Qu-Air - Verbesserung der Luftqualität rund um Baustellen der Stadt Winterthur

Kontext

Luftqualität betrifft uns alle. Die Qualität hat einen grossen Einfluss auf die Gesundheit von uns Menschen, betrifft die Flora und Fauna und kann durch die entstehenden Schäden hohe Kosten für eine Stadt herbeiführen.

Genau hier kommt Qu-Air ins Spiel. Die Luftqualität auf Baustellen wird anhand mobiler Sensoren erfasst und mittels einer App Qu-Air visualisiert. Die Stadt hat dadurch ein Instrument an der Hand, um auf Grenzwertüberschreitungen schneller zu reagieren. Die Umwelt sowie die Mitmenschen werden geschont. Winterthur wird als Smart City gefördert, indem Daten im Bereich Luftqualität auf einfache Art und Weise gesammelt werden, wodurch sie Daten miteinander vernetzen sowie neue smarte IT-Lösungen weiterentwickelt können. Durch eine mögliche Veröffentlichung bestimmter Daten hat die Bevölkerung die Möglichkeit, selbständig partizipative Ideen voranzutreiben.

Ziele / Aufgaben

Im Rahmen eines Semestermoduls im Bachelor Wirtschaftsinformatik / Betriebsökonomie wurde an der Berner Fachhochschule in Zusammenarbeit mit der Fachstelle Smart City der Stadt Winterthur ein Whitepaper zum vereinfachten Monitoring der Luftqualität erstellt. Das Ziel des Semestermoduls war es, im Dachthema Smart City eine Problemstellung zu finden und mögliche dazugehörige Lösungen zu entwickeln.

Ergebnisse

Das erarbeitete Whitepaper zeigt smarte Lösungsansätze für die Verbesserung der Luftqualität rund um Baustellen in der Stadt Winterthur. Ausserdem ist die Qu-Air Applikation als Mockup mit einer möglichen Ausgestaltung zugänglich.

Schlechte Luftqualität hat Auswirkungen auf uns Menschen wie auch auf das Ökosystem, in dem wir leben. In Winterthur wird die Luft besser, der Jahresmittelwert für Stickstoffdioxid (NO_X) liegt jedoch über dem Grenzwert und die Ozonbelastung (O₃) ist zu hoch. Durch die Schadstoffe entstehen Gesundheitsschäden, Gebäudeschäden wie auch Schäden an Pflanzen, Bäumen und Böden, was sich wiederum negativ auf die Biodiversität auswirkt. Für die Stadt entstehen dadurch Jahr für Jahr Kosten. Die Strategie von Winterthur als smarte City fokussiert sich vor allem auf die Vernetzung von Infrastrukturen und Technologien sowie auf die Lebensqualität und die Umwelt.

Durch die Qu-Air App hat die Stadt Winterthur eine Möglichkeit, das Monitoring der Luftqualität von Baustellen smart durchzuführen. Die Grafik zeigt die wichtigsten Komponenten des Lösungsansatzes.

Da moderne Feinstaub-Sensoren immer kleiner und genauer werden, können sie leicht mit Mobilfunkantennen und einer internen Stromversorgung in ein Modul verbaut werden. Somit entsteht die Möglichkeit schnell und leicht vermeintliche Emissionsquellen zu überwachen. Die Sensoren messen die Feinstaubbelastung von Baustellen und schreiben diese Daten direkt auf die Cloud.

Qu-Air arbeitet diese Daten auf und zeigt sie dem User übersichtlich in einem GUI, kompatibel für Mobile- und Desktop-Anwendungen. Zudem werden automatische Benachrichtigungen verschickt, falls Grenzwerte überschritten werden. Alle verschiedenen Elemente sind im Whitepaper näher beschrieben.

Betroffenen und Verantwortlichen erschliesst sich die Möglichkeit, fundiert Aussagen über die aktuelle Belastung ausgehend von Bauarbeiten zu machen. Somit können gezielt Massnahmen getroffen, umgesetzt und anschliessend evaluiert werden. Mit Qu-Air erhält die Stadt ein Instrument zu Steigerung der Lebensqualität der gesamten Bevölkerung sowie zur Erhaltung der Flora und Fauna.

