Langzeitüberwachung der Raum-Zeit-Dynamik in Entwässerungssystemen mittels Niedrigenergiefunk. Ein Feldexperiment im Großmaßstab.

Abstract

Obgleich heute mittels Regenradar und hochauflösender Fernerkundung zunehmend effizienter Niederschlags- und Landnutzungsdaten akquiriert werden, ist es immer noch schwierig, eine hydrologische Überwachung für Entwässerungssysteme mit hinreichender Informationsdichte und -konsistenz zu realisieren. Ob und inwieweit die Technologie des Niedrigenergiefunks (LPWAN) - als Kommunikationsgrundlage aus dem Internet-der-Dinge (IoT) bekannt - das Potenzial hat, diese Lücke zu schließen, diskutieren wir in diesem Beitrag. Grundlage dafür sind unsere Erfahrungen beim Aufbau und dem bisher einjährigen Betrieb eines drahtlosen Sensornetzes (WSN) in einem mittelgroßen Schweizer Entwässerungsnetz mit einer Sensordichte von weniger als 1 Sensor pro Hektar an-geschlossener Siedlungsfläche und einer Überwachungsfrequenz von 5 Minuten. Im Einzelnen diskutieren wir i) das Monitoringkonzept, ii) die technische Spezifikation der Sensorik und der drahtlosen Datenübertragungstechnologie LoRaWAN und iii) verschiedene Methoden für eine effiziente Datenverarbeitung. Wesentliche Herausforderungen ergeben sich hinsichtlich der Funknetzarchitektur, z. B. um eine bessere und belastbarere Kommunikation zu unterirdischen Bauwerken zu erreichen, sowie einer effizienten Qualitätskontrolle der aufgenommenen Daten in Echtzeit.