EOS International, ein gemeinnütziges Sozialunternehmen, ist in Mittelamerika tätig, um ländlichen Gemeinden Zugang zu sauberem Trinkwasser zu verschaffen und so die Grundlage für eine stärkere und wohlhabendere Gesellschaft zu schaffen. EOS hat ein Pilotprojekt zur Fernüberwachung der Wasserqualität in einer ländlichen Gemeinde in Nicaragua gestartet, das auf Hunderte von Standorten ausgeweitet werden soll. Dabei wird Digi XBee® 3 Mobilfunk LTE Cat 1 Konnektivität eingesetzt, um die Wasserqualität drastisch zu verbessern und gleichzeitig die Betriebskosten zu senken.
Die Vision von sauberem Wasser
Wes Meier war es leid, krank zu sein. Der Freiwillige des Friedenskorps, der in San José, Nicaragua, stationiert ist, schob es zunächst auf das Essen, bevor er nach und nach die wahre Ursache des Problems entdeckte. "Mir wurde gesagt, dass wir sauberes Wasser hätten, und ich lebte in dieser Annahme", sagte er. "Aber nach ein paar schlimmen Verdauungsproblemen beschloss ich, der örtlichen Wasserleitung bis zur Quelle zu folgen. Der Klempner zeigte mir, wie er jeden Monat einen Beutel Bleichmittel in den Tank gab - quasi eine Schockbehandlung.
An den meisten Tagen war das Wasser also entweder überchloriert oder verunreinigt. Das Leitungswasser war einfach nicht sicher zu trinken.
Wasser ist eine Ressource, die ein Großteil der Weltbevölkerung als selbstverständlich ansieht. Doch für mehr als 40 Prozent der Gemeinden in Mittelamerika ist ein zuverlässiger Zugang zu sicherem Trinkwasser - frei von krankheitsverursachenden bakteriellen Verunreinigungen - nicht möglich. Meier war entschlossen, das zu ändern.
"Wir haben die Wasserqualität in benachbarten Gemeinden untersucht und festgestellt, dass mehr als 85 Prozent von ihnen mit E. coli und anderen Bakterien verunreinigtes Wasser konsumieren. Der Großteil der Bevölkerung lebt in verarmten ländlichen Gebieten, in denen der Zugang zu grundlegenden Dienstleistungen begrenzt ist und in denen nur wenige Unternehmen und NROs regelmäßig unterwegs sind. Der Mangel an sauberem Trinkwasser hindert sie auch daran, Einkommen zu erzielen und sich aus der Armut zu befreien. Tatsächlich gehören Nicaragua und Honduras zu den ärmsten Ländern der westlichen Hemisphäre, in denen 50 Prozent der Landbevölkerung unterhalb der nationalen Armutsgrenze leben. Nach meiner Zeit beim Friedenskorps habe ich EOS International gegründet, um diese Probleme anzugehen."
Mit 12 Mitarbeitern vor Ort in Nicaragua und acht in Honduras entwickelt und implementiert EOS Technologielösungen, um die Installationen in den Gemeinden zu verfolgen, zu bewerten und zu überprüfen und so eine langfristige, positive Wirkung zu erzielen. Starke Partnerschaften mit lokalen Gemeinden, gemeinnützigen Organisationen, Universitäten und staatlichen Einrichtungen spielen eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Mission, eine stärkere und gesündere Wasserversorgung aufzubauen. "Wir erklären, dass klares Wasser nicht zwangsläufig sicher ist, und wir bieten diesen Gemeinden Fachwissen, Fehlerbehebung und Überwachung mit Hilfe unserer Labore und Feldtests", sagte er, "Aber als wir wuchsen, stießen wir auf Probleme mit der Skalierbarkeit".
Automatisierte, ferngesteuerte Überwachung
Die meisten Probleme mit der Wasserqualität lassen sich erfolgreich und schnell mit einfachen Chlorbehandlungen lösen, bei denen Tabletten verwendet werden, ähnlich denen, die Schwimmbecken sauber und klar halten. Anstelle einer monatlichen Schockbehandlung ist es jedoch besser, kleinere kontinuierliche Chlordosierungen einzustellen und beizubehalten, um Variablen wie Wetter und Verbrauchsmengen zu berücksichtigen.
