Hintergrund

Viele Städte und Gemeinden wachsen und damit die Herausforderungen für die örtlichen Verwaltungen. Wohin führt diese Entwicklung? Wie kann man sie in geordnete Bahnen lenken? Wie erfüllt man die Forderungen nach ökologischer Verträglichkeit und Nachhaltigkeit? Das sind einige der Fragen, die sich stellen. Antworten darauf finden sich in Konzepten wie „Smart Regions“ oder „Smart Villages“, die einen Ausbau digitaler und smarter Technologien selbst für kleinere Gemeinden anstreben. Eine zentrale Rolle auf dem Weg dahin spielen Datenplattformen für IoT-Anwendungen (Internet der Dinge). Diese haben einerseits die Aufgabe, Sensoren (setzen Information oder Aktion in elektrische Signale um) und Aktoren (setzen elektrische Signale in Bewegung um) anzubinden und andererseits die entstehenden Daten zu verarbeiten und zugänglich zu machen. Sie bilden ein komplexes Geflecht – bestehend aus Konnektoren (Übertragungskanäle, über die Daten zusammengeführt werden), Datenspeichern oder Datenbanken, Services, Benutzer*innenschnittstellen und -oberflächen – das in ein funktionierendes System überführt werden muss.

Projektinhalt

Die meisten Datenplattformen für IoT-Anwendungen sind maßgeschneiderte Lösungen. Das engt die Anwendungsmöglichkeiten ein und birgt die Gefahr, dass sie zu einem Datensilo werden, der nur schwer zugänglich ist. Es gibt allerdings auch Ausnahmen, wie die Plattformen von FiWare beispielsweise, die mehr Flexibilität versprechen und breiter – im gegenständlichen Fall auch in den Bereichen Smart Cities und Infrastrukturen – anwendbar sind. Das Projekt „Smart Communities“ knüpft hier an und nimmt Anwendungen und Public Service Leistungen in den Blick, von denen die Kommunen und der ländliche Raum profitieren können.

Ziele

Die Hauptforschungsschwerpunkte dieses Projektes liegen darauf, den Datenaustausch über und zwischen unterschiedlichen, regional verfügbaren LPWAN Serviceanbieter zu ermöglichen und Benutzer*innen mit aussagekräftigen, visuellen Darstellungs- und Interaktionsmethoden dabei zu unterstützen, Einblicke in komplexe Daten aus Sensornetzwerken zu gewinnen. Es wird ein System-of-System Konzept entwickelt, welches verschiedene Anbieter und Use-Cases umfasst und die Grundlage dafür bildet, Smart Services für Gemeinden, Verbünde, bzw. das Land zu realisieren. Das Projekt verfolgt untenstehende Teilziele:

• Transparente Konnektivität über unterschiedliche regional verfügbaren LPWAN Serviceanbieter hinweg
• Datenaustausch zwischen verschiedenen Plattformen
• Benutzerfreundliche User Interfaces und Methoden der Visualisierung
• Smart Service Management mittels Low-Coding Ansatz
• Heranführen von Entscheidungsträger*innen an die neuesten Technologien zum Projektthema
• Veranschaulichung an Hand von konkreten Use-Cases in NÖ Gemeinden

Methodik

Die zu entwickelnde Plattform wird so konzipiert, dass sie auf allen gängigen Systemen läuft (On-Premise, Microsoft Azure, Amazon AWS) und direkt von einer Gemeinde/Kommune betrieben werden kann. Die für die verschiedene Use-Cases benötigten Daten werden wie ein „Baukastensystems“ aufgebaut und konfiguriert. Dafür muss zunächst ermittelt werden, wie ein solcher Baukasten im Detail zusammengesetzt sein muss und wie dessen Komplexität in benutzerfreundliche und leicht zu bedienende Elemente übersetzt werden kann. Das Baukastenkonzept zieht sich durch alle Ebenen des IoT-Projekts und kommt bei der Erfassung, Übertragung, Speicherung, Aufbereitung, Bewertung und Visualisierung von Daten zur Anwendung. Überdies wird untersucht, wie der Datenaustausch zwischen verschiedenen Plattformen mit unterschiedlichen Funktionalitäten (System-of-Systems Konnektivität) bewerkstelligt kann. Dabei gilt es, geeignete Services zu integrieren, die den Datenzugriff organisieren aber auch die Datensicherheit wahren. Verständlich aufbereitet werden die Daten über entsprechende Frontend Interfaces und Visualisierungen. Dafür werden konfigurierbaren Dashboards erstellt, die ein Monitoring der aktuellen Daten sowie deren historische Entwicklung erlauben.

Ergebnis

Die universitären Partner integrieren die gewonnenen Erkenntnisse in die Lehre und ermöglichen es Studierenden am Projekt mitzuwirken (über Projekt-, Bachelor- oder Diplomarbeiten) und Erfahrungen in der Forschung zu sammeln. Die im Projekt erarbeiteten Kompetenzen werden den Weg für Folgeprojekte ebnen und in wissenschaftliche Beiträge in internationalen Journalen und bei Konferenzen münden. Die Forschungsschwerpunkte im Bereich Machine Learning, Predictive Control, Energiemanagement und Simulation erfahren überdies eine weitere Aufwertung. Die Projektergebnisse werden aber auch dem ecoplus Cluster, den NÖ Technopolen und dem Haus der Digitalisierung zugutekommen. Außerdem werden technische und methodische Voraussetzungen geschaffen, ein regionales kommunalen Ökosystems zu entwickeln, die den Wirtschaftsstandort mittel- und langfristig stärken. Die Testgemeinden können als Vorzeigeprojekte dienen, um Innovationen im kommunalen aber auch öffentlichen Regionalbereich anzustoßen.