Smart City und mehr: Sensoren sogar für die Medizin

Das Internet der Dinge (IoT) gewinnt an Bedeutung. 2015 bezifferte McKinsey den Wert dieses Marktes bereits auf 900 Mio. USD.¹ Bald werden nicht Millionen, sondern Dutzende Milliarden intelligenter Geräte mit dem Internet verbunden sein.² Ericsson rechnet damit, dass es 2020 bis zu 26 Milliarden sein könnten.³

Was ist das IoT eigentlich? Der Begriff bezeichnet die Welt der Geräte, die mit dem Internet verbunden sind, aber – anders als Computer oder Smartphones – nicht „typischerweise“ dafür gedacht sind.⁴ Dazu gehören unter anderem Wearables, mit denen wir unsere sportlichen Leistungen messen, telemedizinische Geräte, die den Zustand von Patienten überwachen, und spezialisierte Sensoren zur Überwachung von Fertigungsprozessen. Die Welt des IoT besteht also nicht nur aus Geräten, die wir als Nutzer direkt bedienen, sondern auch aus Sensoren, die Daten aus der Umgebung erfassen, und aus Systemen, die diese Daten verarbeiten.

Eine Sensorplattform?

Weltweit wird an der Weiterentwicklung des IoT gearbeitet. Auch wir bei EMBIQ wollen in diesem Bereich eine innovative Lösung schaffen. Ziel des Projekts ist eine Sensorplattform mit besonderen Detektoren, die auf die Erfassung vieler unterschiedlicher Informationen spezialisiert sind und selbst unter sehr schwierigen Bedingungen arbeiten.

– Dafür setzen wir integrierte optoelektronische Sensoren und MEMS ein. Zu den optoelektronischen gehören Faser-Bragg-Gitter-Sensoren, erklärt Dr.-Ing. Wojciech Surtel, Leiter der Forschung und Entwicklung in diesem Projekt und Wissenschaftler an der Technischen Universität Lublin.

Die Plattform wird also zum Beispiel mit pH-Sensoren ausgestattet, die sich vielseitig einsetzen lassen – sogar in der Medizin. Außerdem entwickeln wir unsere bestehenden Smart-City-Produkte weiter: OCKO (ein System zur Messung von Personenströmen und zur Verhaltensanalyse) und BLOKO (eine Lösung ohne App zur Überwachung von Ausrüstung und Personen). In beiden kommen spezielle Sensoren zum Einsatz.

All diese Eigenschaften eröffnen der Plattform ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten.

Medizin: Untersuchungen ohne Skalpell

Sensoren, die den Säure- oder Basengehalt (pH) anzeigen, können zum Beispiel im Kreißsaal eingesetzt werden. In bestimmten Fällen muss während der Geburt der pH-Wert im Blut des Kindes gemessen werden. So lässt sich feststellen, ob Komplikationen vorliegen, und entscheiden, ob ein Kaiserschnitt nötig ist. Für die Blutprobe wird ein kleiner Schnitt an der Kopfhaut des Kindes gemacht – mit pH-Sensoren wäre das nicht mehr nötig. Diese Geräte können ohne jeden Einschnitt messen.

Landwirtschaft: nur düngen, wenn es nötig ist

Eine weitere mögliche Anwendung ist die Prüfung des Bodenzustands. Ein faseroptischer Sensor lässt sich in einer bestimmten Tiefe direkt im Boden platzieren, die Daten können mit einem speziellen Gerät aus der Ferne abgerufen werden. – Dieser Sensor muss intelligent sein. Das heißt, er braucht eine Elektronik, die den pH-Wert misst und die Daten über moderne drahtlose Schnittstellen überträgt. Dank energiesparender Lösungen kann ein solcher Sensor sehr lange mit Batterien arbeiten, unterstützt durch eine Photovoltaik-Stromversorgung, sagt Dr.-Ing. Wojciech Surtel.

Der pH-Wert des Bodens ist sehr wichtig. Er beeinflusst das Pflanzenwachstum und damit die Höhe der Ernte. Ein zu hoher Säuregrad ist für die landwirtschaftliche Produktion ungünstig, deshalb werden Kalkdünger eingesetzt, um ihn auszugleichen. Intelligente pH-Sensoren helfen sicherzustellen, dass diese Dünger nur dann ausgebracht werden, wenn es wirklich nötig ist.

Städte: intelligent und effizient

Andere Sensoren, die die Bewegung von Menschen und Gegenständen erfassen, lassen sich in sogenannten intelligenten Häusern installieren oder helfen, den öffentlichen Raum gut zu verwalten. Das System OCKO, das wir bei der Entwicklung der Sensorplattform weiter ausbauen, misst schon heute Personenströme in nahezu jedem beliebigen Bereich. Man kann sich leicht vorstellen, wie es den öffentlichen Nahverkehr unterstützen und helfen könnte, Fahrpläne an den tatsächlichen Bedarf anzupassen. BLOKO (auf Basis von Geräten mit BLE-Schnittstelle) wiederum kann helfen, die Bewegung von Fahrzeugen und Ausrüstung zu verfolgen.

– Intelligente Systeme und die Sensoren, die fester Bestandteil davon sind, können nahezu unsichtbar sein und trotzdem einen sehr großen Teil unserer Umgebung „im Auge behalten“, sagt Tomasz Niedziałek, CEO von EMBIQ. – Dank ihnen können Städte ihre Ressourcen effektiver nutzen oder besser für Sicherheit sorgen. In Zukunft wird man sich ein Leben ohne solche Lösungen kaum vorstellen können – so wie wir uns heute kaum noch erinnern, wie wir ohne Internet zurechtkamen.

Unser Projekt „Sensorplattform für den Einsatz im Internet der Dinge“ wurde von der Europäischen Union mit über 1 Mio. PLN gefördert. Die Förderung betrug genau 1.173.449,20 PLN, das Gesamtvolumen des Projekts 1.727.180 PLN.

¹Louis Columbus, Roundup Of Internet Of Things Forecasts And Market Estimates, 2016, „Forbes“, 27.11.2016 [https://www.forbes.com/sites/louiscolumbus/2016/11/27/roundup-of-internet-of-things-forecasts-and-market-estimates-2016/#6f29f795292d]
²Chris Neiger, These Jaw-Dropping Facts Will Change Your Mind About the Internet of Things, „The Motley Fool“, 5.05.2017 [https://www.fool.com/investing/2017/05/05/these-jaw-dropping-facts-will-change-your-mind-abo.aspx]
³Bericht von Ericsson und Telia Company: Connecting the everyday. How the Internet of Things is reshaping our World, 2016 [https://www.ericsson.com/assets/local/news/2016/11/iot-for-dummies-20161019.pdf]
⁴Andrew Meola, What is the Internet of Things (IoT)?, „Business Insider“, 19.12.2016 [http://www.businessinsider.com/what-is-the-internet-of-things-definition-2016-8?IR=T]