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Digitales Krankenhaus mit LoRaWAN, funktioniert das?

Digitales Krankenhaus mit LoRaWAN

LoRaWAN besteht aus kleinen Sendern und Empfängern. Durch moderne Übertragungsverfahren lassen sich Signale auch unter schwierigen Bedingungen übertragen. Dadurch kann der Betreiber Messwerte und Zustände im Krankenhaus digital erfassen. Über MQTT und SQL lassen sich die Daten weiterleiten und in einer betreibereigenen Datenbank online speichern. Anschließend können die gespeicherten Daten analysiert und grafisch dargestellt werden. Ein digitales Krankenhaus mit LoRaWAN ermöglicht dem Betreiber preiswert und flexibel Verbräuche und Zustände zu ermitteln. LoRaWAN kann so zur Optimierung und Einsparung von Kosten beitragen. Der Autor ist Medizintechniker, seit dem Jahr 2000 lizenzierter Funkamateur und hat die Pandemie für die Digitalisierung genutzt. Nach seiner Meinung werden mit LoRaWAN für Krankenhäuser nun bisher undenkbare Anwedungen möglich.

In vielen Häusern war es bisher Aufgabe der Haustechnik, regelmäßig Messwerte abzulesen. Häufig ist gar nicht bekannt, an welchen Orten welche Ressource vebraucht wird. Durch Digitalisierung und moderne Funksysteme lassen sich Messwerte und Zustände an bisher undenkbaren Messstellen ermitteln. LoRaWAN (link Wikipedia) ist eine energiesparende Funktechnik, die sogar aus unzugänglichen Stellen kleine Datenpakete übertragen kann. Die Geräte sind im Vergleich sehr preiswert. Durch den offenen Gedanken der Schnittstellen lassen sich Systeme und Anwendungen schnell anpassen. Der Betreiber erhält durch neue Messwerte interessante Einblicke in Verbräuche und Zustände seines Hauses. Mit validen Daten kann dieser dann argumentieren, optimieren und reagieren.

Verbrauch an unzugänglichen Stellen ermitteln mit LoRaWAN

In Kellern und Technikräumen wimmelt es von Rohren, Leitungen und technischen Anlagen. Bis zum Jahr 2022 war das Interesse an Verbrauch von Gas, Wasser und Strom bei den meisten Betreibern eher gering. Doch gestiegene Energiekosten haben dort zu massivem Anstieg an Ausgaben geführt. Zudem wächst die Sensibilität von Beschäftigten und Patienten für Umweltaspekte. Besonders ins Gewicht fällt jedoch, dass Kreditgeber vermehrt auf Kosten und Nachhaltigkeit achten. Mit LoRaWAN lassen sich Verbräuche und Messwerte zu Gas, Wasser, Strom, Wärme und Kälte ermitteln. Durch Differenzmessungen lassen sich schnell Optimierungspotentiale entdecken. Zum Beispiel an Blockheizkraftwerken. Das Digitale Krankenhaus mit LoRaWAN ermittelt Messwerte auch an schwer zugänglichen Orten.

Parkraum-Management mit LoRaWAN

Die meisten Besucher nutzen für den Weg zum Krankenhaus den PKW. Und wenn dies nicht mit dem Taxi oder Bus geschieht, dann wird für das eigene Auto ein Parkplatz notwendig. Zahlreiche Kliniken haben speziell zu Stoßzeiten zu wenig Parkplätze. Für LoRaWAN gibt es Sensoren, welche die Belegung der Parkplätze anzeigen. Somit lassen sich Parkplatzbelegungen per Funk übertragen, in einer Datenbank speichern und per APP oder Anzeigeschilder aktuell anzeigen. Nun kann der Betreiber die Belegungen analysieren und optimieren. Beschäftigte, Patienten und Besucher erhalten stets aktuelle Informationen, wo und ob Parkplätze zur Verfügung stehen.

