Smart City Umweltmonitoring

Im Aichfeld (Stadtgemeinden Zeltweg und Knittelfeld) wurde ein IoT basiertes Umweltdatenmonitoring inklusive Pegelstandsmessungen aufgebaut. Alle Messwerte stehen den Gemeinden und deren Stakeholdern zeitnah im eingestellten Intervall zur Verfügung. Diese Datenbasis erzeugt erstmals ein objektives Ist-Bild der aktuellen Umweltsituation und dient als Grundlage für öffentliche Diskussionen. Des weiteren wurde in IoT Straßendiagnosesysteme investiert, um die wirtschaftliche Effizienz der Gemeinden im Bereich Infrastruktur bzw. Straßenerhaltung zu erhöhen.

Eckdaten des Projekts

• Projektdauer: 01.06.2021 - 31.10.2022
• Jahr der Umsetzung: 2022

Ausgangssituation

Die Gemeinden des Aichfeldes beschäftigen sich seit längerem mit innovativen Smart City Ansätzen in der regionalen Entwicklung, wie auch mit Klimaschutz und Energiewende. Sie arbeiten aktuell auch am Aufbau einer Klima- und Energie-Modellregion. Die Region Aichfeld umfasst ein industriell geprägtes Kerngebiet mit internationalen Leitbetrieben in einer Symbiose mit Intensiv- Landwirtschaft im Zentralraum und einem ländlichen, alpin geprägten Umfeld mit Rohstoffen und Ressourcen für erneuerbare Energien und auch Tourismus.

Aus dem industriellen bzw. wirtschaftlichen Charakter der Region heraus entstehen immer wieder Konfliktfelder in unterschiedlichsten Bereichen wie Betriebserweiterungen, Betriebsansiedelungen, Siedlungsentwicklung, Schotterabbau und Reststoffmanagement, oder auch der Ausbau von erneuerbaren Energieanlagen zur nachhaltigen Erschließung von verfügbaren Potentialen in den Bereichen Biomasse, Wind, Wasserkraft und Solarenergie. Seitens einzelner Interessensgruppen und Bürgerinitiativen werden viele Projekte in Frage gestellt, die Gemeinden stehen damit öffentlich stark unter Druck. Vielfach wird aus subjektiver Sicht mit den Themen Lebensqualität, Umweltfaktoren und Schutz der Bevölkerung argumentiert.

Zur Objektivierung solcher Fragestellungen ist ein feinmaschiges und bedarfsgerechtes Umweltmonitoring, das wichtige Daten und Fakten für den Prozess der Entscheidungsfindung zur Verfügung stellt, von großem Wert für alle Beteiligten. Über das vorliegende Projekt sollte ein solches Smart City Umweltmonitoring konzipiert und geeignete Umsetzungspartner ausgewählt werden.

Des weiteren sollten im Rahmen des Projektes Möglichkeiten erhoben werden, wie die wirtschaftliche Effizienz der öffentlichen Hand im Bereich Infrastruktur durch den Einsatz digitaler Technologien erhöht werden kann.

Vorgehensweise

Die Stadtgemeinde Zeltweg arbeitet gemeinsam mit den anderen Gemeinden des Aichfelds an einer Klima- und Energie-Modellregion. Damit diese nicht nur ein Schlagwort bleibt, werden zukunftsweisende Projektideen gebraucht. Besonders im Bereich der Digitalisierung bestanden bisher ungenutzte Potenziale, die gemeinsam mit der im Holzinnovationszentrum ansässigen Firma NET-Automation erhoben wurden.

So erfolgte im ersten Schritt eine Präsentation der Firma NET-Automation zur IoT Technologie NETBEE und ihrer Funktionalitäten. In den Vorgesprächen wurde auch die Erhöhung der wirtschaftlichen Effizienz der Gemeinden thematisiert, die mit einem IoT Umweltmonitoring nicht unmittelbar erreicht werden kann. Besonders im Bereich der Straße und des Winterdienstes besteht die Möglichkeit, IoT basierte Systeme zur Senkung der Kosten einzusetzen (Streumatieral- und Ausbringungskosten). Zusätzlich sind klima- und gesundheitsschädliche Effekte der Streumaterialien Splitt (Feinstaub) und Salz zu beachten. Diese müssen häufig prophylaktisch oder an unnötigen Stellen ausgebracht werden, da eine Datengrundlage zu den tatsächlichen Bedingungen nicht vorhanden ist. Salz wirkt sich negativ auf die umgebenden Böden, das Grundwasser und die Vegetation aus. Die positiven Effekte bezüglich Kosten, Sicherheit sowie Klimaschutz gaben den Ausschlag für die Beschaffung von IoT Straßendiagnosesystemen.

