ThingsBoard, Grafana & ChirpStack im modernen IoT-Stack: Rollen, Zusammenspiel und Praxisbeispiele

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IoT-Projekte stellen Unternehmen vor eine zentrale Herausforderung: Welche Komponenten benötigt man für einen funktionierenden IoT-Stack? Von der Sensorebene über die Datenerfassung bis zur Visualisierung müssen verschiedene Systeme nahtlos zusammenarbeiten. Viele Teams greifen dabei auf eine Kombination aus mehreren spezialisierten Tools zurück – statt auf monolithische Plattformen, die versuchen, alles abzudecken.

ThingsBoard, Grafana und ChirpStack sind drei Open-Source-Tools, die sich ideal ergänzen und jeweils auf ihre Kernkompetenz fokussieren. ChirpStack übernimmt die LoRaWAN-Konnektivität, ThingsBoard das Device Management und die Datenverarbeitung, Grafana die tiefe Datenanalyse.

Inhaltsverzeichnis

• Die 5 Schichten des IoT-Stacks
• ChirpStack: LoRaWAN Network Server
• ThingsBoard: IoT-Plattform
• Grafana: Visualisierung & Analyse
• Vergleichstabelle
• Zusammenspiel: Integration
• Praxisbeispiel: Smart City
• Weiterführende Guides

Die 5 Schichten des IoT-Stacks

Ein moderner IoT-Stack lässt sich in fünf Schichten gliedern, die jeweils spezifische Aufgaben übernehmen:

1. Sensorik & Aktorik (Geräteebene): Physische Sensoren erfassen Daten (Temperatur, Vibration, GPS), Aktoren steuern Geräte (Ventile, Motoren).

2. Konnektivität (Netzwerkebene): Übertragung der Sensordaten über LoRaWAN (ChirpStack), MQTT, HTTP oder andere Protokolle zum Backend.

3. Datenaggregation & -verarbeitung (Middleware): ThingsBoard sammelt, verarbeitet und speichert Daten. Die Rule Engine ermöglicht Echtzeit-Verarbeitung und Alarme.

4. Visualisierung & Analyse (Präsentationsebene): ThingsBoard bietet operative Echtzeit-Dashboards mit Device-Interaktion. Grafana ermöglicht analytische Dashboards für Langzeit-Trends und KPIs.

5. Geräte-Management (Verwaltungsebene): ThingsBoard übernimmt Provisionierung, Firmware-Updates, Monitoring und Security.

ChirpStack: LoRaWAN Network Server

ChirpStack ist ein Open-Source LoRaWAN Network Server für die Konnektivitätsebene. LoRaWAN ermöglicht langreichweitige (bis 15 km), energieeffiziente Kommunikation – ideal für batteriebetriebene Sensoren mit Laufzeiten von 5-10 Jahren.

ChirpStack Web-Interface: Verwaltung von LoRaWAN-Gateways, Geräten und Anwendungen

Kernfunktionen:

• Gateway- und Device-Management für LoRaWAN (Class A, B, C)
• Over-the-Air Activation (OTAA) und Downlink-Scheduling für Gerätesteuerung
• MQTT/HTTP-Integration für Datenweiterleitung an ThingsBoard
• Microservices-Architektur (Gateway Bridge, Network Server, Application Server) für horizontale Skalierung

ChirpStack ist die ideale Wahl für LoRaWAN-basierte IoT-Projekte. Mehr auf unserer ChirpStack Expertisen-Seite.

ThingsBoard: IoT-Plattform

ThingsBoard ist eine Open-Source IoT-Plattform für Datenerfassung, Verarbeitung, Visualisierung und Device Management. Im Gegensatz zu ChirpStack ist ThingsBoard protokoll-agnostisch und unterstützt MQTT, HTTP, CoAP sowie LoRaWAN-Integrationen.

