Entscheidend: Stromverbrauch und Kosten

Wie das »Internet der Bäume« funktioniert

16. Februar 2022, 14:00 Uhr | Karin Zühlke
Dryad/Avnet Silica
Das Silvanet Border Gateway ist der Broker für die Kommunikation zwischen den Lora-Mesh-Netzwerken und dem Internet
© Bilder: Dryad/Avnet Silica

Lösungsanbieter für die Überwachung von Wald- und Forstbeständen müssen möglichst energiesparende Technologien einsetzen. Avnet Silica hat dem Unternehmen Dryad dabei geholfen, die passenden Komponenten zu finden.

Es wird immer wichtiger, Waldbrände schnell zu erkennen, da sie enorme Schäden anrichten können. Das Dixie-Feuer in Kalifornien zum Beispiel, das Mitte Juli 2021 ausbrach, verbrannte bis Ende September letzten Jahres fast 4000 km2 Waldfläche. Und die Zahl der Waldbrände wird aller Voraussicht nach weiter steigen.

Die Erkennung von Waldbränden ist jedoch schwierig, weil die gefährdetsten Wälder oftmals extrem groß sind und es dort nahezu vollständig an Infrastruktur fehlt. Deshalb hat das Berliner Startup-Unternehmen Dryad Komponenten für ein »Internet der Bäume« geschaffen, um das Problem zu lösen. Es basiert auf neuster Sensor- und Netzwerktechnologie, bei denen die Entwickler vor allem auf besonders energiesparende Komponenten setzen.

Komponenten für das
IoT der Bäume

Der Silvanet genannte Ansatz von Dryad besteht aus mehreren über Solarstrom und Superkondensatoren (Supercaps) autark betriebenen Komponenten vor Ort sowie einer Cloud-Analyseplattform. Am Stamm der Bäume wird der Wildfire-Sensor montiert. Er misst Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und wichtige Gaskonzentrationen. Er nutzt einen Mikrocontroller mit geringem Stromverbrauch, der einen LoRaWAN-Transceiver implementiert hat und Algorithmen des maschinellen Lernens (ML) ausführen kann, um die Datenmenge, die an die Cloud übermittelt werden muss, auf ein Minimum zu reduzieren. Der Sensor ist so konzipiert, dass er bis zu 15 Jahre lang ohne Wartung oder Batterie auskommt.

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Dryad/Avnet Silica
Jeder einzelne Sensor misst verschiedene Umgebungsparameter und meldet sie über einen integrierten LoRaWAN-Transceiver. Solarstrom liefert die Energie
© Dryad/Avnet Silica

Angebunden werden diese Sensoren über ein LoRaWAN-Mesh-Gateway mit Chipsatz von Semtech, der das LoRaWAN-Protokoll bereits implementiert hat. LoRaWANs haben jedoch normalerweise eine sternförmige Architektur, was ihre Reichweite begrenzt. Dryad hat das LoRaWAN deshalb um ein proprietäres Hochfrequenz-Protokoll erweitert. Die Gateways können dadurch über weitere Funkstrecken mittels Mesh miteinander verbunden werden, um tiefer in einen Wald hineinreichen zu können als bei Standard-LoRaWAN-Funkverbindungen. Im Ergebnis kommt man also zu einem Mesh aus mehreren sternförmigen LoRaWAN-Netzwerken, das deutlich weniger Mesh Gateways benötigt, als wenn die Dryad-HF-Technologie nicht integriert wäre, was die Kosten bei großflächigen Arealen deutlich senkt.

Carsten Brinkschulte, CEO von Dryad, fasst zusammen: »Das Mesh ist die Magie dessen, was wir tun.« Das System von Dryad umfasst auch sogenannte Border Gateways, die das Mesh-Netzwerk mit dem Internet verbinden und dabei 2G- oder 4G-Mobilfunkprotokolle – oder sogar das SWARM-Satellitennetzwerk – nutzen. Die in den Sensorknoten vorverarbeiteten Daten werden also über die LoRaWAN-Mesh-Gateways mit höherer Reichweite an ein oder mehrere Border Gateways übermittelt, die dann die Daten an die Silvanet-Cloud-Plattform liefern, welche die Erkennung von Waldbränden und die Gesundheitsüberwachung übernimmt.


  1. Wie das »Internet der Bäume« funktioniert
  2. Die technische Herausforderung

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