Im weiteren Verlauf wurde vom internen Projektteam eine Detailspezifikation vorgenommen, welche Systeme in welcher Anzahl bzw. Ausführung für einen möglichst hohe Wirksamkeit der Maßnahmen erforderlich sind. Im Bereich Umweltmonitoring wurden 3 IoT Smart City Umweltstationen, 4 Verkehrsdichte Sensoren sowie 2 Pegelstandsmessungen ausgewählt. Für die datenbasierte Unterstützung des Winterdienstes wurden 4 Standorte für IoT Straßendiagnosesysteme definiert. Die gewünschten Positonierierungen sämtlicher Systeme wurden von den Gemeinden an NET-Automation übermittelt. Das Unternehmen führte eine Prüfung hinsichtlich Mobilfunkempfang und ausreichender Sonneneinstrahlung für den autarken Betrieb durch. Die Systeme wurden in Zusammenarbeit von NET-Automation und dem kommunalen Bauhof wie folgt installiert:

1.  IoT Smart City Stationen (Zeltweg)
   - Authalerweg
   - Murwaldsiedlung
   - Hubertusstraße
2.  IoT Pegelstandsmessung (Zeltweg und Knittelfeld)
   - Murbrücke Zeltweg
   - Ingeringbach Knittelfeld
3. IoT Straßendiagnosesysteme inkl. Verkehrsdichte (Zeltweg und Knittelfeld)
   - Authalerweg Zeltweg
   - Murwaldsiedlung Zeltweg
   - Hubertusstraße Zeltweg
   - Hauptstraße Billa Zeltweg
   - Roseggergasse Knittelfeld
   - Hangweg Knittelfeld
   - Otto-Krischke-Gasse Knittelfeld
   - Badgasse Knittelfeld

Die NETBEE Systeme waren unmittelbar nach der Installation betriebsbereit und lieferten Daten in die Cloud. Nach einer Beobachtungsphase seitens NET-Automation hinsichtlich Funktionalität und Betriebssicherheit von 3 Wochen wurde eine Schulung der Mitarbeiter der Gemeinde sowie des Bauhofes durchgeführt. Dabei wurde das Cloud Backend sowie die App für das Bedienpersonal vorgestellt und auf den Mobiltelefonen der Mitarbeiter eingerichtet. Die Inbetriebnahme des IoT Gesamtsystems konnte vollumfänglich und erfolgreich durchgeführt werden und befindet sich im Live-Betrieb.

Auswahl der Firma NET-Automation als Lieferant der IoT Hardware: Seitens der Gemeinde gab es vor der Antragsstellung eine umfangreiche Recherche zu den Anbietern von IoT Lösungen. Es stellte sich heraus, dass einzig die NETBEE Systeme unsere hohen Anforderungen an Datensicherheit, Betriebssicherheit, kritische Infrastruktur, autarker Betrieb, gehärtetes Mobilfunknetz sowie Blackout-Tauglichkeit erfüllen. Weiters konnte der Anbieter sämtliche Systembereiche aus einer Hand anbieten. Die Produkte stammen von einem österreichischen Hersteller und sind IÖB-ausgezeichnet, was für uns den Charakter als Innovationsprodukt bestätigte. Daher erfolgte die Bestellung bei der NET-Automation GmbH.

An der Umsetzung beteiligt waren die Stadtgemeinden Zeltweg, Knittelfeld, die kommunalen Bauhöfe sowie die NET-Automation GmbH.

