Entscheidend: Stromverbrauch und Kosten
Wie das »Internet der Bäume« funktioniert
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Die technische Herausforderung
Die Umsetzung eines solchen Ansatzes ist mit komplexen technischen Herausforderungen verbunden. Dazu gehören unter anderem Themen wie die Entwicklung von Firmware für die Datenanalyse mit eingeschränktem Energieverbrauch, die LoRaWAN-Implementierung und die reichweitenerweiternde proprietäre Hochfrequenztechnologie zwischen den Mesh- und Border Gateways sowie die Entwicklung der Cloud-Plattformen. Dies alles mit hoher IoT-Sicherheit und unter Einhaltung aller Standards.
Brinkschulte zu den technischen Anforderungen: »Eine der größten Herausforderungen für uns ist der extrem niedrige Stromverbrauch der Sensorhardware. Die Lösung muss in einem rauen Outdoor-Umfeld arbeiten, in dem uns aufgrund von Beschattung oftmals nur sehr wenig Energie zur Verfügung steht. Dennoch muss sie komplexe Aufgaben erfüllen. Wir müssen regelmäßig die Luftqualität scannen und Machine Learning Software laufen lassen. All das muss sehr zuverlässig sein, damit wir Brände sehr schnell erkennen können. Die Herausforderung besteht also darin, einen Komponentenzuschnitt mit extrem niedrigem Stromverbrauch zu finden.«
»Gleichzeitig«, fügte er hinzu, »ist der Preis entscheidend, denn wir müssen Wälder und Biotope mit Hunderttausenden – wenn nicht gar Millionen – von Wildfire-Sensoren ausrüsten, damit das System flächendeckend funktioniert. Der Preis einer jeder einzelnen Komponente bestimmt also essenziell die Kosten der Gesamtlösung.«
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Der Elektronikkomponenten-Distributor Avnet Silica hilft Dryad beim Auswahl- und Evaluierungsprozess möglicher Optionen. Dryads erstes Design des Wildfire-Sensors verwendet beispielsweise einen STM32-WL-Mikrocontroller. Er überzeugt durch seinen extrem niedrigen Stromverbrauch, weil er sowohl die LoRaWAN-Funktechnologie integriert als auch Sensordaten mittels Machine-Learing-Algorithmik analysieren kann. »Wir müssen das im Sensor machen, weil wir nicht genug Bandbreite haben, um alle Sensordaten in die Cloud zu übertragen«, sagt Brinkschulte. Dryad ist aber auch für andere Optionen offen. »Wir schätzen die wirklich kompetenten Diskussionen mit Avnet Silica sehr. Sie haben wirklich jede Menge Ideen eingebracht, die die Leistung des Systems optimieren können«, unterstreicht er.
Dryad plant, den Stromverbrauch und die Kosten seiner Hardware kontinuierlich weiter zu reduzieren. »Das bleibt also eine ständige Diskussion, die wir vor allem über die zu verwendenden Chipsätze führen, denn ihre Auslegung ist maßgeblich für die gesamte Systemkonfiguration verantwortlich: Wir brauchen wirklich niedrige Kosten und einen extrem niedrigen Stromverbrauch – denn wenn man den Stromverbrauch halbiert, kann man auch die Größe des Solarpanels halbieren, was einer der wichtigsten preisbestimmenden Faktoren ist«, erläutert Brinkschulte.
Dryad verwendet auch Superkondensatoren, um die Energie der Solarzellen zu speichern. »Wenn man den Stromverbrauch reduzieren kann, kann man die Kapazität der Superkondensatoren verringern, was ebenfalls den Preis senken würde«, so Brinkschulte.
Avnet Silica hilft Dryad auch dabei, potenzielle Lieferengpässe für verschiedene Teile zu umschiffen. »Wenn Dryad das Netzwerk beschleunigt ausbauen will, steigen auch die Stückzahlen. Das bedarf einer vorausschauenden Dispositionsstrategie, damit Mikrocontroller und andere Teile rechtzeitig geliefert werden können«, so Ingo Seehagen, Senior Field Application Engineer bei Avnet Silica.
Aktuell wird die Produktion auf hunderte Einheiten hochfahren, um zehn Pilotprojekte auf der ganzen Welt zu bestücken. »Beeindruckend sind die große Aufmerksamkeit und professionelle Unterstützung, die wir in dieser für uns sehr wichtigen Phase erhalten«, sagt Brinkschulte. »Mit Avnet Silica in dieser Phase zu arbeiten ermöglicht uns, unsere Ressourcen fokussierter einzusetzen. Die Zusammenarbeit mit den Experten von Avnet Silica ist für uns also auch eine Investition in unsere Zukunft – und diese ist aus unserer Sicht sehr beeindruckend.«
Die Vision
Laut Brinkschulte ist die Erkennung von Waldbränden nur die erste Anwendung der Dryad-Technologie. »Wir haben eine generische IoT-Kommunikationsinfrastruktur für den Wald entwickelt«, unterstreicht er. »Es gibt wirklich viele weitere Anwendungsbereiche für unsere Infrastruktur – darunter Bodenfeuchtigkeit, Baumwachstum, Saftfluss, Alarme bei unerlaubtem Holzeinschlag durch Geräuscherkennung und Notfallkommunikation.«
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