Digitalisierung für Stadt, Land, Fluss – mioty®-Technologie ermöglicht effiziente Nutzung und Schutz wichtiger Ressourcen

Wasserknappheit, Hitzerekorde, Dürren, Überschwemmungen und Brände – die Veränderungen des Klimas beschäftigen uns im privaten wie im öffentlichen Bereich immer stärker. Zu den Umwelteinflüssen kommen auch wirtschaftliche Auswirkungen, die sich in verminderter Verfügbarkeit von Ressourcen und hohem Kostendruck äußern. Mit der mioty®-Technologie zur drahtlosen Vernetzung von Sensoren, entwickelt von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS, bietet sich eine digitale Lösung, um energiesparend, zuverlässig, robust und ereignisabhängig viele Umweltfaktoren wie Feuchte, Temperatur, Rauch-entwicklung usw. zu übertragen und rechtzeitig Maßnahmen einzuleiten.

Die mioty®-basierten Sensorsysteme arbeiten ohne Mobilfunkabdeckung und Stromversorgung, so dass sie für Anwendungen im Agrarbereich, für Land-schaftspflege und Bevölkerungsschutz eignen. Beim mioty® Global Summit am 15. Mai in Nürnberg stellten Forschende des Fraunhofer IIS die mioty®-Nutzung vor.

Mit Ernteausfällen von 10 bis 20 Prozent durch Dürreperioden und Starkregenereignisse kämpften Landwirte in Deutschland und Europa allein im Jahr 2024. Überschwemmungen und Erdrutsche führten insbesondere im Saarland und Rheinland-Pfalz zu Schadenssummen von rund 200 Millionen Euro; Bayern und Baden-Württemberg waren mit insgesamt rund 2 Milliarden Euro betroffen. (Quelle: Gesamtverband der Versicherer GDV 2024)

Schadensprävention durch ein effizientes, digitales Monitoring mit einem Netz aus verschiedenen Sensoren ist dabei ein immer wichtiger werdender Baustein zur Kosten- und Ressourcenersparnis z.B. bei der zielgenauen Bewässerung im Ackerbau oder der rechtzeitigen Alarmierung im Katastrophenfall.

mioty® – autark, energieeffizient und robust vom Sensor bis zur Basisstation

Die mioty®-Technologie des Fraunhofer IIS gehört mittlerweile zu den weltweit wichtigsten LPWAN (Low-Power-Wide-Area-Network)-Funktechnologien und arbeitet aufgrund eines hocheffizienten Übertragungsverfahrens mit geringster Leistungsaufnahme. So ist es möglich, mehr als eine Million Sensoren über nur eine einzige Basisstation anzubinden und somit beispielsweise in Stadtumgebungen einen Umkreis von 5 Kilometern und im ländlichen Bereich bis zu 15 Kilometer pro Basisstation abdecken zu können.

Die Sensoren und auch die Basisstation können dank integrierter Energy-Harvesting-Technologie energieautark arbeiten. Dazu reicht die Stromversorgung über Umweltenergiequellen wie Licht, Temperatur oder Vibration aus. Diese Energiegewinnung kann auch dazu genutzt werden, wo notwendig und gewünscht, Batterielaufzeiten zu verlängern. Daher eignen sich Systeme, die mioty® nutzen, auch für Anwendungen, an denen keine feste Stromzuführung möglich ist und in Fällen, in denen das Sensornetz nachverdichtet werden soll. Insgesamt erreicht man durch den Einsatz von mioty® nicht nur einen effizienten Umgang mit der Ressource Energie, sondern spart auch erhebliche Kosten für Auf- und Ausbau, Wartung und Betrieb ein.

mioty® sendet auch »ohne Netz« zuverlässig

mioty® kann seine Stärken unter Bedingungen einbringen, in denen Sensordaten für ein zuverlässiges Lagebild und rechtzeitige Maßnahmen erforderlich sind. Mit nur wenigen Basisstationen kann eine große Fläche zuverlässig abgedeckt werden. Weiterhin ist mioty® äußerst zuverlässig und robust gegen störende Funksysteme. Das verwendete Telegram-Splitting-Verfahren sichert an dieser Stelle die korrekte Übertragung der notwendigen Information.

Anwendungsbeispiel: Ressource Wasser gezielt einsetzen

Ein zusätzlicher Vorteil ist die Erweiterung um zusätzliche Sensoren, die unterschiedliche Umgebungsparameter erfassen können, ohne dafür weitere Basisstationen aufbauen zu müssen. mioty® kann sehr schnell und effektiv – adhoc – im Bedarfsfall eingesetzt werden, um bei Naturkatastrophen, wie z.B. bei Überschwemmungen rechtzeitig warnen und agieren zu können.

Ideal ist diese LPWAN-Technologie für zielgenaue, ressourcensparende Bewässerung auf land- und forstwirtschaftlichen Nutzflächen, um wetterbedingte Ernteausfälle so gering wie möglich zu halten. Hier punktet auch die Quasi-Duplexfähigkeit zur bidirektionalen Kommunikation von mioty®: Zur selben Zeit können Daten nicht nur empfangen, sondern auch gesendet werden, um im Falle von Trockenheit oder Überschwemmung fast gleichzeitig Aktoren zur Regelung der Bewässerung oder zur Aktivierung von Abläufen und Schleusen anzusteuern. So vergeht keine wertvolle Reaktionszeit und Daten kommen sowohl bei der Basisstation als auch bei den Geräten im Feld zuverlässig an.

mioty® Global Summit in Nürnberg

Im Rahmen des mioty® Global Summit am 15. Mai in Nürnberg stellte Josef Bernhard, Abteilungsleiter für Energieautarke Funksysteme am Fraunhofer IIS in einer Präsentation sowie einer Demonstration »mioty® und die digitale Transformation der Landwirtschaft« vor. Darüber hinaus beteiligten sich weitere Unternehmen der mioty® alliance mit vielfältigen Beiträgen und Exponaten, die den Teilnehmenden Vorteile und Beispiele zum Einsatz dieser Technologie anschaulich machen.

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