Früher mussten die Wasserüberwachungstechniker von EOS manuelle Tests durchführen. Diese Techniker durchquerten unwegsames Gelände, um Hunderte von abgelegenen Gemeinden zu besuchen, von denen einige nur zu Pferd erreichbar sind, nur um die Wasserqualität zu testen und die nächste Chlordosis zu verordnen. Diese Tests waren zwar hilfreich, konnten aber den täglichen Schwankungen der Wasserqualität nicht Rechnung tragen. Eine Gemeinde konnte tage-, wochen- oder sogar monatelang ohne den Besuch eines EOS-Technikers auskommen, der neue Daten über die aktuelle Wasserqualität lieferte, wodurch potenziell gefährliche Schwachstellen offen blieben.
Als Meier den Professor Dr. Craig Just und die Doktorandin Megan Lindmark von der University of Iowa konsultierte, war dies eine ideale Zusammenarbeit. "Ich bin ein großer Wasserfan", erklärte Just. "Ich interessiere mich für die Chemie und Mikrobiologie des Wassers, und wir haben beide verstanden, wie wichtig die Wasserdesinfektion in Entwicklungsländern ist. Wir dachten uns, wenn wir Sensoren einsetzen könnten, um die Wasserqualität in Echtzeit zu erkennen und zu melden, könnten die EOS-Techniker viel effektiver arbeiten. Wir könnten unnötige Besuche vermeiden, Zeit und Geld sparen und die Qualität des Wassers verbessern."
Einfache Installation und Einrichtung
Just und Lindmark haben eine Lösung für die Überwachung dieser abgelegenen Standorte entwickelt: Sie statten jeden Standort mit einer kleinen Anzahl von Sensoren aus, die nahezu kontinuierlich den pH-Wert, das Oxidations-Reduktions-Potenzial, das Chlor, die Durchflussmengen und die Tankfüllstände messen können. Diese Messwerte werden alle zwei Minuten aufgezeichnet. Viermal pro Stunde werden diese Messwerte an die Universität von Iowa übermittelt, wo Just und Lindmark Analysen und Visualisierungen der Wasserqualität und -chemie durchführen. Wenn Anpassungen erforderlich sind, senden sie eine Textnachricht an das Personal.
One of the keys to the EOS solution is the Digi XBee 3 Cellular modem that provides the connectivity to send data from far-flung, remote locations. Built on industry-leading technology, pre-certified Digi XBee 3 modems enable engineers to quickly and easily add wireless connectivity to a broad range of applications with the flexibility to switch between multiple frequencies and wireless protocols as needed. They’re ideal for moderate bandwidth (typically < 25 MB/month) and low-cost IoT applications. With Digi Remote Manager®, Digi XBee 3 modules can be easily configured and controlled from a central platform. Built-in Digi TrustFence® security, identity and data privacy features use multiple layers of control to protect against new and evolving cyber threats.
Lindmark begann das Prototyping mit einem Digi-Dev-Board und hatte bald einen Proof of Concept. "Es war alles sofort einsatzbereit", sagte sie. "Es war einfach, das Zubehör und die Tools zu verwenden und die Standortinformationen zu übertragen. Ich bin keine Elektroingenieurin, aber ich habe schnell verstanden, wie man alles benutzt.
Die Natur der Wassersicherheit verändern
Dank mit dem Internet verbundener Sensoren, die von Solarzellen und 12-V-Autobatterien gespeist werden, verändert EOS nun das Wesen der Wassersicherheit und ermöglicht es diesen abgelegenen und einkommensschwachen Gemeinden, die Wassersicherheit zu erreichen, die zur Verbesserung der Gesundheit der Gemeinden erforderlich ist. Das EOS-Personal kann unnötige Fahrten zu Orten vermeiden, die innerhalb der Toleranzgrenzen liegen, und die Gemeinden genießen durchgehend sauberes Wasser.
"Diese Lösung bietet einen wichtigen Dienst zu Kosten, die sie tragen können", sagte Meier. "Dies ist ein Wendepunkt, der das Leben verändert. Und dank dieser effizienten Technologie sind wir nun in der Lage, dies auf einer skalierbaren, nachhaltigen Basis zu erreichen."
Von hier aus will EOS Finanzmittel von Regierungsbehörden und Nichtregierungsorganisationen sichern, um weitere Implementierungen zu unterstützen und die Lösung an kommerzielle Vertreiber zu lizenzieren.