Sensoren4iCity - Netzwerk autarker Sensoren zur Erfassung von Umweltdaten

Abstract

Aktuell sind Umweltmessdaten überwiegend nur durch offizielle, städtische Messstationen zur Erfassung von Umweltdaten verfügbar, von denen es aufgrund ihrer Größe und Kosten nur sehr wenige Stationen gibt (ca. 2-5 Stationen pro Stadt). Alternative, meist von privaten Initiativen organisierte Sensorstationen und Netzwerke auf der Basis günstiger Sensoren ermöglich zwar eine große räumliche Auflösung, benötigen aber in der Regel einen elektrischen Anschluss zur Energieversorgung, welches die Zahl der Installationsorte stark einschränkt. Auch haben sie häufig ein größeres Gehäuse, welches aufgrund seines Aussehens nicht immer an Außenfassaden akzeptiert wird bzw. durch denkmalschutzrechtliche Bedingungen nicht installiert werden kann. In diesem Teilprojekt Sensoren4iCity zum Projekt iCity ist daher ein autarkes Sensornetzwerkes zur Erfassung von Umweltdaten und Schadstoffkonzentrationen im urbanen Raum entwickelt worden. Dieses kann energieautark über einen längeren Zeitraum operieren und durch die Funkübertragung der Daten sind zum Einsatz keinerlei elektrische Installationen notwendig. Durch sein kompaktes, unscheinbares Äußeres ist in vielen Fällen auch eine Installation an denkmalgeschützten Fassaden möglich, wie sie häufig in den Innenstädten auftreten. Die Sensoren erfassen wichtigen Umweltdaten wie Lufttemperatur, -feuchte, -druck, CO2, VOC und Feinstaub (PM1.0, PM2.0, PM5.0 und PM10), welche als Grundlage für andere iCity-Teilprojekte zur Simulation und Visualisierung der Umweltbelastung und Schadstoffausbreitung in der Stadt dienen. Durch den modularen Aufbau der Sensorplatform ist eine einfache Erweiterung der zu erfassenden Messgrößen möglich. Dadurch kann die Sensorplatform leicht auch für andere Anwendungen eingesetzt werden bzw. ist bereits in anderen Projekten weiterverwendet worden. Mit dem Sensornetzwerk können sowohl stationäre Messung mit Sensoren an fix installierten Stationen durchgeführt werden, bei dem die zeitliche Entwicklung der Schadstoffverteilung untersucht wird, als auch mobile Messungen, bei dem die Sensoren innerhalb eines Gebietes bewegt werden und hierbei die Umweltdaten erfasst werden. Hierzu werden die Sensoren auf mobilen Objekten (Fahrrad, zu Fuss, Drohne, Ballon, ...) angebracht und hiermit 2D und 3D Messungen eines Gebietes durchgeführt. Die Funktion beider Messvarianten ist in Messungen in verschiedenen Gebieten gezeigt worden.