Sensorik für den urbanen Wandel

Städte wenden sich dem Internet der Dinge (IoT) zu.

Auf einen Blick

  • Als Teil ihrer Bemühungen, die Städte lebenswerter zu machen und besser auf die Zukunft vorbereitet zu sein, setzen London und Dublin vernetzte Sensoren ein.

  • Diese Städte gehören zu den ersten Orten, an denen die effiziente Implementierung von IoT-Systemen im gesamten Stadtbereich getestet wird.

  • Smart-City-Projekte weisen den Weg zum Verständnis der Anwendungsmöglichkeiten von Sensoren, des Potenzials des IoT sowie weiterer Faktoren.

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An vier Tagen in der Woche steuert Duncan Wilson seine weiße Ducati 899 die 13 Kilometer durch den dichten Londoner Verkehr zu seinem Büro im Imperial College. Dabei kommt er am Hyde Park vorbei, wo ein Sensor, der an einem Verteilerkasten im Victoria Gate angebracht ist, die Stickoxid-, Schwefeloxid- und Feinstaubkonzentration erfasst. Es ist eines von fast 80 Geräten, die vor Kurzem in ganz London installiert wurden, um der Stadtverwaltung zu helfen, die am meisten belasteten Gebiete oder „Black Spots“ zu erkennen und bessere Methoden der Smogbekämpfung zu finden.

„Alle diese Black Spots befinden sich in der Umgebung stark befahrener Kreuzungen und Verkehrsstrecken“, sagt Wilson, Intel Research Director, der das Projekt „Sensing London“ leitet. „Wir überwachen Parks, um für die Erhaltung dieser Grünflächen zu werben.“

Sensing London – eine Kooperation des Intel Collaborative Research Institute (Intel CRI) for Sustainable Connected Cities mit dem Imperial College, dem University College, dem Future Cities Catapult und Mitgliedern des London City Council – ist eine von vielen Initiativen rund um den Erdball, bei denen das Internet der Dinge eingesetzt wird, um Probleme wie den Klimawandel und die Ressourcenknappheit anzugehen. Diese Projekte reichen von Basisaktionen der Bevölkerung bis zu sehr großen Vorhaben von Regierung, Wirtschaft, Universität und Gruppen aus der Zivilgesellschaft.

In Barcelona alarmieren Sensoren in Abfallbehältern die Müllabfuhr, sobald sie sind. Am Hafen von San Diego haben Techniker Sensoren in einer HLK-Anlage eingebaut, um den Energieverbrauch zu reduzieren und auf eine Verschärfung staatlicher Vorschriften vorbereitet zu sein.

Der rote Faden bei allen Smart-City-Projekten ist das Prinzip, dass Daten und die aus Daten gewonnenen Erkenntnisse zu besseren Ideen, Entscheidungen und Resultaten führen können.

Innerhalb eines Monats hatten wir ein Programm festgelegt.

Duncan Wilson, Intel Research Director

Londoner Luft

Auf den Straßen der Stadt London, die sich über 1572 Quadratkilometer erstreckt, sind annähernd 2,5 Millionen PKW und LKW unterwegs. Mehr als 30 Prozent dieser Automobile fahren mit Diesel, das weit mehr Stickoxide und Feinstaub hinterlässt als unverbleites Benzin. Diese Emissionen, bei denen einige Werte in London kürzlich höher waren als in Peking, wurden mit 9500 frühzeitigen Todesfällen in London im Jahr 2010 in Verbindung gebracht.

Gegenwärtig ist es nicht möglich, die gesamte Londoner Luft zu überwachen. Deshalb wurde bei Sensing London entschieden, sich auf drei strategische Bereiche zusätzlich zum Hyde Park zu konzentrieren: die Tower Bridge, wo die Autos dreimal am Tag mehrere Minuten lang stillstehen, wenn die Brücke für das Passieren von Schiffen hochgezogen wird, das Elephant and Castle, wo Forscher eine Stickoxide absorbierende Farbe untersuchen und der Norden von Enfield, der von zwei alten und überladenen Highways eingerahmt wird.

Für Enfield „hatten wir innerhalb eines Monats ein Programm festgelegt“, so Wilson. Die Sensoren erfassen Daten, die in Echtzeit von einem SoC-Gateway (System-on-a-Chip) vor Ort verarbeitet werden. Das Gateway schickt die Daten dann zur Cloud, die eine flexible und skalierbare Infrastruktur für Anwendungen bereitstellt, die Zahlen in bedeutsame, verwertbare Informationen transformieren.

Das funktioniert allerdings nicht ganz ohne Komplikationen. Die Platzierung des Sensors und seines Gehäuses, die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und der Wind gehören zu den vielen Dingen, die zu ungenauen Daten führen können.

Um dies teilweise zu kompensieren, kalibrierte das ICRI-Team seine Sensoren mithilfe der drei hochwertigen Luftmessstationen von London. Algorithmen, die diesen Gateways hinzugefügt wurden, halfen, die Zahlen anzupassen.

„Wir haben eine Menge über die Leistungsfähigkeit elektrochemischer Sensoren selbst gelernt und die Algorithmen für die Verarbeitung der Daten aktualisiert“, sagt Wilson. „Während ein Konzept für das IoT darin besteht, Daten direkt zur Cloud zu übertragen, untersuchen wir auch die Möglichkeit der Verarbeitung im Endgerät, wobei wir die transformierten Daten zur Cloud schicken.“

Der Vorteil dabei, das Rauschen von den erfassten Daten zu entfernen, besteht laut Wilson darin, dass die Cloud nicht mit bedeutungslosen Daten belastet wird. Sie werden herausgefiltert, bevor die Daten den Gatewayprozessor verlassen.