LoRaWAN срещу кабелно наблюдение на времето: Кое е по-добро за отдалечени сайтове?

Проектите за наблюдение на времето често трябва да събират температура, влажност, атмосферно налягане и други метеорологични данни от външни или разпределени места.

За много проекти изборът на подходящ сензор е само част от предизвикателството. Клиентите също трябва да обмислят как ще се предават данните, как ще се захранват полевите устройства, дали окабеляването на дълги разстояния е практично, колко точки за наблюдение са необходими и как потребителите ще имат достъп до данните от разстояние.

Традиционните кабелни системи за наблюдение на времето обикновено изискват окабеляване на дълги разстояния, захранваща конструкция, оборудване за събиране на данни и интеграция на място. Това може да увеличи разходите за инсталиране и да направи внедряването по-сложно, когато точките за наблюдение са на открито, отдалечени или широко разпространени.

осигурява Базираната на LoRaWAN система за наблюдение на времето друг подход чрез комбиниране на метеорологични сензори, LoRaWAN възли, шлюзове и платформа за данни в архитектура за безжично наблюдение.

И така, как LoRaWAN наблюдението на времето се сравнява с традиционното кабелно наблюдение и кога е по-подходящо за отдалечени обекти?

Какво представлява традиционната кабелна система за наблюдение на времето?

Кабелната система за метеорологичен мониторинг обикновено свързва полеви сензори с оборудване за събиране на данни или наблюдение чрез физически кабели.

В зависимост от проекта това може да включва:

• Сигнални кабели между полеви сензори и оборудване за събиране

• Силово окабеляване или силово изграждане на място

• Устройства за събиране на данни

• Комуникационно оборудване

• Системна интеграция на място

• Допълнително окабеляване, когато се добавят нови точки за наблюдение

Този подход може да бъде практичен, когато оборудването за наблюдение е концентрирано на едно място и както захранването, така и кабелната инсталация са лесно достъпни.

Проектите за дистанционен метеорологичен мониторинг обаче често имат различни условия.

Клиент може да се наложи да инсталира сензори в земеделска земя, пътища, строителни площадки, индустриални паркове, кампуси или други външни места. Сайтът може да няма захранване от електрическата мрежа, окабеляването на дълги разстояния може да е скъпо или неудобно и потребителите може да имат нужда от дистанционен достъп до данни от няколко точки за наблюдение.

Това са ситуациите, в които безжичният метеорологичен мониторинг става особено полезен.

Какво представлява мониторингът на времето LoRaWAN?

А Системата за наблюдение на времето LoRaWAN използва безжична комуникация LoRaWAN за предаване на метеорологични данни от точки за мониторинг на полето към шлюз и платформа за данни.

Решението BGT HYDROMET използва следната основна архитектура:

Метеорологичен сензор + LoRaWAN възел + LoRaWAN шлюз + облачна платформа / клиентска платформа

В типична конфигурация един метеорологичен сензор работи с един LoRaWAN възел.

Метеорологичният сензор измерва параметри на околната среда като:

• температура

• Влажност

• Атмосферно налягане

LoRaWAN възелът събира сензорните данни чрез RS485 комуникация и ги предава безжично към LoRaWAN шлюза.

След това шлюзът препраща данните към облачната платформа или собствената система на клиента.

Това създава пълен път на данните:

Метеорологичен сензор → RS485 → LoRaWAN възел → LoRaWAN Gateway → Платформа за данни

Вместо да купуват само самостоятелен метеорологичен сензор, клиентите могат да конфигурират пълен пакет за безжично наблюдение според изискванията на техния проект.

LoRaWAN срещу кабелно наблюдение на времето

Основната разлика между двата подхода е как се предават полеви данни и как се разполагат точките за наблюдение.

Ключовият момент не е, че безжичните системи трябва да заменят кабелното наблюдение във всеки проект.

Вместо това LoRaWAN става особено ценен, когато окабеляването, достъпът до захранване, отдалеченото внедряване или бъдещото разширяване са основни проблеми на проекта.

1. LoRaWAN намалява окабеляването на дълги разстояния

Една от основните точки за продажба на решението за метеорологичен мониторинг LoRaWAN е намалената зависимост от кабели за сигнал на дълги разстояния.

