Hydrologische Überwachung: IoT-Lösung von HAIOTS

1. Hydrologische Überwachung: Chancen und Herausforderungen

Messnetze für Flüsse, Stauseen, Kanäle und Grundwasser werden dichter. Hochwasser- und Dürrevorsorge, Wasserverteilung und Naturschutz benötigen aktuelle, verlässliche Daten. Viele Pegelstationen liegen jedoch abgelegen und arbeiten ohne Personal vor Ort. Daraus entstehen drei häufige Probleme:

• Weit verstreute Standorte: Stationen an Flussquerschnitten, Stauseen oder in Bergregionen sind schwer zu erreichen. Installation und Wartung können mehrere Stunden oder einen ganzen Tag beanspruchen.
• Unzuverlässige Datenübertragung: Schwaches Netz und schwankende Stromversorgung verursachen Lücken in Messreihen und erschweren Hochwasservorhersage und Betriebsentscheidungen.
• Späte Warnungen und hohe Kontrollkosten: Werden Niederschlag und Pegel nur periodisch geprüft, kann bei Starkregen wertvolle Zeit verloren gehen. Manuelle Messfahrten sind teuer und decken nur begrenzt Standorte ab.

Fazit: Ein digitales Messnetz braucht mehr als zusätzliche Sensoren. Erfassung, Auswertung, Steuerung und Alarmierung müssen einen zusammenhängenden Ablauf bilden, der Daten zuverlässig überträgt und den Aufwand vor Ort senkt.

2. Die HAIOTS-Lösung

HAIOTS erweitert die offene Home-Assistant-Plattform zu einer IoT-Lösung: Sensoren erfassen Werte → der KI-gestützte Hub bewertet sie → Aktoren reagieren → die Cloud ermöglicht Fernverwaltung. Die Software ist ab Werk installiert. Nach Anschluss ist das System per QR-Code erreichbar, ohne Programmierung. Die Lösung eignet sich für eine einzelne Pegelstation ebenso wie für ein Messnetz im gesamten Einzugsgebiet.

Kurz gesagt: Wasserstände sichtbar machen, Messwerte zuverlässig erfassen und an die Zentrale übermitteln, damit Einsatzkräfte früher entscheiden können.

3. Kernfunktionen für hydrologische Messnetze

4. Zentrale Hardware

Intelligenter Hub – Standardausstattung

Ein HAIOTS-Hub der Serien HAI03, HAI04 oder HAI05 dient als Zentrale der Messstation. Angepasstes Home Assistant und KI-Funktionen sind vorinstalliert:

• Lokale Verarbeitung: Datenbereinigung und Regeln reagieren vor Ort. Bei Netzausfall werden Messwerte lokal zwischengespeichert und nach Wiederherstellung der Verbindung nachgeliefert.
• Cloud-KI: Natürlichsprachliche Abfragen wie „Wie hat sich der Pegel an Station 3 heute verändert?“ und Folgefragen unterstützen die Auswertung.
• Sprache und Audio: Text-to-Speech kann bei Grenzwertüberschreitungen Ansagen und örtliche Licht- oder Tonsignale auslösen.
• Fernzugriff: HAIOTS Connect für den Zugriff, HAIOTS Cloud für übergreifende Überwachung und Alarme.

Sensoren – Erfassungsebene

• Radar- oder Drucksensoren für Wasserstände in Flüssen, Stauseen und Kanälen
• Kippwaagen-Regenmesser für Niederschlagswerte im Minutentakt
• Durchflusssensoren für Kanäle und Leitungen
• Optionale Wasserqualitätssensoren für pH-Wert, Trübung und gelösten Sauerstoff
• Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren für das Stationsgehäuse

Aktoren – Steuerungsebene

• Automatische Probenehmer für ereignisgesteuerte Wasserproben
• Örtliche Warngeber mit Licht und Ton
• Steuerungen zur Einbindung von Wehr- und Schützbewegungen
• Stromsteuerung für Telemetriegeräte und solare Versorgung
• Vierkanal-Modbus-Relais für allgemeine Schaltaufgaben

Anbindung

Direkte Home-Assistant-Integration, Modbus RTU, Zigbee und MQTT ermöglichen die Einbindung vorhandener Telemetrieterminals, SPS und Datenerfassungssysteme verschiedener Hersteller.

Steuerungsablauf

Sensoren erfassen Pegel, Niederschlag und Durchfluss
→ Der Hub prüft Messwerte und Grenzwerte
→ Bei Hochwassergrenze: örtlichen Alarm und gegebenenfalls Schützsteuerung auslösen
→ HAIOTS Cloud meldet Starkregen, Grenzwertverletzung oder Übertragungsausfall
→ Diensthabende prüfen Werte mobil und steuern Schütz oder Probenehmer
→ Historische Daten unterstützen Vorhersage und spätere Auswertung

5. Typische Einsatzszenarien

Szenario 1: Pegel und Niederschlag an Flüssen und Stauseen

Pegel- und Regenmesser liefern regelmäßig Messwerte. Der lokale Hub bewertet sie und löst bei hohen Wasserständen oder Starkregen örtliche und zentrale Warnungen aus. Während eines Netzausfalls werden die Werte zwischengespeichert und nach der Wiederverbindung übertragen, damit die Messreihe möglichst vollständig bleibt.

Szenario 2: Kanalabfluss und Schützsteuerung

Durchflusssensoren überwachen Kanäle; eine angebundene Schützsteuerung kann auf festgelegte Pegel reagieren und bei Bedarf Wasser ablassen. In Trockenzeiten unterstützt die Fernbedienung die Wasserverteilung. Jede automatische Betätigung muss an die örtlichen Sicherheitsregeln und Freigaben angepasst werden.

Szenario 3: Zentrale Überwachung eines Einzugsgebiets

HAIOTS Cloud führt verstreute Stationen auf einer Karte und in einem Dashboard zusammen. Pegel, Niederschlag und Durchfluss werden gemeinsam ausgewertet; archivierte Daten unterstützen Hochwasservorhersage, Wasserbewirtschaftung und ökologische Bewertungen.

6. Inbetriebnahme

1. HAIOTS-Hub auspacken.
2. Stromversorgung und Netzwerk anschließen.
3. QR-Code scannen und auf das System zugreifen.

Software und Automatisierungsvorlagen sind vorinstalliert; kompatible Sensoren und Steuerungen werden nach der Netzwerkeinrichtung erkannt. HAIOTS gibt an, dass eine Standardstation innerhalb eines Tages eingerichtet werden kann. Anforderungen an Stromversorgung, Montage und Telekommunikation vor Ort sind dabei zu prüfen.

7. Lösung anfragen

Für Hardwarekonfiguration, Preise und Umsetzung der HAIOTS-Lösung zur hydrologischen Überwachung können Sie eine Lösung anfragen oder den Online-Support kontaktieren. Das Team unterstützt Sie bei der Projektplanung.