IoT-Lösungen

Das Internet of Things (IoT) vernetzt Gegenstände, um Daten und Prozesse transparent zu machen und anhand der gewonnen Informationen Mehrwert und Optimierung zu generieren. Die SWM nutzen IoT, um im Unternehmen datengetriebene Digitalisierungslösungen umzusetzen.

Das Internet of Things

Das Internet der Dinge (englisch: Internet of Things, kurz: IoT), oft auch Internet 4.0 genannt, verbindet Gegenstände und die digitale Welt miteinander. Geräte oder Maschinen werden mit Sensoren ausgestattet und über ein Kommunikationsnetz mit dem Internet verbunden.

Hinter dem Begriff IoT verbergen sich viele konkrete Technologien für die Digitalisierung von Arbeitsabläufen und Prozessen. Von Sensoren zur Datenübertragung, Systemen zur Datenverarbeitung und -speicherung bis hin zur Visualisierung der gesammelten Daten helfen IoT-Technologien bei der digitalen Integration von Informationen.

Eine anwendergerechte Visualisierung gibt den Nutzer*innen Informationen über den Status und Zustand der vernetzten Gegenstände, ergänzt um eine manuelle oder automatische Reaktion auf die gesammelten Daten. Die Informationen können genutzt werden, um Personalaufwand, Fahrzeiten und Verbräuche zu reduzieren und Geschäftsprozesse zu optimieren.

Anwendungsbeispiele sind die Messung und Erfassung von Umwelt- und Betriebsdaten sowie präventive Instandhaltungsmaßnahmen.

IoT-Lösungen innerhalb der SWM

Seit 2019 haben die SWM intern mehr als 30 Use Cases erfolgreich umgesetzt. Die Umsetzungen sind so vielseitig wie die Stadtwerke selbst. Dennoch muss der Entwicklungsprozess nicht immer wieder von Neuem beginnen. Dank der Erfahrungen und der technologischen Basis aus bereits umgesetzten Use Cases können wir Gemeinsamkeiten beispielsweise in Software-Architekturen, Schnittstellen und Software-Bibliotheken wiederverwenden, um bereits bestehende Lösungen auf neue Anwendungsfälle anzupassen.

Beispiele für SWM interne IoT-Use Cases

Grundsätzlich lässt sich mit dem Internet of Things eine Vielzahl an Anwendungsfällen umsetzen. Die nachfolgenden Beispiele bieten einen Einblick in Use Cases aus unterschiedlichen Unternehmensbereichen.

Digitaler Zwilling der MVG-Busse
Nutzen: Live-Sicht technischer Werte, Aufzeichnung einer Datenhistorie, Prozessoptimierung in Werkstätten und Betriebshöfen

Verwendete Technologie: Mobilfunk, eigenentwickelte IoT-Plattform (SWM Insight)

Stand: In Betrieb

Für die Busse der MVG haben wir einen digitalen Zwilling eingeführt, durch den die Fahrzeug-Leitstelle jederzeit Zugriff auf relevante technische Live-Werte eines Busses hat, etwa auf den Batterie-Ladezustand eines E-Fahrzeugs. So kann der Betriebshof Arbeitsabläufe optimieren.

Zusätzlich sind historische Daten verfügbar, um Zusammenhänge zwischen Ereignissen herstellen zu können. So lässt sich im Falle einer Warnung identifizieren, wo und in welchem Zustand sich der Bus befand und ob gleichzeitig etwas anderes Ungewöhnliches vorgefallen ist. Diese Informationen helfen bei Wartung, Betriebsbereitstellung oder der Ableitung von Maßnahmen. In diesem Use Case haben die SWM Software, Dashboards und Prognose-Algorithmen entwickelt und bei der Hardware-Spezifikation der Sensorik unterstützt.

Elektrobus, Dashboard
Überwachung der Bilanzzonen im Trinkwassernetz
Nutzen: Live-Netzüberwachung, Predictive Maintenance, Optimierung des Trinkwassernetzes

Verwendete Technologie: NB‑IoT‑basiertes Mobilfunknetz, eigenentwickelte IoT-Plattform (SWM Insight)

Stand: In Betrieb

Für diesen digitalen Zwilling haben wir eine echtzeitnahe Netzüberwachung von Bilanzzonen im Trinkwasser-Netz umgesetzt. Die eingesetzten Sensoren erfassen etwa Durchflüsse und Drücke im Wassernetz und kombinieren diese mit Daten aus unternehmensinternen Systemen.

Über die IoT-Plattform stehen den Anwender*innen aktuelle und historische Werte zur Verfügung, die beispielsweise im integrierten Netzdatenmanagement der SWM dargestellt werden. Die gewonnenen Daten werden zusätzlich für Analysen und die strategische Optimierung des Trinkwassernetzes verwendet. Für diesen Anwendungsfall kommt ein NB‑IoT‑basiertes Mobilfunknetz zum Einsatz. Die Technologie ermöglicht den Betrieb batteriebetriebener Sensoren, bietet eine hohe Netzabdeckung und erreicht auch schwierige Einbauorte im Stadtgebiet zuverlässig. NB‑IoT ist besonders für Anwendungsfälle mit niedrigen Datenraten geeignet und ermöglicht Batterielaufzeiten von mehreren Jahren.