Традиционните системи може да изискват физически кабели от точки за наблюдение до оборудване за придобиване.

В системата LoRaWAN метеорологичният сензор е свързан локално към възел LoRaWAN, докато предаването на данни на дълги разстояния между възела и шлюза е безжично.

Това означава, че клиентите не трябва да полагат дълги сигнални кабели през земеделска земя, пътища, строителни площадки, индустриални зони или други разпределени места за наблюдение.

За проекти, при които изкопни работи, прокарване на кабели или строителни работи са неудобни, това може значително да опрости внедряването.

Това е особено подходящо за:

• Земеделска земя

• Овощни градини

• Строителни обекти

• Крайпътни

• Индустриални паркове

• Кампуси

• Точки за дистанционен теренен мониторинг

2. LoRaWAN поддържа отдалечено наблюдение с ниска мощност

Друг често срещан проблем на клиентите е захранването.

Много обекти за наблюдение на открито нямат налично електричество.

Решението BGT HYDROMET може да бъде конфигурирано с:

• Възли, захранвани от батерии

• Възли, захранвани от слънчева енергия

• Външно захранване

• Соларен панел + батерия + контролер за зареждане

Възел, захранван от батерии, може да се обмисли за сензори с ниска мощност и обекти без захранване от електрическата мрежа, докато конфигурациите със слънчево захранване са подходящи за места за дългосрочно наблюдение на открито.

Въпреки това, няма фиксирана цифра за живота на батерията, която да се прилага за всеки проект.

Животът на батерията зависи от фактори като:

• Интервал на отчитане на данни

• Температура на околната среда

• Консумирана мощност на сензора

• Условия на работа

Интервалът на докладване е особено важен.

За повечето проекти за метеорологичен мониторинг се препоръчва 15-минутен интервал за отчитане в настоящата документация за решение.

Може да се използва по-кратък интервал, като например пет минути, когато са необходими по-чести актуализации на данните, но по-кратките интервали на отчитане увеличават консумацията на енергия и намаляват живота на батерията.

Ето защо клиентите трябва да потвърдят както необходимата честота на данните, така и наличните условия на захранване, преди да бъде избрана окончателната системна конфигурация.

3. Колко далеч могат да предават метеорологичните сензори LoRaWAN?

Обхватът на комуникация е един от най-честите въпроси от клиенти, обмислящи безжично наблюдение на времето.

Според текущата документация на решението BGT HYDROMET, типичното референтно комуникационно разстояние е приблизително:

• 5–10 км на открито

• 1–2 км в градска среда

Действителното разстояние на предаване зависи от терена, сградите, височината на антената, позицията на шлюза и околните условия.

Поради тази причина комуникационното разстояние не трябва да се третира като фиксирана гарантирана стойност.

За по-големи зони за наблюдение могат да се инсталират допълнителни шлюзове за разширяване на мрежовото покритие.

Текущата документация за решение също така посочва, че един шлюз може като цяло да поддържа стотици LoRaWAN сензорни възли, въпреки че действителният капацитет на мрежата трябва да бъде потвърден според конфигурацията на проекта.

Това прави LoRaWAN подходящ за проекти, при които точките за наблюдение са разпределени в относително голяма площ.

4. Къде трябва да се инсталират сензорът и шлюзът?

Правилната инсталация има пряко въздействие върху метеорологичните измервания и LoRaWAN комуникацията.

Метеорологичният сензор обикновено трябва да се инсталира на открито и безпрепятствено място , далеч от:

• Сгради

• дървета

• Стени

• Други големи пречки

Като обща препоръка в предоставената проектна документация разстоянието от препятствията трябва да бъде поне два пъти по-голямо от височината на препятствието.

За шлюза LoRaWAN препоръчителната височина на монтаж е приблизително 3–5 метра.

Шлюзът трябва да се държи далеч от източници на силни електромагнитни смущения като:

• Електропроводи за високо напрежение

• Големи двигатели

Антената също така трябва да има безпрепятствено зрително поле, доколкото е възможно.

Преди окончателното внедряване клиентът може първо да постави сензорния възел на приблизително 3–5 метра от шлюза, за да тества комуникацията.

