IoT-Feinstaub-Test: Was kosten Sensor und Funk-Modul?
Preise von Feinstaub-Sensor und GSM-Modul
Bild: teltarif.de, Alexander Kuch
Welche Anwendungsmöglichkeiten gibt es im Internet of Things, bei dem nicht nur Menschen, sondern auch Maschinen, Sensoren und viele andere Dinge miteinander kommunizieren? Einen praktischen Einblick geben soll unser IoT-Test mit o2 und Feinstaub-Sensoren. Bereits separat vorgestellt haben wir die o2 Kite Plattform für die Verwaltung des IoT-Tarifs sowie die TerraTransfer-Plattform, auf der die eigentlichen Feinstaub-Messwerte ankommen.
Unser Test gibt natürlich nur einen kleinen Einblick in das, was technisch möglich ist. Die beteiligten Unternehmen betonen gegenüber teltarif.de stets, dass die Technik noch viel mehr hergibt. Ein Mitarbeiter der Firma TerraTransfer in Bochum hat uns nun weitere Einblicke gegeben.
Preise von Feinstaub-Sensor und GSM-Modul
Bild: teltarif.de, Alexander Kuch
Was kosten die Komponenten?
Was uns zum Beispiel im Rahmen des Tests interessiert, ist die Frage: Wo bekommt man eigentlich all die Komponenten für so ein Feinstaub-Messgerät her? Nur bei Spezialfirmen, oder werden diese auch "als Massenware" hergestellt und dann über den üblichen Elektronikhandel zu einem akzeptablen Preis abverkauft?
In unserem Demogerät sitzt nach Aussage des GeoPrecision-Mitarbeiters noch etwas "ältere Technik": Der Sensor ist ein Sensirion SPS30 (Schweizer Hersteller) und das Modem ein GE866 (2G IoT-Modem von Telit). Das Modem kostet ungefähr 19 Euro, der Feinstaub-Sensor rund 25 Euro - beides also keine wirklich teure Investition.
Vom SPS30 würde es inzwischen ein paar interessante Nachfolger geben, die gleichzeitig zum Beispiel auch Luftfeuchte, CO2, NOx und mehr mit messen können.
Die Zukunft: LTE-M - GSM teils noch wichtig
Bei unserer Fachsimpelei über diverse Netzstandards im IoT-Bereich wiesen wir darauf hin, dass die GSM-Netze ja wahrscheinlich nicht für ewig bestehen werden und ein Messgerät wie unseres dann in einigen Jahren "veraltet" sein könnte. Laut dem Mitarbeiter ist es rein technologisch egal, ob Daten per 4G/LTE-M oder 2G/GSM-Service mit GPRS/EDGE übertragen werden. Hier sei die Technologie fast identisch.
Denn sowohl LTE-M als auch GPRS/EDGE erlauben TCP-Verbindungen, wobei das langsame GPRS (56 kBit/s) inzwischen fast zu einhundert Prozent duch EDGE ersetzte worden ist, was in der Regel Datenraten von maximal 350 kBit/s erlaubt, ähnlich wie LTE-M. Die Technik LTE-NB1 hingegen erlaube nur langsame Datagramme (ähnlich SMS) und mache das Ganze für "einfach zu betreuende Geräte" eher ungeeignet.
Auf den neuen Geräten würden nun kombinierte LTE-M/LTE-NB1/2G-Quadband-Module eingesetzt: SARA-R412 (u-Blox, Schweiz) für rund 35 Euro und BG600L (Quectel) für rund 25 Euro.
Der Trick dabei sei es, dass immer noch sehr große Flächen in Europa stärkeres 2G hätten als 4G: Bei 4G werde zwar nur ca. die Hälfte der Energie für eine Übertragung benötigt, aber wenn kein 4G vorhanden ist, verwenden die Geräte 2G als "Fallback". Die Geräte/Server protokollieren das natürlich und überwachen auch ständig den Energiezustand. Faktisch könne man aber sagen, dass eine Übertragung per LTE-M bei den Messgeräten nur ca. 0,33 mAh verbraucht (also nur die Übertragung, nicht die Messung). "Schlafend" verbraucht das Gerät quasi nichts, das reine Bluetooth LE liegt bei weniger als 20 uA. Wir haben hier einmal das Bild einer LTE-M Übertragung eingebunden, das uns das Unternehmen freundlicherweise überlassen hat.
Mitschnitt einer LTE-M-Übertragung. Versorgung mit 4.75 V, Modem: SARA-R412, Logger: TerraTransfer AQUATOS LTX
Bild: TerraTransfer
Interessante Berechnungen zum Energieverbrauch
Außer dem Netzstandard spielt bei IoT das Thema Energieverbrauch eine zentrale Rolle: Denn Geräte und Sensoren sollen am besten über Jahre funktionieren, ohne dass ein direktes Eingreifen des Menschen notwendig ist. Teils ist das auch gar nicht möglich, beispielsweise wenn Sensoren sich irgendwo in den Polarregionen befinden oder an einem Container auf einem Frachtschiff monatelang übers Meer schippern. Da kann niemand - wie beim Rauchmelder im Wohnzimmer zu Hause - einfach mal die Batterie wechseln.
Spannend wird es laut dem GeoPrecision-Mitarbeiter dann, wenn man den Verbrauch auf die Zeit hochrechnet. Unsere Annahme ist: Der Sensor benötigt pro Messung nur sehr wenig, was in der Regel der Fall ist. Unser SPS30 sei da übrigens nicht repräsentativ, denn der vebraucht tatsächlich pro Messung ca. 0,2 mAh, weil er einen internen Lüfter laufen lässt. Aber zum Beispiel ein Druck-/Feuchtesensor benötige wirklich fast nichts. Ein Jahr Bluetooth LE verbraucht ca. 180 mAh, ein Jahr lang täglich vier LTE-M-Übertragungen verbrauchen ca. 500 mAh. Nur im Alarmfall würde öfters etwas übertragen werden.
Also mit ca. 700 mAh könne man ein Jahr lang Daten ins Internet übertragen und lokal (per Handy/Notebook) sei das Gerät kontinuierlich per Bluetooth LE erreichbar. Die App dafür habe TerraTransfer bereits im Einsatz.
Wenn nun eine gute Alkali-1.5V-Mignon-Batterie 2500 mA hat und man für die Spannung vier Stück davon braucht, würde das Gerät selbst mit vier einfachen Mignon-Batterien locker drei Jahre laufen. Und wenn man das tägliche Übertragungsintervall heruntersetzt, seien auch 10 Jahre Betrieb damit kein Problem mehr. Und das passt dann auch zu den 10-Jahres-Prepaid-Tarifen der neuen IoT-Karten von o2. "Also erstmals die Chance auf echte Baumarkt-Regal-Produkte", fasst der GeoPrecision-Mitarbeiter seine Ausführungen uns gegenüber zusammen.
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