Der digitale Mülleimer meldet seinen Füllstand

Wie wäre es, wenn Ihr Mülleimer meldet, wenn er voll ist? Bisher müssen Beschäftigte aus der Hauswirtschaft oder Technik proaktiv Mülleimer kontrollieren. Mit Sensoren auf Basis von LoRaWAN lassen sich Füllstände ermitteln und auswerten. Die Beschäftigten werden informiert, wenn der Mülleimer voll ist. Somit lässt sich Arbeitszeit einsparen. Reduzierte Kontrollgänge machen es möglich, die Fachkräfte für Kernaufgaben effizienter einzusetzen. Zugleich ergeben sich durch Müllverläufe neue Erkenntnisse zur Optimierung von Behältern und für das Abfallmanagement.

Valide Daten und belegbare Optimierungen gewinnen bei Kreditgebern zunehmend an Bedeutung.

Zitat Mitarbeiter aus dem Bereich Klinikverwaltung

Überwachung von Kühlzellen und Kühlschränken

Kühlschränke mit Messfunktion sind teuer. Und Kühlschränke mit LAN- oder WLAN-Anschluss setzen sich erst allmählich in Kliniken und Pflegeheimen durch. Eine sehr preiswerte Alternative ist die Kontrolle der Temperaturen von Kühlschränken mit LoRaWAN. In der Grafik oben sehen Sie live-Daten aus einem Kühlschrank, der mit einem LoRaWAN-Sensor bestückt ist. Die Kosten dafür sind gering. Die Batterie im Sensor hält über mehrere Jahre.

Welche Reichweite hat LoRaWAN?

Je nach Umgebung hat LoRaWAN eine Reichweite von wenigen Metern bis mehreren Kilometern. Bei idealen Bedingungen wurden bereits zuverlässig mehr als 10 Kilometer überbrückt. Es gibt sogar Rekordversuche, die sich über mehrere hundert Kilometer erstrecken. Doch diese Bedingungen sind für Normalanwender unerreichbar. In Metallgefäßen bricht die Reichweite auf wenige Meter ein. Für den Planer und Betreiber ist wichtig zu wissen: Im Vergleich zu anderen Funktechniken ist die Durchdringung von Wänden bei LoRaWAN gut. Die Möglichkeit, dass nun Datensignale aus bisher undenkbaren Behältern oder Räumen übermittelt werden können, ist ein wesentliches Argument für LoRaWAN. Zudem brauchen Sie das Rad nicht neu zu erfinden. Auf der LoRaWAN-heatmap (link) sehen Sie, ob und wie Ihre Region mit LoRaWAN bereits versorgt ist.

Kann ich mit LoRaWAN Bilder oder Videos übertragen?

Nein. Mit LoRaWAN lassen sich kleine Datenpäckchen übertragen. Diese Päckchen bestehen aus wenigen Bytes. Unter Fachleuten werden diese Datenpäckchen „payloads“ genannt (zu deutsch: Nutzlast). Payloads bestehen aus nur wenigen Zeichen. In den Datenpäckchen lassen sich daher nur sehr kurze Daten von Temperatur, Feuchte, Füllgrad oder Schaltzustand übermitteln. Für die Übertragung von Audio und Video benötigt man WLAN, Bluethooth oder LTE. Der Vorteil von LoRaWAN liegt in der hohen Durchdringung von Wänden und einem sehr robusten Übertragungsverfahren. Daher sind nur kleine Datenpäckchen übermittelbar.

Die Vor- und Nachteile von LoRaWAN

Die Technik LoRaWAN erfordert Grundkenntnisse im Bereich IT, Elektro-, Datenbank- und Netzwerktechnik sowie der Funktechnik. Zugleich ist die Technik für kritische Anwendungen nicht geeignet. Die Übertragung findet auf 868MHz statt. Denn es handelt sich dabei um eine so genannte ISM-Frequenz. Auf dieser Frequenz tummeln sich zahlreiche weitere Funkanwendungen. Daher kann ein Datenpaket auch mal verloren gehen. Für unkritische Anwendungen ist LoRaWAN jedoch ideal. Mit dem Einsatz von Wissen und den richtigen Geräten ergeben sich für den Betreiber zahlreiche neue Erkenntnisse über sein Haus. Und auch für Patienten, Besucher und Beschäftigte lassen sich neue und interessante Daten ermitteln, speichern und anzeigen, die bisher als undenkbar galten. Bei Verhandlungen mit Kreditgebern ergeben sich neue Argumente. Da sich durch neue Messwerte auch neue Potentiale für betriebliche und finanzielle Optimierungen ergeben.