След като връзката бъде потвърдена, оборудването за наблюдение може да бъде преместено до окончателното си място за инсталиране.

5. Трудна ли е инсталацията на LoRaWAN система за наблюдение на времето?

Това е друг често срещан въпрос от клиенти, особено тези, които нямат специализиран метеорологичен инженерен екип.

Когато използвате шлюза и платформата BGT HYDROMET, основният процес на инсталиране на място е относително лесен.

Типичните монтажни работи включват:

1. Закрепете монтажната скоба.

2. Инсталирайте метеорологичния сензор.

3. Инсталирайте и захранвайте LoRaWAN възела.

4. Потвърдете, че възелът е в обхвата на шлюза.

5. Присъединете устройството към мрежата LoRaWAN.

6. Потвърдете, че данните се качват правилно.

Пълният процес на внедряване на проекта, описан в документацията на решението, включва потвърждение на изискването, конфигурация на решението, предварителна конфигурация преди изпращане, инсталиране на място, присъединяване към мрежа, проверка на данни и последваща работа и поддръжка.

Насоки за внедряване и дистанционна техническа помощ също могат да бъдат предоставени, когато е необходимо.

Това прави системата особено привлекателна за клиенти, които искат да избегнат сложно окабеляване на дълги разстояния и обширна работа по интегриране на място.

6. Каква конфигурация е необходима след инсталирането?

За проекти, използващи мрежов сървър LoRaWAN, възелът трябва да бъде правилно включен, преди да започне нормалното предаване на данни.

Предоставеният метеорологичен ЧЗВ описва следния процес на инициализация:

• Въведете на устройството OTAA идентификационните данни в мрежовия сървър LoRaWAN.

• Включете устройството.

• Стартирайте процеса на присъединяване към мрежата.

• Потвърдете, че устройството успешно се присъединява към мрежата LoRaWAN.

• Проверете дали пакетът данни може да бъде предаден и получен.

За текущата конфигурация на възел, описана в материала на клиента, въртящият се превключвател може да се използва за присъединяване към мрежа и тестово предаване.

Ето защо трябва да се следва точната процедура за включване в съответствие с доставения възел и конфигурацията на платформата.

За клиентите важното е, че безжичният сензор не се включва просто и не се управлява: включването в мрежата и проверката на данните са част от процеса на внедряване.

7. Как клиентите могат да преглеждат данните за времето от разстояние?

Отдалеченият достъп до данни е едно от основните предимства на цялостното решение LoRaWAN.

Когато използват платформата и шлюза BGT HYDROMET, потребителите могат да получат достъп до метеорологични данни чрез компютърно табло и/или мобилно приложение.

В зависимост от изискванията на проекта, платформата може да поддържа:

• Преглед на данни в реално време

• Криви на исторически данни

• Мониторинг на състоянието на устройството

• Експортиране на данни в Excel или CSV

• Известие за аларма, ако е конфигурирано

• Интеграция със собствена платформа на клиента

Това позволява на потребителите да наблюдават множество полеви местоположения, без да посещават физически всеки сензор.

Например селскостопански клиент може да преглежда метеорологична информация от разпределени точки за наблюдение на земеделска земя, докато промишлен или строителен клиент може да има достъп до данни за наблюдение от различни области на сайта.

8. Може ли системата да се свърже със собствената платформа на клиента?

Да, интегрирането на платформата може да бъде обсъдено според действителните изисквания на проекта.

Някои клиенти вече имат свои собствени:

• IoT платформа

• Система за управление на данни

• LoRaWAN мрежов сървър

• Gateway инфраструктура

В тези ситуации не е задължително проектът да използва изцяло нова платформа за данни.

Преди потвърждението на поръчката обаче трябва да бъдат потвърдени няколко технически подробности, включително:

• Метод на комуникация

• Формат на данните

• MQTT изисквания

• Метод за интегриране на платформа

• Необходими API функции

Наличните API функции трябва да бъдат потвърдени в съответствие с действителния обхват на проекта.

Това е важно съображение за продажби за системни интегратори и клиенти, които вече управляват собствена инфраструктура за наблюдение.

9. Може ли сензорът да работи с други LoRaWAN шлюзове?

Съвместимостта е друг често срещан въпрос за B2B покупки.