Für die Umsetzung zur Hardware und Software belaufen sich die geschätzten Kosten auf ungefähr 91‘000 CHF. Eine mögliche Gestaltung der Applikation besteht bereits.

Im Whitepaper finden Sie weitere detaillierte Informationen zu den folgenden Fragen:

• Was ist das Problem rund um die Luftqualität? Wie steht es um die Luftqualität in Winterthur?
• Welche Lösungsmöglichkeiten bietet Qu-Air? Wie muss die technische Lösung inklusive Datenaufbau umgesetzt werden? Wie kann eine mögliche Applikation aussehen?
• Welche Zielgruppen betrifft Qu-Air überhaupt und welcher Nutzen entsteht durch Qu-Air?
• Welche Kosten entstehen bei der Umsetzung?
• Wie trägt Qu-Air zur Förderung einer smarten City in Winterthur bei? Welche weiteren Möglichkeiten entstehen durch Qu-Air?

Klingt spannend? Dann scannen Sie die verschiedenen QR-Codes, um mehr zu erfahren:

Methode

Um die Ausführung des Projektes erfolgreich zu gestalten, wurde der Phase der Ideenfindung sowie der Problemstellung besonders viel Aufmerksamkeit zuteil. Es sollte ein Projekt entstehen, an dem sich alle Mitglieder beteiligen können, der Stadt Winterthur im Bereich Smart City einen Mehrwert bietet und ein Produkt entsteht, hinter dem die Projektgruppe stehen kann. Die Qualität wird gesteigert und es macht Spass.

Da die Gruppe aus verschiedenen Studiengängen besteht und die Mitglieder wiederum unterschiedliche Berufserfahrungen mitbringen, sind viele verschiedene Ideen zusammengekommen. Ein Mitglied hat Erfahrung in der Baubranche, ein anderes in der Sensor-Herstellung sowie weitere im Webdesign-, IT- und Support-Bereich. Mit der smarten Überwachung von Baustellen mithilfe moderner Sensorik wurde ein Thema gewählt, bei dem jedes Mitglied seine Erfahrungen und Stärken einbringen konnte.

Nach der internen Ideenfindung haben wir mit der Fachstelle Smart City Kontakt aufgenommen. Unsere zwei konkretesten Ausrichtungen haben wir mit der verantwortlichen Person besprochen, um herauszufinden, was der Stadt im Bereich Smart City am meisten dient. Für die Analyse des Problems sowie der weiteren Ausarbeitung von Qu-Air haben wir vor allem mit der Fachstelle Umwelt und insbesondere mit dem Messtechniker der Stadt Winterthur Rücksprache gehalten, da diese Fachstelle direkt verantwortlich für den Bereich Luftqualität und Monitoring von Baustellen ist. Auch haben wir basierend auf Gesprächen mit dem Messtechniker und der Fachstelle Personas der beiden wichtigsten Zielgruppen erarbeitet. Für die Erarbeitung des Lösungsansatzes haben wir die technischen Gegebenheiten geprüft und ein Mockup der Qu-Air Applikation generiert.

Um die Aufgaben innerhalb der Projektgruppe optimal zu verteilen und Aktivitäten zu planen, wurde ein agiles Board gemäss «SCRUM» geführt. Somit wurde das Produkt iterativ entwickelt sowie der Austausch innerhalb der Gruppe angeregt. Wöchentliche Sitzungen und monatliche Coachings haben eine gelungene Kommunikation, eine produktive Zusammenarbeit und spannende Diskussionen ermöglicht.

Weiterführende Literatur

• Smart City Winterthur
• Luftqualität Winterthur
• Ostluft
• Bafu Luftqualität
• Umweltbericht Stadt Winterthur
• Kosten der Luftverschmutzung Ecoconcept

Mitglieder Projektgruppe

Deborah Krähenbühl, Björn Langenskiöld, Emanuel Sanna, Sarah Schürch, Dominik Stucki