Ob wir eine Runde joggen, die Heizung aufdrehen oder die Obstwiese bewässern – was wir auch tun, wir messen es. Und so spielen Daten auch eine entscheidende Rolle beim Kampf gegen den Klimawandel, Stichwort Umweltüberwachung. In unseren Städten bezieht sich die Überwachung vorwiegend auf die Sammlung von Daten über Luftqualität - wie das Vorhandensein von Feinstaub -, Temperatur und Feuchtigkeit. Erfasst werden diese von Sensoren. Der Standard in der Welt der Forschung sind hochpräzise Sensoren, die allerdings in der Praxis nicht unbedingt die ideale Lösung darstellen: Im Verhältnis zum tatsächlichen Nutzen sind die Daten teils viel zu präzise und die Kosten unverhältnismäßig hoch. Was dazu führt, dass oft nur eine geringe Anzahl installiert wird und keine flächendeckende Überwachung möglich ist.

Das Team des Center for Sensing Solutions von Eurac Research und die Firma Orma Solutions wollten hier gemeinsam eine Lösung entwickeln. Und reichten ihre Projektidee beim Wettbewerb Fusion Grant ein. Mit Erfolg. Mit der finanziellen Förderung der Stiftung Südtiroler Sparkasse und der Koordinierung des NOI Techpark arbeiteten sie das vergangene Jahr über daran, die Qualität und Konsistenz der von kostengünstigen Sensoren erfassten Umweltdaten zu verbessern. 

„Der Aufbau von Überwachungssystemen mit kostengünstigen Sensoren mag einfacher erscheinen als die Arbeit mit hochpräzisen Sensoren, aber so ist es nicht", erklärt Roberto Monsorno, wissenschaftlicher Koordinator des Projekts: „Die Sensoren müssen so wenig Energie wie möglich verbrauchen und trotzdem über große Entfernungen funktionieren.“ Wichtigster Verbündeter dabei: LoRaWAN. Klingt wie der Name eines Science-Fiction Helden, ist aber eine alternative drahtlose Übertragungsmöglichkeit, die weit weniger Strom benötigt als etwa WLAN. Seit 2020 gibt es im NOI Techpark in Bozen Süd ein experimentelles LoRaWAN-Übertragungsnetz, das zum Testen von Sensoren und Dienstleistungen im IoT-Bereich zur Verfügung steht. Auch Orma Solutions und das Team rund um Monsorno nutzten diese Technologie, um eine energieeffiziente Kommunikation zwischen Sensoren und Empfangsantennen zu garantieren.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der kostengünstigen Sensortechnologie ist die Notwendigkeit, sicherzustellen, dass die Datenqualität gut genug ist, um von den Überwachungsbehörden genehmigt und mit den Daten der festen Überwachungsstationen integriert werden zu können. „Im Vergleich zu teureren Sensoren neigen preisgünstige Sensoren dazu, mit der Zeit an Datenqualität zu verlieren. Um dieses Problem zu lösen, ohne auf eine ständige und kostspielige Wartung angewiesen zu sein, haben wir gemeinsam mit Orma Solutions mit Lösungen experimentiert, die künstliche Intelligenz nutzen. Durch maschinelles Lernen - d. h. durch das Trainieren von Algorithmen auf riesige Datenmengen - lernt Software, die Daten von Sensoren empfängt, diese zu korrigieren, indem sie z.B. Störungen oder Hintergrundgeräusche beseitigt, die die Qualität der Daten beeinträchtigen würden“, so Monsorno. Das Projekt, das vor Kurzem abgeschlossen wurde, zeigt vielversprechende Ergebnisse. Und trägt bereits Früchte auch außerhalb Südtirols. So entstand eine Zusammenarbeit mit einem Bikesharing-Dienst in Griechenland. Aber das ist eine andere Geschichte.



Fusion Grant - Der Wettbewerb, der 2020 von der Stiftung Südtiroler Sparkasse unter der Koordinierung von NOI Techpark und in Kooperation mit dem Südtiroler Wirtschaftsring und Rete Economia – WirtschaftsNetz ins Leben gerufen wurde, fördert die Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen im NOI und Unternehmen und unterstützt hochqualifizierte Forschende unter 40 Jahren. Bei der ersten Ausgabe wurden neun Projekte mit insgesamt 400.000 Euro gefördert. Die zweite Ausgabe startet am 6. Mai, bereits jetzt können sich interessierte Unternehmen und Forschungsteams dazu informieren: noi.bz.it/fusion-grant.