IoT-Sensoren im Einsatz – Technik für Frühwarnung und Ressourcenschutz

Von Unwetterwarnung bis Lebensmittelrettung: IoT-Sensoren helfen, grundlegende Lebensbereiche und menschliche Grundbedürfnisse zu sichern – besonders dort, wo der Klimawandel schon seine volle Wirkung zeigt und soziale Folgen nach sich zieht

Im Juli 2021 regnete es im Ahrtal innerhalb von drei Tagen über 115 Liter pro Quadratmeter – doppelt so viel wie sonst in einem ganzen Monat. Die Folge: über 130 Todesopfer, hunderte Verletzte und mehr als 3.000 oft erheblich beschädigte Gebäude. Forschende kamen zu dem Ergebnis: Ursache der Flut ist der Klimawandel. Neben dem Klimawandel war vor allem eines fatal – es fehlten effektive Frühwarnsysteme, die die Menschen rechtzeitig hätten evakuieren lassen. 

IoT-Sensoren können genau hier ansetzen: Sie messen kontinuierlich Umweltveränderungen, melden kritische Zustände als Echtzeitdaten und ermöglichen automatisierte Reaktionen. Ob Starkregen, Dürre oder Hitze – je vernetzter die Sensorik ist, desto schneller und präziser kann gehandelt werden.

Laut Definition sind IoT-Sensoren vernetzte Sensoren, die physikalische Größen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Bewegung oder Licht erfassen und diese in digitale Signale umwandeln. Über Funkstandards wie NB-IoT, LoRaWAN oder 5G senden sie die Daten an ein zentrales System, das diese auswertet und auf deren Grundlage automatisierte Prozesse anstoßen kann. Sogenannte IoT-Sensorknoten ermöglichen verteilte, smarte Messnetzwerke und sind das Rückgrat des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT). 

Ein typischer IoT-Sensorknoten besteht aus:

• Sensor (Datenerfassung)
• Mikrocontroller (Datenverarbeitung)
• Kommunikationsmodul (z. B. NB-IoT oder LoRa)
• Energieversorgung (z. B. Batterie oder Solar)

Diese Kombination macht Sensoren intelligent und vernetzt – der Grundstein für datengetriebene Prozesse im IoT und die technische Grundlage dafür, dass präzise Messgeräte ihre Daten zuverlässig erfassen und weitergeben können.

IoT-Sensoren sind in verschiedensten Ausführungen als unterschiedliche Sensortypen erhältlich – je nach Messgröße, Einsatzgebiet und Übertragungstechnologie. Einige Typen haben sich in der Praxis besonders bewährt: 

• IoT-Temperatursensoren: Erfassen Temperaturverläufe z. B. in Kühlketten, Gebäuden oder Industrieanlagen.
• Feuchtigkeitssensoren: Essenziell für IoT-Sensoren in der Landwirtschaft, um die Bodenfeuchte zu kontrollieren.
• Bewegungs- und Präsenzsensoren: In Smart Buildings oder im Sicherheitsbereich.
• Luftqualitätssensoren: Überwachen CO₂, Feinstaub oder VOCs in Innenräumen.
• LoRa-Sensoren: Besonders energieeffizient und für Langstrecken geeignet.
• IoT-Sensoren Aktoren: Kombinierte Einheiten, bei denen Sensoren Daten erfassen und Aktoren (z. B. Pumpen, Heizungen) automatisch darauf reagieren.

Damit IoT-Sensoren zuverlässig Daten liefern und automatisierte Prozesse auslösen können, durchlaufen sie stets denselben technischen Ablauf:

1. Der Sensor erfasst Umweltparameter.

2. Ein Mikrocontroller verarbeitet die Rohdaten.

3. Die Daten werden per NB-IoT, LoRa, WLAN oder 5G an eine Plattform übertragen.

4. Dort erfolgt die Analyse (z. B. zur Vorhersage, Alarmierung oder Steuerung).

Ein typisches Beispiel für den Ablauf zeigt sich im Katastrophenschutz: Ein IoT-Sensor mit integrierter Telekom-SIM-Karte, etwa an einem Flussarm oder einem Gebäude befestigt, ist in der Lage, die Überschreitung eines Grenzwerts zu registrieren. Er sendet die digitalen Messdaten in kürzester Zeit per LTE-M oder 5G-Netz an eine Online-Plattform, die die Daten analysiert und einen Alarm versendet. Steigt der Wasserpegel zu schnell? Droht eine Überschwemmung ganzer Wohnsiedlungen? Im besten Fall lassen sich solche Gefahren schon so frühzeitig erkennen, dass Kommunen, Behörden und Unternehmen vorausschauend eingreifen und die Bevölkerung durch passende Gegenmaßnahmen oder Evakuierung schützen können.

