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Air Touch - Mobile IoT-Messstation zur Erfassung und Visualisierung von Luftwerten

Der Leitgedanke des innovativen Projekts war es, den Tourismus, vor allem den in Verbindung mit dem Fliegen stehenden Tourismus, nachhaltiger zu gestalten.
Flughäfen haben die Aufgabe den Luftverkehr und damit auch den Tourismus in Zukunft nachhaltiger und umweltfreundlicher zu gestalten. In diesem Zusammenhang steht auch die von AirTouch konzipierte Idee zur Entwicklung einer kleinen, mobilen innovativen IoT-Messstation – einem intelligenten IoT-Gerät zur Messung von Luftschadstoffen.

Projektteam

Dijana Adzaga, Rene Delle, David Mehner, Julian Scherer

Forschungsgruppe Internet of Things (IoT), Institut für Digitalen Wandel (IDW), Amadeus Airport IT

Vision

  • Entwicklung einer mobilen IoT-Messstation für Luftwerte (z.B. im Flughafenkontext)
  • Hohe Reichweite gepaart mit niedrigem Stromverbrauch durch die Verwendung der MIOTY-Technologie
  • Visualisierung der gemessenen Luftwerte auf einer anpassbaren Website

Prototypische Umsetzung  

  • Prototypische Umsetzung zur Erreichung des Proof of Concept mittels MQTT
  • Stellt Grundlage für die Evaluierung des Konzepts dar
  • Ausgewählte Sensoren: CO2 -, PM1-, PM2.5- und PM10-Werte sowie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck

Technisch-fachliches Konzept

  • IoT-Messstation umfasst: einen GPS-Tracker; diverse Sensoren; eine eingebaute Batterie (durch Solarpanel geladen); einen MIOTY-Transmitter zur Datenübertragung
  • Base Station: Zentrale Komponente, die eine Verbindung zwischen der IoT-Messstation und der Website ermöglicht
  • Über eine mit Python/Streamlit entwickelte Website werden die Daten aus der Base Station abgerufen und dem Anwender visuell aufbereitet dargestellt

 

Systemarchitektur AirTouch
Abbildung 1: Die Systemarchitektur

Der Prototyp

  • Systembestandteile wurden in einer angefertigten Box (Maße: 15x10x15 cm) verbaut

 

Air Touch Box
Abbildung 2: Prototypische Umsetzung der IoT-Messstation

Evaluierung und Ergebnisse

Durchführung von 2 unterschiedlichen Experimenten (E1 und E2)

E1: CO2-Veränderung im geschlossenen Raum mit einer Person über mehrere Stunden beobachten.

Ergebnis E1:

  • Steigerung des CO2-Wertes eindeutig erkennbar
  • Starker Abfall des CO2-Wertes bei Lüftung des Raumes erkennbar

 

Air Touch Box Messergebnisse E1
Abbildung 3: Messergebnisse E1

 

E2: Auswirkungen des Feinstaub-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen auf die Messwerte an einer viel befahrenen Straße über mehrere Stunden beobachten.

Ergebnis E2:

  • PM Werte steigen schlagartig bei höherer Abgasbelastung durch vorbeifahrende Fahrzeuge an

 

Air Touch Messergebnisse E2
Abbildung 4: Messergebnisse E2

Zusammenfassung

  • Innovative Kombination aus Sensorik und IoT-Technologie
  • Prototyp bestätigt, dass die geplante Architektur sinnvoll ist
  • Evaluierung zeigt, dass Änderungen der Luftwerte aufgezeichnet und angezeigt werden können

 

Literatur

1. Behrtech (Hrsg.) (o. J.): Best-in-Class, Wireless Connectivity for IIoT - Mioty angefordertes PDF-Dokument: https://cdn2.hubspot.net/hubfs/4739964/Brochures/Brochure%20-%20MIOTY%20(digital%20only).pdf

2. WEPTECH elektronik GmbH (Hrsg.) (2021): MIOTY, ROBUSTE LPWAN IOT-TECHNOLOGIE. URL: https://www.weptech.de/de/technologien/mioty.html