Vom Prototyp zum Produktivsystem: Standardisierte Sensordatenbereitstellung

Im Rahmen des CUT-Projekts hat die Stadt Leipzig eine eigene, einfach nutzbare Bereitstellungslösung für den FROST-Server mit dem aktuellen Projektstand (FROST-Server Version 2.6.0) entwickelt. Diese basiert auf einer sogenannten Docker-Compose-Konfiguration und steht anderen Kommunen über opencode.de offen zur Verfügung.

Der Hintergrund: In der praktischen Umsetzung zeigte sich, dass vorhandene Vorlagen – wie das von Hamburg entwickelte HH-UDP-IOT-Chart – zwar wertvolle Impulse liefern, aber nicht ohne weiteres übertragbar sind. Unterschiedliche technische Voraussetzungen, etwa verschiedene Serverstrukturen oder eingesetzte Cloudlösungen, erforderten in Leipzig deshalb einige Anpassungen, die ggf. auch für andere Städte und Kommunen interessant sind.

opencode.de: Link zum Docker-Compose-File

Ein zentrales Ziel innerhalb des CUT-Projekts ist die Mandantenfähigkeit des FROST-Servers, die es erlaubt, Daten mehrerer kommunaler Akteure getrennt, aber auf einer gemeinsamen Infrastruktur bereitzustellen. Diese Erweiterung wurde durch das Fraunhofer IOSB in Zusammenarbeit mit den Städten München und Leipzig entwickelt.

In einem Webinar der CUT-Akademie wird die technische Umsetzung und die konzeptionellen Überlegungen zur Mandantenfähigkeit vorgestellt und beispielhaft erläutert. Das Webinar und der Code zum FROST-Server sind über folgende Links erreichbar:

CUT-Akademie: Mandantenfähigkeit im FROST-Server – Praxisbeispiel und technische Einblicke

opencode.de: FROST-Server

Der FROST-Server wird in Leipzig inzwischen produktiv eingesetzt– erweitert um eine Mandantenfähigkeit, die über das Authentifizierungssystem Keycloak gesteuert wird. Dadurch können unterschiedliche Nutzergruppen und Akteure getrennt voneinander auf die Sensordaten zugreifen.

So lassen sich sowohl offene Echtzeit- und Zeitreihendaten als Open DataOpen DataOpen Data sind transparent und ohne Zugangsschranke auf Plattformen veröffentlichte Daten zur fallspezifischen Verwendung in der Praxis. Verwaltungsintern können hier durch Kenntnis der bestehenden Daten und deren Austausch zwischen den Organisationseinheiten bestehende Dienste verbessert und neue Dienste geschaffen werden. Kundinnen, Kunden und Unternehmen können über Ihre Anträge und Rahmenbedingungen Informationen erhalten, und die Stadtgesellschaft insgesamt kann über die Transparenz wertvoller Stadtdaten neue Erkenntnisse gewinnen oder ableiten und neue Geschäftsmodelle entwickeln, welche die Stadt mit ihrer Stadtgesellschaft insgesamt weiterbringen. für die breite Öffentlichkeit bereitstellen, aber auch zugangsbeschränkte Daten für ausgewählte Partner und kommunale Fachstellen. Zugriffsrechte können so transparent und zuverlässig verwaltet werden.

Zur Sicherstellung einer konsistenten Datenqualität hat die Stadt Leipzig eine erste Version eines leichtgewichtigen QS-Werkzeugs beauftragt. Dieses prüft die in der OGC SensorThings API gespeicherten Entitäten automatisiert und kontinuierlich anhand organisationsspezifischer JSON-Schemata.

Auf diese Weise können Abweichungen von internen Anforderungen frühzeitig erkannt und die Stabilität sowie Verlässlichkeit der Datenbasis dauerhaft gewährleistet werden.

