Die Birkenfelder Box: gemütliches Zuhause für LoRa-Gateways & Co. in der Wildnis
Draußen muss Technik vor Witterung und Blitzen geschützt und mit Strom und Internet versorgt werden – im Einklang mit der Natur, die ihre eigenen Regeln hat.
- Rainer Maria Kreten
Der Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier liegt am Rande des Nationalparks Hunsrück-Hochwald. Dieser dient vielen Forschern aus dem ganzen Bundesgebiet als riesiges Freiluft-Labor. Wo geforscht wird, da fallen Daten an, die auch nahezu in Echtzeit auf unseren Servern landen sollen. Wo laufen die Rehe gerade herum, wie sind die Quellschüttungen, wie das Wetter und wie ist gerade die Besucherfrequenz? Für alle möglichen Parameter gibt es Sensoren, die per LoRaWAN ihre Werte in die Welt funken. Also gingen wir daran, zusammen mit der örtlichen Kommunalverwaltung am Aufbau des LoRa-Netzes zu arbeiten. "Wir" sind in diesem Zusammenhang die Nationalparkverwaltung gemeinsam mit der Hochschule.
LoRa-Standorte an Schulen, Verwaltungsgebäuden und Feuerwehrgerätehäusern waren schnell identifiziert. Dann wurde es mühsam, denn die Anwendungsfälle der Gemeinden, z.B. das Fernauslesen von Gaszählern in Kellern, erforderte eine ganz andere Netzauslegung als die Verfolgung der Wanderbewegungen von Wildtieren.
LoRaWAN gilt als flexibel, unkompliziert und preiswert. Das ist es aber nur solange, wie wir in unseren eigenen Häusern und Wohnungen agieren. Kommen Fachunternehmen ins Spiel, die sich um die Montage der Gateways an öffentlichen Gebäuden kümmern, die Leitungen verlegen, Antennen montieren und sich um Dinge wie Blitzschutz und Zugangstüren kümmern, steigen die Kosten leicht um das Zehnfache der verbauten LoRa-Hardware. Schließlich gibt es nicht überall geeignete Standorte, um auch örtlich wechselnde Forschungsprojekte mit einer stabilen Netzabdeckung zu versorgen.
So kam der Wunsch auf, flexibel einsetzbare Gateways zu haben. Die sollten nicht nur für LoRaWAN taugen, sondern auch genug Platz bieten, um weitere Technik im Nationalpark zu beherbergen.
- Router, LoRaWAN-Gateways und andere Technik in der Wildnis nutzen
- Insel-Photovoltaik-Lösung abseits von Fahrzeugen und Gebäuden
- Erfahrungen bei Montagearbeiten in freier Natur
Checkliste
Zeitaufwand: ein bis drei Arbeitstage je nach Ausbaustufe
Kosten: 200 Euro bis zu 1300 Euro je nach Ausbaustufe
Programmieren: nicht nötig,reines Hardwareprojekt
Messen: Einfache Messungen mit Multimeter
Fertigkeiten: handwerkliche Grundkenntnisse, Elektrotechnik-Kenntnisse
Gefahren: Umgang mit Bleiakkus, schwere und sperrige Komponenten
Material: Siehe Materialliste am Ende des Artikels
Werkzeug: Elektrikerkoffer, Lötkolben, Akkubohrmaschine mit Bohrerkassette und Stufenbohrer, Gewindeschneider. Je nach Bodenbeschaffenheit am Aufbauort Bohrhammer mit Durchbruchbohrer.
- Heinz Behling, Projekt mit alternativer Energiequelle: Solarstrom für Mikrocontroller
- Guido Burger, Klaus-Uwe Gollmer, Flusspegel messen mit der Citizen Science Box
Das Ziel: Eine nachbausichere Lösung
Die Grundidee – eine Kiste, eine Antenne und ein bisschen Photovoltaik in die Natur zu verfrachten – stellte sich im Detail schnell als recht komplex heraus. Die Lösung sollte nicht nur funktional und kostengünstig, sondern auch ganz oder in Teilen mit einfachen Mitteln reproduzierbar sein. Abgesehen von den LoRa-Komponenten wurde ein örtlicher Baumarkt als Hauptlieferquelle genutzt. Auch die nötigen Werkzeuge gingen nicht über die Standards einer Hobbywerkstatt hinaus.
Ausführende waren hauptsächlich Studierende und natürlich gab es bei Bedarf Hilfe von Profis aus der Nationalparkverwaltung und der Hochschule. Um es vorwegzunehmen: Das Projekt hat uns allen Spaß gemacht, aber auch gezeigt, dass wir nur dann wirklich weiterkommen, wenn wir unser Ingenieurwissen im Kopf und die Bauteile in der Hand halten.
Zurück zur Grundidee: Ein geeignetes Gehäuse wird an einem Pfosten montiert, dazu die Photovoltaik und ein Antennenmast. Die Elektronik soll dabei weg vom Boden, damit Schneelagen und Starkregen ihr nichts anhaben können.
