Luftgüte Sensorsysteme

Täglich sind wir einer Unzahl an Schadstoffen ausgesetzt, die wir mit unseren menschlichen Sinnen nicht erfassen können, die aber unsere Gesundheit beeinträchtigen (Umweltbundesamt Luftschadstoffe). Feinstaub, Stickoxide, Schwefelverbindungen, Ozon, um nur einige zu nennen. Zum Glück sind wir mittlerweile mit technischen Hilfsmitteln in der Lage unsere Sinne zu erweitern. Die Überwachung der Luftqualität ist in unserer Zeit ein zentraler Qualitätsmaßstab für unsere Lebensqualität geworden.

Vor allem in Ballungsräumen ist gesunde Luft wichtig.

Luftgüte Messsysteme
Luftgüte-Mess-Station Wetzelsdorf

Fragestellungen

Um Auswirkungen auf unsere Gesundheit besser einschätzen zu können wird die Luftqualität in Österreich flächendeckend und lückenlos aufgezeichnet.

Viele Fragen sind allerdings noch unbeantwortet:

  • Wann und wie entstehen bestimmte Schadstoffkonzentrationen?
  • Clusterbildung – Warum findet man die Häufungen gerade an den Stellen zu diesen Zeiten?
  • Woher kommen die Luftströmungen und wie wirken sie sich aus?

In einer Stadt wie Graz findet man an neuralgischen Stellen acht offizielle Luftmess-Stationen, die die Messwerte liefern auf Basis derer die offiziellen Luftdaten erstellt werden. Diese Stationen liefern genaue und wichtige Referenzwerte für die Analyse der Schadstoffwerte. Durch den hohen Preis der Mess-Systeme ist eine hohe Anzahl dieser Geräte aufzustellen, die Messmethoden erlauben hochgenaue Messwerte mit einer maximalen zeitlichen Auflösung von einer halben Stunde (Halbstund-Mittelwerte).

Netzwerk

Unser Konzept setzt auf flächendeckende Datenaufnahme und sieht zwei grundsätzliche Systeme vor:

In einem Raster werden an wichtigen Stellen (z. B. an Ampeln) stationäre Messboxen installiert, die in regelmäßigen Abständen verschiedene Umweltparameter aufnehmen und an die Zentrale senden. Somit bekommt man einen guten Überblick über die Lage in einer Region.

Nicht überall kann eine stationäre Box aufgestellt werden, zudem nimmt die Anzahl an Positionen schnell zu um feinmaschige Daten zu erhalten. Dafür sind unsere mobilen Systeme zuständig, die z. B. auf öffentlichen Verkehrsmittel (Straßenbahnen und Bussen) montiert werden können. So kann mit einer relativ geringen Anzahl an Mess-Systemen eine große Fläche abgedeckt werden. Mit Interpolationsalgorithmen werden die Daten über Zeit und Position konsolidiert und ergeben so ein flächendeckendes Bild der Luftdaten und der zeitlichen Veränderung.

Individuelle Sensor-Lösungen

Für eine genauere Analyse der Schadstoffveränderungen ist aber ein deutlich feinmaschigeres Netz an Sensorsystemen notwendig, die Daten in viel kürzeren Abständen liefern.

UnravelTEC bietet die Hard- und Software für den Aufbau eines solchen Überwachungsnetzes. Mit der verwendeten Technik ist es möglich kostengünstige Mess-Systeme zu bauen, die in größerer Anzahl in der Stadt aufgestellt werden können und die bestehenden Mess-Stationen um ein feineres Raster erweitern. Umgekehrt können die Messwerte über die offiziellen Mess-Stationen laufend rekalibriert werden.

Aufgrund moderner Mess-Methodik erhöhen wir die zeitliche Auflösung um ein Vielfaches, sekundengenaue Auswertungen sind möglich. So können Luftströmungen und Schadstoffverteilungen in Echtzeit analysiert und in weiterer Folge Maßnahmen daraus abgeleitet werden.

Visualisierungen und Dashboards werden auf Kundenwunsch hin entworfen.

USV

Um von stabilen Stromversorgungen unabhängig zu sein kann auf Wunsch eine USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung) eingebaut werden, die das Sensorsystem stabil gegenüber Stromausfällen und Über-/Unterspannungen macht, sowie einen noch sichereren Betrieb gewährleistet. Beispiel: Manche Ampelsysteme sind in der Nacht stromlos, Sensorwerte sollen aber dennoch gesammelt werden.

Details

Schnittstellen

Als Datenschnittstelle bieten wir an:

  • Aggregierung auf eigene Server mit Frontend (siehe Demo TODO: Link)
  • MQTT
  • Azure IoT-Hub (via MQTT)
  • UL2
  • SNMP
  • Export für Zeitserien-Datenbanken Influx oder Prometheus
  • .CSV-Export (MS Excel, LibreOffice Calc, Matlab, Octave, R, Tableau, und viele mehr)
  • …weitere auf Anfrage

Die Datenübertragung erfolgt bis zu 1x/Sekunde über 3-5G Mobilfunk, WLAN, Bluetooth oder LoRa. Alarmierung bei Grenzwertüberschreitung oder Sensorausfall, Diagnose & Updates je nach Funkanbindung über Fernwartungszugang.

Interessiert?

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