Karte der Bilanzzonen, Zeitreihe im Dashboard
Grundwasserpegel-Messungen
Nutzen: Automatische Erfassung des Grundwasserpegels, digitale Datenhaltung, automatisierte Weiterleitung von Daten, automatisierte Benachrichtigungsfunktionen

Verwendete Technologie: LoRaWAN-Funknetz, eigenentwickelte IoT-Plattform (SWM Insight)

Stand: In Betrieb

Aus historischen und technischen Gründen muss auf dem Gelände der SWM Zentrale in regelmäßigen Abständen das Grundwasser überprüft werden. Für die Messung der Pegelstände haben wir eine IoT-Lösung eingeführt, die den Stand und die Temperatur des Grundwassers automatisch erfasst und grafisch als Zeitreihen in einem Dashboard darstellt. Bei Über- oder Unterschreitung von definierten Schwellenwerten werden automatisiert Benachrichtigungen oder Alarmmeldungen versendet.

Der Anwendungsfall verbessert die Qualität der Arbeitsabläufe und reduziert die manuellen Aufwände zur Datenerfassung. Durch automatische Datenweiterleitungen und API-Schnittstellen mit anderen IT-Systemen können Fehler in der Datenerfassung vermieden werden. Aktuelle und historische Messwerte werden über verschiedene, konfigurierbare Dashboards angezeigt und überwacht. Die Daten stehen auch zur historischen Auswertung zur Verfügung und liefern einen umfassenden Einblick über den Status und Zustand des Grundwassers.

Für diesen IoT-Anwendungsfall nutzen wir zur Datenkommunikation das SWM LoRaWAN-Funknetz.

Grafische Darstellung der Messwerte von Grundwasserpegel und -temperatur im Dashboard
Niederspannungsnetz-Monitoring
Nutzen: Überwachung der Netz-Transformationsstationen, Live-Ansicht der Netzauslastung, automatische Alarmierung bei Störungen

Verwendete Technologie: Mobilfunk, Glasfaser, eigenentwickelte IoT-Plattform (SWM Insight)

Stand: In Betrieb

Über 6.000 Netz-Trafostationen der SWM wandeln den Strom von 10.000 Volt Mittelspannung in die haushaltsüblichen 230/400 Volt um. Die SWM modernisieren diese Stationen Schritt für Schritt. Denn um für die zukünftigen Anforderungen der Energie- und Wärmewende gerüstet zu sein ist es notwendig, Transparenz über die Auslastung unseres Stromnetzes herzustellen.

Für ausgewählte Netz-Trafostationen ist jederzeit eine transparente Übersicht über den aktuellen und historischen Zustand der Netztrafos, Mittel- und Niederspannungs-Anlage und deren Abgänge verfügbar. Langfristig wird der digitale Zwilling sämtliche Stationen in München in nahezu Echtzeit abbilden.

Netztransformationsstation, Dashboard zur Überwachung der Daten

FAQs zu unserem IoT-Angebot

Was ist ein digitaler Zwilling?

Bei einem digitalen Zwilling werden physische Objekte und Prozesse in einer digitalen Welt abgebildet. Diese digitale Welt spiegelt das Verhalten und die Veränderungen realer Gegenstände wider. Die Verbindung zwischen der physischen und der digitalen Welt wird über Sensoren und Netzwerke nahezu in Echtzeit hergestellt. Die gewonnenen und dargestellten Daten können für Analysen, Simulationen und zu Planungszwecken genutzt werden.

Am Beispiel einer Smart City bedeutet das, dass etwa Gebäude, öffentliche Verkehrsmittel oder Versorgungsnetze digital repräsentiert werden. Die SWM haben bereits mehrere digitale Zwillinge umgesetzt, beispielsweise für die MVG E-Busflotte und das Trinkwassernetz. Infos dazu finden Sie hier:

Beispiel E-Busflotte

Beispiel Trinkwasser-Netz

Beispiel Grundwasser-Pegelmessungen

Beispiel Netz-Trafostationen
Welche Kommunikationstechnologien können für IoT verwendet werden?

Grundsätzlich können für IoT alle Kommunikationstechnologien verwenden werden, die einen Sensor oder ein sogenanntes IoT-Gateway kabellos oder kabelgebunden mit dem Internet verbinden können. Beispiele sind die Funkstandards 3G, LTE und NB-IoT.

Je nach Anwendung und den örtlichen Gegebenheiten wird entschieden, welche Übertragungstechnologie am besten geeignet ist. Entscheidende Faktoren sind zum Beispiel Datenformat, Datenvolumen, Übertragungshäufigkeit, Energiesparsamkeit, Bauwerk usw.
Welche Sensoren sind für IoT geeignet?

Grundsätzlich lässt sich jeder Sensor beziehungsweise jede Datenquelle mit einer offenen Schnittstelle an die IoT-Plattform anbinden. Wie auch die Kommunikationstechnologie ist der geeignete Sensor von der Anwendung und dem Einsatzbereich abhängig. Im öffentlichen Raum gibt es beispielsweise andere Anforderungen als bei einem in ein Fahrzeug verbautem System.