Предоставеният метеорологичен ЧЗВ гласи, че устройствата LoRaWAN следват стандартния протокол LoRaWAN и могат да бъдат интегрирани с основните LoRaWAN шлюзове и мрежови сървъри.

Ако клиентът вече има LoRaWAN мрежа, най-важната стъпка е да потвърди изискванията за съвместимост и включване, преди да поръча.

Казусът също изрично отбелязва, че клиентите може вече да имат свои собствени:

• LoRaWAN шлюз

• Мрежов сървър

• Платформа за данни

Следователно включването на устройството и интегрирането на данни трябва да се обсъждат по време на потвърждението на проекта, а не да се предполага след инсталирането.

10. Защо да използвате LoRaWAN вместо 4G/5G или Wi-Fi във всяка точка за наблюдение?

Клиентите не само сравняват LoRaWAN с кабелно наблюдение. Те могат също така да попитат защо всяка сензорна точка не трябва просто да използва Wi-Fi или клетъчна комуникация.

Материалите за метеорологично решение позиционират ниската консумация на енергия и комуникацията на дълги разстояния като важни причини за използването на LoRaWAN в разпределено външно наблюдение.

Това е особено важно, когато:

• Точките за наблюдение са широко разпространени.

• Мрежовото захранване не е налично.

• Необходима е работа на батерия или слънчева енергия.

• Необходима е безжична комуникация на дълги разстояния.

• Инсталирането на клетъчно комуникационно оборудване във всяка точка за наблюдение е нежелателно.

LoRaWAN може да позволи на множество сензорни възли да комуникират към шлюз, вместо да изисква всяка полева точка да работи като независима клетъчна връзка.

Въпреки това, окончателната комуникационна архитектура трябва да бъде избрана според действителните условия на сайта на клиента, наличността на мрежата, захранването и изискванията на проекта.

11. Кои метеорологични параметри могат да се наблюдават?

Типичният сензор, използван в текущото решение на BGT HYDROMET, е сензор за температура, влажност и налягане с жалузи.

Той измерва:

• температура

• Влажност

• Атмосферно налягане

Сензорът комуникира чрез RS485 и се препоръчва за използване заедно с LoRaWAN възел за безжично предаване на данни.

Други метеорологични параметри също могат да бъдат избрани според нуждите на проекта.

Ето защо първият въпрос по време на конфигурацията на проекта не трябва да бъде просто 'Колко метеорологични станции ви трябват?'

Трябва да бъде:

Какви параметри всъщност трябва да наблюдавате?

12. Какви въпроси трябва да се зададат, преди да изберете системата?

Основна част от конфигурирането на система за наблюдение на времето LoRaWAN е разбирането на реалното приложение на клиента.

Преди да препоръчате решение, следните въпроси трябва да бъдат потвърдени.

Местоположение за наблюдение

Къде ще бъде внедрена системата?

Например:

• Земеделска земя

• Овощна градина

• Строителна площадка

• Градска зона

• път

• Индустриален парк

• Отдалечено местоположение на полето

Параметри за наблюдение

Кои параметри трябва да бъдат измерени?

Стандартното решение може да следи температура, влажност и атмосферно налягане, а други параметри могат да бъдат избрани според проекта.

Брой точки за наблюдение

Колко места за наблюдение са необходими?

Това засяга броя на сензорите и LoRaWAN възлите, както и планирането на покритието на шлюза.

Условия за захранване на сайта

Има ли електрическа мрежа?

Ако не, трябва ли проектът да използва:

• Захранване на батерията

• Слънчева енергия

• Соларен панел + конфигурация на батерията

Комуникационна среда

Какво е приблизителното разстояние между точките за наблюдение и шлюза?

Има ли големи сгради, дървета, разлики в терена или други препятствия?

Интервал за отчитане на данни

Колко често клиентът се нуждае от актуализирани данни?

Например:

• На всеки 5 минути

• На всеки 15 минути

• Друг специфичен за проекта интервал

Приложение за данни

Как ще се използват данните?

Например:

• Дистанционно наблюдение

• Исторически анализ

• Известие за аларма

• Оперативна справка

• Интеграция с друга система

Изисквания за платформата

Клиентът има ли нужда от платформата BGT HYDROMET или вече има собствена платформа?