IoT-Sensoren kommen in zahlreichen Bereichen zum Einsatz – von Industrieanlagen über Landwirtschaft bis hin zu urbaner Infrastruktur. Je nach Anwendung liefern sie die Grundlage für Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit.

IoT-Sensoren in der Industrie: In der Industrie kommen IoT-Sensoren unter anderem für Predictive Maintenance, Qualitätskontrolle, Energieoptimierung und Sicherheitsüberwachung zum Einsatz.

IoT-Sensoren in der Landwirtschaft: LoRa-Sensoren oder NB-IoT-Sensoren kommen in der Landwirtschaft zum Einsatz, etwa auf Feldern oder in Gewächshäusern. Dort messen sie wichtige Umweltdaten wie Bodenfeuchte, Sonneneinstrahlung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit, um Bewässerung und Ressourcenverbrauch präzise zu steuern.

Die IoT-Lösung, entwickelt von der Firma Hidroconta und ausgestattet mit Embedded Connectivity von der Telekom, sendet automatisch und regelmäßig Informationen über den Wasserverbrauch via NB-IoT an eine Cloud-Plattform. Agrarunternehmen können daraufhin individuelle Bewässerungszeiten festlegen, um die Ressource nachhaltig einzusetzen und nicht zu verschwenden.

Smart Cities und Katastrophenschutz: IoT-Sensoren kommen in urbanen Räumen und Risikogebieten zum Einsatz, um kritische Umweltveränderungen frühzeitig zu erkennen. Bei kleinsten Veränderungen kann die Technologie per App vor Hochwasser, Unwetter ebenso wie vor Waldbrand durch eine Trockenperiode warnen. In vernetzten Städten tragen sie so zur Sicherheit der Bevölkerung bei und ermöglichen ein proaktives Krisenmanagement. 

Beispielsweise sammelt die Deutsche Telekom gemeinsam mit dem Unternehmen divirod weltweit regelmäßig Wasserdaten von Seen, Flüssen, Küsten und auf Dächern – um das Risiko von Hochwasser oder einstürzenden Dächern bei Schnee oder Eis vorherzusagen. Nach dem Prinzip Data-as-a-Service (DaaS) können Unternehmen die Messdaten von Dienstleistern gegen Bezahlung zur Vorsorge nutzen.

Das zeigt: IoT-Anwendungen für den Katastrophenschutz zu nutzen, kann die Wirkkraft von Alarmierungssystemen deutlich verstärken. Seit 1970 haben Warnsysteme die Zahl der Todesopfer drastisch gesenkt: 2019 kamen im Jahresschnitt weniger als halb so viele Menschen durch Umweltkatastrophen zu Tode wie noch 50 Jahre zuvor, stellten die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und das UN-Büro für Katastrophenvorsorge (UNDRR) fest.

IoT-Sensoren für Lebensmittel- und Kühlkettenlogistik: IoT-Temperatursensoren sorgen dafür, dass Kühltransporte bei Fleisch, Obst oder Medikamenten konstant überwacht werden. Verändert sich die Temperatur, wird automatisch ein Alarm ausgelöst.

Laut WWF vernichten wir heute bis zu 40 Prozent der weltweit produzierten Lebensmittel (Stand: 2021). Damit Obst, Gemüse, Milchprodukte und Fleisch möglichst lange frisch bleiben und nicht verfrüht in den Müll wandern, sind Transport und Lagerung bei angemessener, konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit unverzichtbar. Tracking-Sensoren können hier aushelfen: Sie überwachen die Kühlkette und warnen verlässlich, bevor sich der Zustand der Waren verschlechtert. Mitarbeitende können so frühzeitig reagieren und beispielsweise die Temperatur nachregeln. Supermärkte müssen auf diese Weise sieben Prozent weniger Lebensmittel wegwerfen – übers Jahr gerechnet Tonnen wertvoller Nahrungsmittel, allein in Deutschland.

Ob LoRa-Sensoren, NB-IoT-Sensoren oder kombinierte IoT-Sensoren-Aktoren – die Einsatzmöglichkeiten sind so vielfältig wie die gesellschaftlichen Herausforderungen. Wer frühzeitig auf die richtige Technologie setzt, schützt nicht nur Menschen und Ressourcen, sondern erschließt auch neue Geschäftspotenziale.

Zugleich schafft IoT-Sensorik die Grundlage für datenbasierte Entscheidungen in nahezu allen Bereichen, von der Stadtplanung bis zur Krisenvorsorge, und wird damit zu einem Schlüsselwerkzeug für eine resiliente und nachhaltige Zukunft.