Digitalisierung für Servicetechniker ist, wenn sich das Problem selbst meldet, meint Matthias Tafelmeyer

Was benötige ich für LoRaWAN?

Zum Einstieg benötigen Sie einen LoRaWAN Sensor. Zum Beispiel für die einfache Messung von Temperatur und Luftfeuchte. Zudem benötigen Sie ein Gateway. Diese Geräte werden auf dem TTN-Portal registriert und konfiguriert. Hierzu gibt es bei YouTube zahlreiche Anleitungen. Anschließend wird auf einem PC oder Mini-Computer das Programm „nodered“ installiert. Mittels MQTT und so genannten „flows“ werden die Daten aus dem TTN-pool gefischt und an eine MySQL-Datenbank übermittelt. Von dort können Sie über eine APP am smartphone oder am PC aufbereitet, analysiert und visualisiert werden. Alternativ sind am Markt zunehmend Dienstleister aktiv, die hierzu komplette Lösungen und Dienstleistungen anbieten.

Wo wird LoRaWAN bereits eingesetzt?

Die Anzahl an kommerziellen Netzen vergrößert sich seit 2018 besonders in Ballungsräumen exponentiell. Das offene Netzwerk von TTN ist seit 2019 sehr gut ausgebaut zum Beispiel zwischen Heidelberg und Darmstadt. Die Stadt Karlsruhe nutzt LoRaWAN für SmartCities. An der Nordsee entwickelt sich ebenfalls ein dichtes Netz von gateways und LoRaWAN-Sensoren. Wir werden nun beobachten können, wie das Gesundheitswesen die Vorteile diese Technologie zunehmend erkennt und der Ausbau auch dort beginnt (link zur heatmap von TTN).

Fazit zum Beitrag: „Digitales Krankenhaus mit LoRaWAN“

Die wesentliche Chance der Digitalisierung ist, dass der Mensch nicht mehr das Problem suchen muss. Sondern sich das Problem beim Menschen meldet. Hierzu kann LoRaWAN beitragen. Zu relativ günstigen Preisen lassen sich individuelle Projekte beim Betreiber realisieren. Und zahlreiche neue Erkenntnisse gewinnen. Es ist eine Chance, um die unterschiedlichen Bereiche in Klinik und Krankenhaus durch valide Daten gemeinsam an einen Tisch zu bringen. LoRaWAN ist eine gedankenoffene Technik, die dem Betreiber neue Möglichkeiten eröffnet.

Welche Antenne taugt für LoRaWAN?
LoRaWAN und Digitalisierung als Helfer in der Bauphase
Messwerte an abgelegenen Orten erfassen mit LoRaWAN
Bericht zur Fachtagung des fbmt 2023 in Göttingen

2 thoughts on “Digitales Krankenhaus mit LoRaWAN, funktioniert das?

  1. […] Ein weiterer entscheidender Vorteil von LoRaWAN ist seine hohe Energieeffizienz. Denn die Endgeräte können oft mehrere Jahre mit einer einzigen Batterieladung betrieben werden. Und das macht sie ideal für Anwendungen, bei denen die Energieversorgung begrenzt ist. Die maximale Sendeleistung beträgt lediglich 25mW (Milliwatt). Und die Sendung der Daten erfolgt meist im Abstand mehrerer Minuten in ganz kleinen Datenpaketen. Somit ist die Technik reizvoll für Industrie und Krankenhaus (link). […]

  2. […] verfügbar sein. Nach unserem Beitrag über unsere DCF77-Funkuhr zum selber bauen (link) und LoRaWAN im Krankenhaus (link) hier nun ein Beitrag zum Thema NTP-Zeitserver mit […]

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