opencode.de: OGC SensorThings API QS-Tool

Ein IoT-Monitoring mit der Open-Source-DashboardDashboardEin Dashboard (engl.: Armaturenbrett) ist eine grafische Benutzeroberfläche, in der Daten visualisiert und für die Verwaltung nutzbar gemacht werden, z.B. in Form von statistischen Auswertungen, Tabellen oder Karten. Dashboards können in der Verwaltung und in Urbanen Digitalen Zwillingen verschiedene Funktionen haben:1. Echtzeitüberwachung: Echtzeitdaten aus Sensoren oder Messstellen in der Stadt werden eingebunden, überwacht und analysiert.2. Analyse und Auswertung: z. B. von Trendanalysen, Statistiken, Prognosen und Karten.3. Smarte Steuerung und Interaktion in einem Urbanen Digitalen Zwilling, beispielsweise indem Parameter verändert, Einstellungen angepasst und Prozesse gestartet werden.4. Benachrichtigungen und Alarme bei kritischen Ereignissen oder Abweichungen von festgelegten Parametern.5. Visualisierung und Grafiken: Geodaten werden grafisch und visuell aufbereitet, um sie leicht verständlich zu präsentieren.Dashboards speisen sich in einem Urbanen Digitalen Zwilling aus der zugrunde liegenden IT-Infrastruktur wie einer Urbanen Datenplattform oder einer Geodateninfrastruktur. Für die Einbindung von Echtzeitdaten ist eine Sensordateninfrastruktur notwendig.lösung Grafana ermöglicht zudem eine kontinuierliche Überwachung der Sensordatenströme und Serverkomponenten – inklusive Benachrichtigungsfunktionen. Gemeinsam mit der QS-Komponente entsteht so eine robuste und verlässliche IoT-Datenplattform.

Im Rahmen des CUT-Projekts wurde in Leipzig Sensorik beschafft, erprobt und konkrete IoT-Anwendungsfälle realisiert. Dazu zählen unter anderem die Bodenfeuchtemessung an Baumstandorten in städtischen Parkanlagen sowie die Pegelsensorik an Gewässern zweiter Ordnung zur lokalen Wasserstandserfassung.

Diese Anwendungsfälle lieferten nicht nur wertvolle Daten für Umweltmonitoring und Stadtgrünpflege, sondern ermöglichten auch einen erheblichen Erfahrungsgewinn – etwa im Bereich der Ausschreibung und Beschaffung geeigneter Sensorik, bei technischen Herausforderungen im Feldeinsatz oder bei offenen Fragen zur Qualitätssicherung und Validierung der Sensordaten.

Die gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die Weiterentwicklung der städtischen SensordateninfrastrukturSensordateninfrastrukturViele für städtische Belange wichtige Daten werden in Echtzeit durch Sensoren gewonnen, beispielsweise für Temperatur, Feinstaubwerte oder bei der Fahrgastzählung. Mit der passenden IT-Infrastruktur können diese Daten auch direkt verarbeitet, gespeichert und verschiedenen Anwendungen zur Verfügung gestellt werden. ein – sowohl technisch als auch organisatorisch – und helfen dabei, den Einsatz von Sensorik künftig noch gezielter und nachhaltiger zu gestalten.

Für das MasterportalMasterportalDas Masterportal ist eine modulare Open Source Geoportal. Das Masterportal wird von einer Implementierungspartnerschaft (46 Partner | Stand Jan 24) unter Federführung der FHH entwickelt.  Die Software wird unter der MIT Open Source-Lizenz zur Verfügung gestellt. GeoPortal Hamburg GeoPortal München Masterportal Leipzig wurde auf Basis der OGC SensorThings API ein generisches GetFeatureInfo-Add-on für Sensordaten („sensorChartGeneric“) entwickelt. Es ermöglicht die fachthemenunabhängige, konfigurationsbasierte Darstellung mehrerer Sensormessreihen je Standort und stellt einen ersten funktionsfähigen Entwicklungsschritt dar.

Darauf aufbauend wird aktuell ein zentrales Sensorportal der Stadt Leipzig im MasterportalMasterportalDas Masterportal ist eine modulare Open Source Geoportal. Das Masterportal wird von einer Implementierungspartnerschaft (46 Partner | Stand Jan 24) unter Federführung der FHH entwickelt.  Die Software wird unter der MIT Open Source-Lizenz zur Verfügung gestellt. GeoPortal Hamburg GeoPortal München Masterportal Leipzig erprobt. Dieses soll Nutzerinnen und Nutzern perspektivisch einen mandantenfähigen, transparenten und anschaulichen Zugang zu Sensordaten bieten.

Mit der produktiven Bereitstellung standardisierter Sensordaten legt Leipzig eine wichtige Grundlage für zukunftsfähige Digitale Zwillinge und eine smarte Stadtentwicklung.

opencode.de: Masterportal generisches IoT-GFI