Aufgabenstellung: In 80 Parzellen auf der MyDiv-Experimentfläche sollten jeweils in 2 Höhen Luftfeuchte-/-temperatur sowie an 4 Meßpunkten in 5cm Tiefe Bodenfeuchte, Bodentemperatur u. Elektr. Leithfähigkeit des Bodenporenwassers gemessen werden, an jeweils einem Meßpunkt in 5, 15 und 55cm. Die Meßwerte sollen drahtlos auf einen Server des UFZ/Uni Leipzig übertragen und zur Auswertung bereitgestellt werden. Die Einbeziehung einer Webplattform war ausrücklich nicht erwünscht. Die Belaubung der Bäume und die Entfernung zu einem möglichen Gateway mußten bei der Lösungsfindung berücksichtigt werden.

Realisierung: Als Übertragungstechnologie haben wir hierfür LoRaWAN gewählt, da es die Datenübertragung über Entfernungen von bis zu 8km (freie Sicht) ermöglicht, wobei nur relativ kleine Datenpakete übermittelt werden. Um die großen Entfernungen zu den Knoten in den dichtbelaubten Parzellen herzustellen, wurde die Antenne des Gateways in 5m Höhe angebracht. Die Datenerfassung erfolgt auf einem von uns eingerichteten Chirpstack-Server, von dem die Meßwerte durch UFZ/Uni Leipzig abgerufen werden können.

Für die Erfassung von Luftfeuchte und Lufttemperatur haben wir 160 Kombi-Sensoren mit LoRaWAN-Knoten gewählt und installiert.

Für die sieben Bodenfeuchte-Sensoren/Plot wurden TekBox-TBS12B-LoRaWAN-Knoten und ein SDI-12-Verteiler gewählt. 560 Bodenfeuchte-Sensoren vom Typ SMT100 wurden von uns installiert und in Betrieb genommen. Nach Abschluß der Installation wurde das Bedienpersonal in die Betreuung und Bedienung der Meßtechnik eingewiesen. Durch einen Remote-Zugriff können von unserer Seite auch Wartungsarbeiten am Chirpstack-Server vorgenommen werden.

Auswertung und Visualisierung
Die von uns installierte Meßtechnik übermittelt innerhalb von 15min 3440 Meßwerte auf den Chirpstack-Server (ein in einem Schaltschrank montierter Industrie-PC mit entsprechender Software) – von dort holt der Auftraggeber selbständig die Meßwerte zur Auswertung ab – die Meßwerte bleiben somit innerhalb des Netzwerks des UFZ. Zur Unterstützung der Wartung der Meßtechnik haben wir verschiedene Visualisierungstools zur Kontrolle der Übertragungsqualität der LoRaWAN-Knoten entwickelt und bereit gestellt. Das Bild zeigt eine Heatmap zur Info bzgl. Lost-Frames („verlorene“ Meßwerte).

https://www.idiv.de/de/research/platforms-and-networks/mydiv.html