Bessere Luft mit künstlicher Intelligenz

Die Herausforderung:  State-of-the-Art Messung und Auswertung noch weiter optimieren

„Unsere Mission ist klar: Wir wollen mit unseren Sensoren helfen, die Luftqualität transparent zu machen und nachhaltig zu verbessern“, erklärt Robert Heinecke, Gründer und Geschäftsführer bei Breeze Technologies. Die Sensoren des Unternehmens sind um ein Vielfaches kleiner als herkömmliche Messstationen, die in der Größe eines SUVs an vielbefahrenen Straßen stehen. Doch nicht die Größe, sondern die Technologie ist hier entscheidend. Genauso zuverlässig und genau messen sie den Anteil schädlicher Stoffe in der Luft wie Kohlendioxid, Stickstoffdioxid oder Feinstaub. Die Daten werden dann automatisch in Microsoft Azure hochgeladen und ausgewertet. 2015 gegründet ist das Unternehmen noch vergleichsweise jung, doch die vielen hundert Standorte der Sensoren und mehr als 10.000 Messpunkte auf der ganzen Welt zeigen ein rasantes Wachstum. Und durch die steigende Nachfrage an Luftqualitätsmessungen wird auch der Kundenkreis von Breeze immer größer. „Dazu gehören nicht nur städtische Verwaltungen. Auch viele Unternehmen engagieren uns, um beispielsweise die Luftqualität ihres Standortes oder ihrer Büros zu prüfen. So sind Unternehmen aus der Chemiebranche sehr daran interessiert zu wissen, wie es um die Luftqualität an ihrem Standort bestellt ist“, berichtet Heinecke. „Außerdem stellen wir die gesammelten Daten transparent auf unserem Bürgerportal zur Verfügung. Unsere Daten helfen dabei, die öffentliche Debatte zu versachlichen und zu objektivieren.“ 

Aber Breeze Technologies misst nicht nur die Luftqualität. Sie beraten ihre Kunden auch, wie diese die Luft nachhaltig verbessern können. „Jeder Kunde hat einen eigenen Zugang zu seinen Daten und zu deren Auswertung. Was man dann ganz konkret tun kann, ist der nächste Schritt. Wir beraten da, um aus mehr als 3.500 Luftreinhaltemaßnahmen die jeweils richtigen auszuwählen“, sagt Heinecke. 

Mit der Revolution bei der Sensorgröße und der automatisierten Auswertung der Daten über die Azure Cloud wollten sich Heinecke und sein Team aber nicht zufriedengeben. „Als Start-up sind wir immer auf der Suche nach Innovationen. Die Datenqualität, die unsere Sensoren allein erreichen können, ist begrenzt. Nur mit dem Einsatz künstlicher Intelligenz sind wir in der Lage, die Messgenauigkeit weiter zu steigern. Deshalb lassen wir alle Messdaten zentral in der Azure Cloud zusammenlaufen – die sogenannte Cloud-Kalibrierung führt zu einer noch höheren Datenqualität.“

Die Lösung: KI eliminiert Störfaktoren und eröffnet den Blick in die Zukunft

Breeze Technologies hat die gesamte Komplexität der bisherigen Messmethoden aus den Messstationen in die Azure Cloud verlagert – Qualitätssicherung, Plausibilitätsprüfung und Kalibrierung finden auf Azure statt. Im eigenen KI-Experimentierlabor entwickelt das Unternehmen Lösungen, um noch genauere Messdaten zu erhalten und eventuelle Probleme frühzeitig zu erkennen. „Unsere Sensoreinheiten sind empfindlich, wenn es um bestimmte Umwelteinflüsse geht, wie zum Beispiel die Temperatur. Die KI in der Cloud filtert solche Parameter aus den Daten und ermöglicht so exaktere finale Messwerte“, berichtet Robert Heinecke. Die unter anderem auf Azure Functions basierende Kalibrierungstechnologie rechnet die von Breeze erhobenen Daten in andere wissenschaftliche Größen um. Der Messwert am Ende entsteht auf Basis verschiedener statistischer Methoden und mit Hilfe künstlicher Intelligenz.

Die Ambitionen von Breeze Technologies gehen aber noch weiter. „Wir sind auf dem besten Weg, unsere Sensoren mit einer Predictive Maintenance Technologie auszustatten. So können sie in Zukunft automatisch signalisieren, ob sie voraussichtlich bald ausgetauscht werden müssen.“ Fehler in der Messung oder der Ausfall ganzer Sensoren durch defekte Bauteile gehören dann der Vergangenheit an.

„Die Möglichkeiten von Azure sind wirklich enorm. Wir können zum Beispiel künftig Wetterdaten und damit verbundenes Verkehrsaufkommen mit einfließen lassen. Damit könnten wir vorhersagen, ob an einem Tag viele Menschen in die Stadt fahren werden, es deshalb zu einem erhöhten Verkehrsaufkommen und damit zu einer Verschlechterung der Luftqualität kommen wird“, so Heinecke. In solchen Fällen könnten Stadtverwaltungen vergünstigte Nahverkehrstickets anbieten oder andere Luftreinhaltemaßnahmen ergreifen, um dem direkt entgegenzuwirken. 

Breeze Technologies will seine Luftdaten auch anderen Industrien zur Verfügung stellen – Versicherungen, Immobilienunternehmen, Gesundheitsanbieter oder Krankenkassen könnten davon profitieren. Das Unternehmen wird mittlerweile von der Initiative AI for Earth gefördert. Mit diesem Programm öffnet Microsoft die Azure Cloud-Plattform und ihre KI-Tools für alle, die an der Lösung weltweiter ökologischer Herausforderungen arbeiten.