LoRaWAN честота

В коя държава или регион ще се използва оборудването?

Необходимата LoRaWAN честотна конфигурация трябва да бъде потвърдена преди изпращане.

Местни изисквания

Има ли местни изисквания за сертифициране или внос, които трябва да се вземат предвид?

Тези въпроси съответстват в голяма степен на информацията, необходима за окончателната конфигурация на проекта.

13. Типични приложения за LoRaWAN мониторинг на времето

Агрометеорологичен мониторинг

В земеделски земи, оранжерии, овощни градини и зони за напояване, данните за температурата, влажността и атмосферното налягане могат да помогнат на потребителите да разберат местните микроклиматични условия и да подпомогнат управлението на земеделието.

Мониторинг на строителни обекти

Метеорологичните данни могат да подпомогнат управлението на безопасността, мониторинга на околната среда и свързаното с времето планиране на работата на строителните обекти.

Интелигентен градски мониторинг

Системата може да бъде инсталирана в паркове, улици, кампуси, жилищни общности и обществени съоръжения за събиране на основни данни за времето и околната среда.

Мониторинг на времето по пътищата и транспорта

Данните за времето могат да подпомогнат оценката на състоянието на пътя, ранното предупреждение и управлението на транспорта, особено в райони, засегнати от мъгла, дъжд, температурни промени или силен вятър.

Мониторинг на индустриален парк

Разпределеният мониторинг на времето може да поддържа мониторинг на околната среда, управление на безопасността или справка за работата на оборудването в индустриалните паркове.

Дистанционно полево наблюдение

За външни обекти без удобна захранваща или комуникационна инфраструктура, решението LoRaWAN осигурява практичен безжичен метод за наблюдение.

Кога кабелното наблюдение на времето все още е добър избор?

LoRaWAN не е автоматично най-добрият вариант за всеки проект за метеорологичен мониторинг.

Кабелната система все още може да бъде практична, когато:

• Пунктовете за наблюдение са съсредоточени на малка територия.

• Инсталирането на кабела е лесно.

• Вече е налично стабилно мрежово захранване.

• Съществуващата кабелна инфраструктура може да се използва повторно.

• Безжичната комуникация не осигурява значимо предимство при внедряване.

Следователно изборът трябва да се основава на действителните условия на обекта, вместо да приема, че безжичната връзка винаги е по-добра.

За отдалечени, външни или разпределени проекти обаче LoRaWAN предлага няколко ясни практически предимства:

• Намалено окабеляване на дълги разстояния

• Гъвкава полева инсталация

• Работа с ниска мощност

• Опции за батерии и слънчеви батерии

• Безжично предаване на дълги разстояния

• Отдалечен достъп до данни

• Разгръщане на множество точки за наблюдение

• Гъвкава интеграция на платформа

Заключение

Изборът между LoRaWAN и кабелно наблюдение на времето зависи от средата на проекта, условията на захранване, изискванията за комуникация, броя на точките за наблюдение и изискванията на платформата за данни.

Традиционният кабелен мониторинг може да остане практичен, когато сензорите са концентрирани и захранването и кабелите са лесни за осигуряване.

За отдалечени, външни или широко разпространени обекти за наблюдение, базирано на LoRaWAN решение за метеорологичен мониторинг може да намали изискванията за кабели на дълги разстояния и да осигури по-голяма гъвкавост за внедряване с ниска мощност, отдалечен достъп до данни и бъдещо разширяване.

Решението BGT HYDROMET съчетава:

Метеорологичен сензор + LoRaWAN възел + LoRaWAN шлюз + облачна платформа / клиентска платформа

в един практически пакет за наблюдение.

Вместо да продава само метеорологичен сензор, решението е насочено към цялостния процес на наблюдение - от наблюдение на околната среда и RS485 събиране на данни до безжично предаване, комуникация на шлюза и дистанционно управление на данни.

За клиентите, които оценяват проект за безжично наблюдение на времето, най-важната следваща стъпка е да потвърдят параметрите за наблюдение, броя на обектите, инсталационната среда, условията на захранване, комуникационното разстояние, интервала на докладване, LoRaWAN честотата и изискванията на платформата, преди да изберат окончателната конфигурация.