Wie kann IoT-Technologie dabei helfen, Veränderungen an einer instabilen Steilküste frühzeitig zu erkennen? An der Südküste Englands wird ein Netzwerk aus LoRaWAN-Sensoren eingesetzt, um die Bedingungen rund um eine Küstenklippe kontinuierlich zu überwachen. Eine wichtige Rolle spielt dabei der SenseCAP S2120 8-in-1 LoRaWAN Weather Sensor von Seeed Studio, der die lokalen Wetterbedingungen direkt vor Ort erfasst.
Dieses Praxisbeispiel zeigt, wie sich LoRaWAN, Sensortechnologie und Echtzeitdaten für die Umweltüberwachung und die Überwachung von Infrastruktur kombinieren lassen.
Dieses Praxisbeispiel basiert auf einem von Seeed Studio veröffentlichten Projekt, das in Zusammenarbeit mit dem IoT-Spezialisten Thingitude durchgeführt wurde.
Von regelmäßigen Kontrollen zur kontinuierlichen Überwachung
An der englischen Südküste befindet sich ein Wohngebiet in unmittelbarer Nähe einer steilen Küstenklippe. Nach einer Phase starker Regenfälle stürzte 2024 ein Teil der Klippe ein. Daraufhin entstand aus der lokalen Gemeinschaft heraus das HASTE-Projekt. Ziel ist es, die Stabilität der Klippe besser zu verstehen und mögliche Risiken frühzeitiger zu erkennen.
Gemeinsam mit Thingitude und weiteren Partnern wurde ein Überwachungssystem entwickelt, das nicht nur auf regelmäßige geologische Untersuchungen angewiesen ist, sondern das ganze Jahr über aktuelle Messdaten erfasst.
LoRaWAN-Sensoren erfassen die Umgebungsbedingungen
An verschiedenen Stellen rund um die Klippe wurden Sensoren installiert, die Faktoren messen, welche die Stabilität des Untergrunds beeinflussen können. Zur Erfassung kleiner Bodenbewegungen werden Neigungssensoren (Tilt-Sensoren) eingesetzt. Zusätzlich überwachen Wasserdrucksensoren Veränderungen des Grundwasserspiegels, während Bodenfeuchtesensoren die Feuchtigkeit des Bodens in unterschiedlichen Tiefen messen.
Zur Erfassung der lokalen Wetterbedingungen wird der SenseCAP S2120 von Seeed Studio eingesetzt. Dieser 8-in-1-LoRaWAN-Wettersensor erfasst unter anderem Niederschlag, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Luftdruck.
Besonders wertvoll ist die Kombination dieser Messdaten. Starke Regenfälle können beispielsweise mit Veränderungen der Bodenfeuchtigkeit und des Grundwasserspiegels einhergehen. Durch die kontinuierliche gemeinsame Betrachtung der Wetterbedingungen und der Bodenverhältnisse entsteht ein umfassenderes Bild der Vorgänge rund um die Klippe.
Die Sensoren übertragen ihre Daten über ein lokales LoRaWAN-Netzwerk an eine Cloud-Plattform. Dank seiner großen Kommunikationsreichweite und seines geringen Energieverbrauchs eignet sich LoRaWAN besonders für diese Anwendung. So können Sensoren auch an schwer zugänglichen Standorten über lange Zeiträume betrieben werden.
Von Sensordaten zum digitalen Abbild der Klippe
Die erfassten Sensordaten werden mit bestehenden und neuen geologischen Untersuchungen kombiniert. Auf dieser Grundlage entsteht ein digitaler Zwilling der Klippe: ein digitales Modell, das Einblicke in das Verhalten der Klippe unter verschiedenen Bedingungen ermöglicht.
Mit zunehmender Datenmenge lassen sich Zusammenhänge zwischen Niederschlag, Grundwasser und Bodenbewegungen genauer untersuchen. Darüber hinaus kann das System Warnmeldungen ausgeben, wenn Veränderungen erkannt werden, die auf ein erhöhtes Risiko hindeuten könnten.
Damit liefert die Technologie nicht nur aktuelle Messwerte, sondern auch Informationen, die bei der Bewertung und Planung zukünftiger Stabilisierungsmaßnahmen helfen können.
Die Rolle des Seeed Studio SenseCAP S2120
Innerhalb des Projekts liefert der SenseCAP S2120 lokale Wetterdaten. Statt sich ausschließlich auf die Daten regionaler Wetterstationen zu verlassen, werden die Wetterbedingungen direkt an der Klippe gemessen.
Dies ist insbesondere beim Niederschlag relevant. Lokale Niederschlagsmengen können von regionalen Messwerten abweichen, während Regen die Bodensättigung und den Grundwasserspiegel unmittelbar beeinflussen kann.
Der SenseCAP S2120 wurde für die langfristige Überwachung im Außenbereich entwickelt und vereint mehrere Wettersensoren mit LoRaWAN-Konnektivität in einer einzigen Lösung. Sein geringer Energieverbrauch und seine wetterbeständige Konstruktion machen ihn für Anwendungen geeignet, bei denen Umweltdaten über längere Zeiträume aus der Ferne erfasst werden müssen.
LoRaWAN in der Praxis
Das Projekt befindet sich noch in einer frühen Phase. Derzeit werden weitere Daten gesammelt, um die Entwicklungen über einen längeren Zeitraum bewerten zu können. Dennoch zeigt die Anwendung bereits, wie LoRaWAN-Sensoren eingesetzt werden können, um verschiedene Umweltfaktoren kontinuierlich aus der Ferne zu überwachen.
Nicht nur in Küstengebieten, sondern beispielsweise auch in den Bereichen Smart Agriculture, Umweltüberwachung und Infrastrukturüberwachung lässt sich dieselbe Technologie nutzen, um lokale Bedingungen besser zu erfassen.
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