Ergebnis und Mehrwert

In den betroffenen Gemeinden existieren starke Industrie und Gewerbebetriebe, aber auch Landwirtschaft und Tourismus nebeneinander. Daraus entstehen immer wieder konfliktbehaftete Diskussionen, BürgerInnen befürchten zum Beispiel die Verschlechterung der Lebensqualität durch Umweltbeeinträchtigungen. Als Argument wird häufig die bereits vorhandene, hohe Vorbelastung durch Industrie und Gewerbe angeführt, welche jedoch nicht objektiv belegt ist. Dem steht der Tourismus gegenüber, der mit intakter Natur und hoher Luftqualität wirbt. Neben den aktuellen Daten sind besonders auch die Langzeitentwicklungen über Jahre eine wertvolle Argumentations- und Entscheidungsgrundlage. Das unterstützt die positive Bewusstseinsbildung und Wahrnehmung in der Bevölkerung, wie auch das Marketing im Tourismus.

Hier schafft das Smart City Umweltmonitoring Vorteile für alle Beteiligten und Interessenten, indem sichere und objektive Daten zur Verfügung gestellt werden. Heikle Diskussionen können dank aktueller Daten und der Veranschaulichung langfristiger Entwicklungen versachlicht werden. Das hilft der öffentlichen Hand, speziell den Gemeinden, dem Regionalmanagement, dem Tourismus, der Landwirtschaft und auch Wirtschaftsinitiativen in der öffentlichen Diskussion. Die Gemeinde kann auf Referenzdaten verweisen, auf vorhandene Belastungen in der Vergangenheit eingehen aber auch zukünftige Szenarien bzw. Prognosen entwickeln. Auf diese Referenzwerte können einerseits Projektwerber ihre Argumentation stützen. Auf der anderen Seite erhalten Bürger, Anrainer und Betroffene Belege über die Luft- und Umweltqualität bzw. aktuelle Beeinträchtigungen.

Speziell im Hinblick auf den Klimawandel und die damit zusammenhängende Temperaturzunahme wird eine Datengrundlage geschaffen, wie sich wichtige Werte im innerstädtischen Bereich und im Umland verhalten. Dies ist auch wichtig für die Klimawandel-Anpassung und die daraus abzuleitende Maßnahmen.

Die IoT Straßendiagnose ermöglicht eine signifikante Verbesserung der Verkehrssicherheit bei diffusen bzw. winterlichen Fahrbahnverhältnissen. Die Systeme sind rund um die Uhr im Einsatz und setzen Alarmierungen bei der Erreichung von Grenzwerten ab. Das Risiko von Unfällen, Personen- und Fahrzeugschäden kann somit zukünftig reduziert werden. Darüber hinaus steigt die Lebensqualität unserer Bürger mittelbar durch die Reduktion von Splitt und Streusalz. Splitt verursacht eine erhöhte Feinstaubbelastung, die sich negativ auf die Gesundheit auswirkt. Das Streusalz gelangt in das Grundwasser und schädigt die Vegetation und bodennahe Lebewesen. Als Klima- und Energie-Modellregion ist uns die Verantwortung für die Umwelt ein besonderes Anliegen, das wir durch weniger Salz, Splitt und Fahrten maßgeblich unterstützen könnten.

Die Einsparungen beziehen sich auf die datenbasiert optimierte Planung von Winter- und Streudiensten:

- Einsparung von Streumaterialien
- die Kosten der Fahrzeuge und Geräte (Beschaffung/Abschreibung, Wartung, Betriebskosten)
- Einsparung an Unfallkosten und Unfallfolgekosten
- Kosten der Umweltbelastung durch Schäden an Pflanzen, Gewässern, Böden, Fahrzeugen und Bauwerken sowie durch Veränderungen bei Schadstoffemissionen durch den Verkehr
- die Personalkosten (Einsatz und Bereitschaft)
- vorbereitende Maßnahmen des Winterdienstes

Bei abstumpfender Streuung mit Splitt zusätzliche Kosten für:
- das Wiederaufnehmen (Kehren)
- das Einsammeln und Lagern des Kehrgutes
- das Aufbereiten und Entsorgen des Kehrgutes
- das Reinigen der Grünflächen und der Entwässerungseinrichtungen nach der Winterperiode

Ansprechpartner

 Hr. Günter Reichhold

Bürgermeister - Stadtgemeinde Zeltweg

Hr. Dipl.-Ing. Walter Rieger

NET-Automation GmbH - Geschäftsführung