3, seit Mitte Dezember 2020 aufgezeichnet.
Umweltsensoren Pader
Umweltsensoren Riemekeviertel
Anschluss externer und Stadt-interner Datenquellen (Geodateninfrastruktur–GDI)
Für den Nachweis des generischen Charakters der Datenplattform sollten im Projektzeitraum möglichst viele Schnittstellen zu Datenquellen unterschiedlichster Ausprägung implementiert werden.
Neben der REST-Schnittstelle zur Übertragung der Parkraumdaten ermöglicht eine Weitere, ähnlich geartete Schnittstelle, die Übertragung von Energiedaten aus den Ortsnetzstationen des regionalen Energieversorgers Westfalen Weser.
Die intelligenten Baumbewässerungssysteme der Firma Awatree liefern Daten zunächst an einen Awatree-eigenen Server, der diese Systeme auch steuert. Über eine REST-Schnittstelle liefert dieser Server die Daten der fünf im Besitz der Stadt Paderborn befindlichen Systeme auch an die Datenplattform.
Das Verkehrserfassungssystemen der Firma RTB ist über eine MQTT-Schnittstelle angebunden. Momentan werden die Daten von mehr als 20 Mess-Stationen abonniert, empfangen und auf der Plattform historisiert.
Zum Nachweis der Möglichkeit der Verarbeitung von Daten aus stadtinternen Quellen, wurden exemplarisch die jeweils aktuellsten Einwohnerzahlen der Paderborner Stadtteile auf der Plattform historisiert und veröffentlicht. Der dahinterliegende Prozess sieht vereinfacht in etwa wie folgt aus.
Einwohnerdaten im Masterportal
Schließlich sei noch der Import und die Verarbeitung von Daten aus dem Use-Case “Bürgerzusammenarbeit“ erwähnt. Die Abfrage der Berichtsdaten erfolgt alle 24 Stunden über die vom Bürgerportal Sag’s Paderborn bereitgestellte Schnittstelle. Nach Umwandlung in das NGSIv2 OPEN 311 Datenmodell werden die Daten zur weiteren Verarbeitung auf der Plattform historisiert. Darauf aufbauend können dann beispielsweise Statistiken über die in den jeweiligen Kategorien offenen Meldungen erhoben werden, deren mittlere Bearbeitungszeit usw.