Wie IoT und Embedded Analytics Klimawandel-Einfluss auf belgische Gärten enthüllen

Während globale Temperaturen steigen, erleben wir einen Anstieg schwerer Wetterereignisse – langanhaltende Hitzewellen und Dürren, die sich durch Ökosysteme ziehen, von Tropenwäldern über Farmlands bis in unsere heimischen Gärten. Laut Karel Callens, CEO und Mitgründer von Cumul.io, verändern diese Veränderungen lokale Umgebungen auf Weisen, die wir erst beginnen zu verstehen.

Während Schlagzeilen und Bilder weltweite Klimashifts dokumentieren, begreifen wenige, wie diese Muster die Grünflächen beeinflussen, die wir schätzen – besonders während der Pandemie-Lockdowns, die unsere Bindung zu Hausgärten intensivierten.

Im April 2021 startete die Universität Antwerpen eine bahnbrechende, bürgergetragene Studie, um Klimawandel-Effekte auf flämische Hinterhofgärten und Parks zu quantifizieren. Über sechs Monate installierten 5.000 Teilnehmer IoT-Sensoren in ihren Gärten, loggten Daten und teilten Insights durch Embedded Analytics Dashboards.

Die Initiative, genannt CurieuzeNeuzen in de Tuin (Englisch: Curious Noses in the Garden), ist ein kollaborativer Effort zwischen Universität, flämischer Regierung, De Standaard, Rabobank.be, Orange, VITO, Flämischer Umweltgesellschaft, Bio-Planet, iFLUX, DPD, Aquafin und Cumul.io.

Datengesteuertes Gärtnern

„Feinkörnige lokale Daten sind essenziell, um zu verstehen, wie Hitzewellen und Dürren Communities beeinflussen“, erklärt Jonas Lembrechts, Postdoc in Bergökologie und Pflanzeninvasionen an der Universität Antwerpen und wissenschaftlicher Lead für CurieuzeNeuzen.

Lembrechts fügt hinzu, dass das Projekt „untersucht, wie sich verändernde Wetterbedingungen auf lokale Umgebungen auswirken, indem Variationen über verschiedene Bereiche erfasst werden, was uns ermöglicht, die Region umfassend zu monitoren und präventiv zu handeln.“ Dafür setzte das Team auf Community-Hilfe, um private Grünflächen zu erreichen, die sonst unmonitored blieben.

IoT Garden Daggers

Der Einsatz tausender „Garden Daggers“ – IoT-Sensoren basierend auf dem TMS-4 Modell von TOMST, einem tschechischen Unternehmen, bekannt für robuste Mikroklima-Sensoren – ermöglichte Erfassung von Bodentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Oberflächen- und Lufttemperaturen sowie Rasenzuständen in jedem Teilnehmergarten.

Im Gegensatz zu früheren TMS-4 Deployments, die manuellen Datenabruf per Kabel erforderten, verbinden sich die CurieuzeNeuzen Daggers mit einem dedizierten Orange 4G Narrowband IoT Netzwerk. Diese Echtzeit-Konnektivität stellt sicher, dass Wissenschaftler kontinuierliche Datenströme ohne logistische Last manueller Auslesung erhalten.

Batteriemanagement stellte eine weitere Challenge: Sensoren wurden aus Tschechien im deaktivierten Zustand versendet, um Batterieleben zu erhalten. Teilnehmer erhielten Schritt-für-Schritt Aktivierungsanweisungen, und eine automatische Notfall-Aktivierung war für zwei bis drei Wochen post-Installation geplant für den Fall von Fehlschlägen.

Laut Gert Pauwels, Head of IoT, M2M, Big Data und Innovation bei Orange Belgium, „entfernt das 4G Narrowband Netzwerk unnötigen Overhead und liefert eine saubere, energie-freundliche Datenpipeline, die mit unseren Umwelt- und Energiewende-Prioritäten aligniert.“

Interaktive Dashboards für Citizen Scientists

Die Transformation roher Sensordaten in actionable Insights erforderte ein benutzerfreundliches Interface. Das Team wandte sich Cumul.io's Embedded Analytics Plattform zu, die schnelle Erstellung interaktiver Dashboards erlaubt, die komplexe Metriken in intuitive Visualisierungen übersetzen.

Alle 5.000 Citizen Scientists greifen jetzt auf personalisierte Dashboards zu, die Key Statistics anzeigen – wie Peak und Trough Bodentemperaturen, Lufttemperaturen und Feuchtigkeitslevel. Teilnehmer können ihre eigenen Gartendaten gegen regionale Durchschnitte vergleichen und Findings auf Social Media teilen, was eine vibrierende Community datenbewusster Gärtner fördert.

Technische Hürden traten auf: Firmware Updates konnten nur via PC mit dedizierter Software durchgeführt werden, was Remote Management limitierte. Das Team entwickelt nun Firmware, die Over-the-Air Updates und konfigurierbare Mess-Settings unterstützt, was Flexibilität für zukünftige Deployments hinzufügt.

Unerwartete Insights und breitere Impact

Initiale Hypothesen sagten voraus, dass Innenstadt-Gärten am meisten unter Hitzestress durch Urban Heat Island Effekte leiden würden. Frühe Ergebnisse zeigen jedoch, dass viele Innenstadt-Gärten – oft kleiner und schattig – an sonnigen Tagen kühler bleiben, was Hitzewirkung mildert. Dieser kontraintuitive Befund rüstet Bewohner mit actionable Wissen aus, ihre Gärtnerpraktiken anzupassen.

Der Projekterfolg hängt von Teilnehmer-Engagement ab: Nutzer erkunden aktiv interaktive Karten Flanderns, teilen Dashboards und diskutieren Insights online. Dieser Netzwerkeffekt hat die Reichweite von CurieuzeNeuzen amplifiziert, Klimadaten in die Öffentlichkeit gebracht und eine Generation neugieriger, daten-informierter Gärtner inspiriert.

CurieuzeNeuzen exemplifiziert, wie IoT und Embedded Analytics Data Science demokratisieren können, beweisend, dass man keinen PhD braucht, um Klimaauswirkungen zu interpretieren. Indem Echtzeit-, lokal relevante Daten zugänglich gemacht werden, befähigt das Projekt Bürger, Klimawandel-Effekte direkt in ihren eigenen Hinterhöfen zu monitoren, darauf zu reagieren und letztlich zu mildern.

Autor ist Karel Callens, CEO & Mitgründer, Cumul.io.