ThingsBoard Dashboard mit Echtzeit-Widgets, Karten und Device-Steuerung

Kernfunktionen:

• Device Management für Millionen Geräte mit hierarchischer Organisation
• Rule Engine für Echtzeit-Datenverarbeitung, Alarme und Benachrichtigungen (E-Mail, SMS, Webhooks)
• 600+ IoT-Widgets für Echtzeit-Dashboards mit Device-Interaktion (Schalter, Slider, Karten)
• Multi-Tenancy mit Mandanten-Hierarchie und Rollen-Management
• Unterstützung für PostgreSQL, Cassandra und TimescaleDB

ThingsBoard eignet sich ideal als zentrale IoT-Plattform für verschiedene Protokolle. Mehr auf unseren ThingsBoard Expertisen-Seiten.

Grafana: Visualisierung & Analyse

Grafana ist eine Open-Source-Plattform für Datenvisualisierung und Monitoring. Während ThingsBoard für operative Echtzeit-Dashboards mit Device-Steuerung ausgelegt ist, eignet sich Grafana für analytische Dashboards mit Langzeit-Metriken und KPI-Reporting.

Grafana Dashboard: Zeitreihen-Visualisierung und Datenanalyse mit mehreren Panels

Grafana greift auf ThingsBoard-Daten via PostgreSQL/TimescaleDB oder REST API zu und bietet umfangreiche Visualisierungs- und Drill-Down-Möglichkeiten. Ideal für Management-Reporting, Langzeit-Trends und Multi-Source-Dashboards (z.B. IoT + IT-Metriken). Mehr auf unserer Grafana Expertisen-Seite.

Vergleichstabelle

Hier eine kompakte Übersicht der drei Tools im direkten Vergleich:

Fazit: Die drei Tools ergänzen sich ideal – ChirpStack für LoRaWAN-Konnektivität, ThingsBoard als zentrale IoT-Plattform, Grafana für analytische Dashboards.

Zusammenspiel: Integration

Die drei Tools integrieren sich nahtlos: ChirpStack sendet Daten via MQTT an ThingsBoard. ThingsBoard verarbeitet die Daten mit der Rule Engine und speichert sie in PostgreSQL/TimescaleDB. Grafana greift via SQL-Query oder REST API auf die Daten zu.

LoRaWAN-Sensor → ChirpStack → MQTT → ThingsBoard → PostgreSQL → Grafana

Diese Architektur ermöglicht LoRaWAN-Konnektivität, Echtzeit-Verarbeitung mit Rule Engine, operative Dashboards in ThingsBoard und analytische Dashboards in Grafana für Management-Reporting. Für zusätzliche Automatisierung können Sie Node-RED integrieren.

Praxisbeispiel: Smart City

Challenge: Eine Stadt möchte Parkplätze in Echtzeit monitoren und Bürgern die Verfügbarkeit über eine App anzeigen. Gleichzeitig soll die Auslastung analysiert werden, um die Parkraum-Planung zu optimieren.

Setup:

• Sensoren: Parkplatzsensoren mit LoRaWAN (batteriebetrieben, 5-10 Jahre Laufzeit)
• ChirpStack: Verwaltung der LoRaWAN-Gateways (z.B. auf Laternenmasten), Empfang der Belegungsdaten
• ThingsBoard: Echtzeit-Karte mit Parkplatz-Status (grün = frei, rot = belegt), Alarme bei Sensorausfall, REST API für mobile App, Datenspeicherung in PostgreSQL/TimescaleDB
• Grafana: Auslastungs-Heatmaps nach Wochentag und Uhrzeit, KPI-Dashboard für Stadtplanung, Langzeit-Trends

Nutzen: Echtzeit-Parkplatzanzeige für Bürger, weniger Parksuchverkehr, datenbasierte Stadtplanung, reduzierter CO₂-Ausstoß.

Weiterführende Guides

• ThingsBoard Managed Hosting
• ThingsBoard Installation Guide
• ChirpStack Managed Hosting
• Grafana Managed Hosting
• Node-RED Integration

Fazit

ThingsBoard, Grafana und ChirpStack bilden eine leistungsstarke Kombination für IoT-Projekte: ChirpStack für LoRaWAN-Konnektivität, ThingsBoard als zentrale Plattform für Device Management und Datenverarbeitung, Grafana für analytische Dashboards. Alle drei sind Open Source und können DSGVO-konform selbst gehostet werden.

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