LoRaWAN לעומת ניטור מזג אוויר קווי: מה עדיף לאתרים מרוחקים?

פרויקטים של ניטור מזג אוויר צריכים לעתים קרובות לאסוף טמפרטורה, לחות, לחץ אטמוספרי ונתונים מטאורולוגיים אחרים ממקומות חיצוניים או מבוזרים.

עבור פרויקטים רבים, בחירת חיישן מתאים היא רק חלק מהאתגר. לקוחות צריכים גם לשקול כיצד ישודרו נתונים, כיצד יופעלו מכשירי שטח, האם חיבור כבלים למרחקים ארוכים הוא מעשי, כמה נקודות ניטור נדרשות וכיצד המשתמשים יגשו לנתונים מרחוק.

מערכות ניטור מזג אוויר קוויות מסורתיות דורשות בדרך כלל כבלים למרחקים ארוכים, בניית חשמל, ציוד רכישת נתונים ושילוב באתר. זה יכול להגדיל את עלות ההתקנה ולהפוך את הפריסה למסובכת יותר כאשר נקודות הניטור הן בחוץ, מרוחקות או בתפוצה רחבה.

מספקת מערכת ניטור מזג אוויר מבוססת LoRaWAN גישה נוספת על ידי שילוב חיישנים מטאורולוגיים, צמתי LoRaWAN, שערים ופלטפורמת נתונים לארכיטקטורת ניטור אלחוטי.

אז איך ניטור מזג אוויר LoRaWAN בהשוואה לניטור קווי מסורתי, ומתי הוא מתאים יותר לאתרים מרוחקים?

מהי מערכת ניטור מזג אוויר קווית מסורתית?

מערכת ניטור מטאורולוגית קווית מחברת בדרך כלל חיישני שדה לציוד רכישת נתונים או ניטור באמצעות כבלים פיזיים.

בהתאם לפרויקט, זה עשוי לכלול:

• כבלי איתות בין חיישני שטח וציוד רכישה

• כבלי חשמל או בניית חשמל באתר

• מכשירי רכישת נתונים

• ציוד תקשורת

• שילוב מערכות באתר

• חיווט נוסף בעת הוספת נקודות ניטור חדשות

גישה זו יכולה להיות מעשית כאשר ציוד הניטור מרוכז במקום אחד והתקנת החשמל והכבלים זמינים בקלות.

עם זאת, לפרויקטים של ניטור מטאורולוגי מרחוק יש לעתים קרובות תנאים שונים.

ייתכן שלקוח יצטרך להתקין חיישנים על פני שטחים חקלאיים, כבישים, אתרי בנייה, פארקי תעשייה, קמפוסים או מקומות חיצוניים אחרים. ייתכן שלאתר אין חשמל, חיווט למרחקים ארוכים עלול להיות יקר או לא נוח, וייתכן שמשתמשים יצטרכו לגשת לנתונים ממספר נקודות ניטור מרחוק.

אלו הם המצבים שבהם ניטור מטאורולוגי אלחוטי הופך שימושי במיוחד.

מהו ניטור מזג אוויר LoRaWAN?

א מערכת ניטור מזג האוויר LoRaWAN משתמשת בתקשורת LoRaWAN אלחוטית כדי להעביר נתונים מטאורולוגיים מנקודות ניטור בשטח לעבר שער ופלטפורמת נתונים.

פתרון BGT HYDROMET משתמש בארכיטקטורה הבסיסית הבאה:

חיישן מטאורולוגי + צומת LoRaWAN + שער LoRaWAN + פלטפורמת ענן / פלטפורמת לקוח

בתצורה טיפוסית, חיישן מטאורולוגי אחד עובד עם צומת LoRaWAN אחד.

החיישן המטאורולוגי מודד פרמטרים סביבתיים כגון:

• טֶמפֶּרָטוּרָה

• לַחוּת

• לחץ אטמוספרי

צומת LoRaWAN אוסף את נתוני החיישן באמצעות תקשורת RS485 ומשדר אותם באופן אלחוטי לשער LoRaWAN.

לאחר מכן, השער מעביר את הנתונים לפלטפורמת הענן או למערכת של הלקוח עצמו.

זה יוצר נתיב נתונים מלא:

חיישן מטאורולוגי → RS485 → צומת LoRaWAN → שער LoRaWAN → פלטפורמת נתונים

במקום לרכוש רק חיישן מזג אוויר עצמאי, לקוחות יכולים אפוא להגדיר חבילת ניטור אלחוטית מלאה בהתאם לדרישות הפרויקט שלהם.

LoRaWAN לעומת ניטור מזג אוויר קווי

ההבדל העיקרי בין שתי הגישות הוא כיצד מועברים נתוני שטח וכיצד נפרסות נקודות ניטור.

נקודת המפתח היא לא שמערכות אלחוטיות צריכות להחליף ניטור קווי בכל פרויקט.

במקום זאת, LoRaWAN הופך לבעל ערך במיוחד כאשר חיווט, גישה לחשמל, פריסה מרחוק או הרחבה עתידית הם חששות עיקריים בפרויקט.

1. LoRaWAN מפחית כבלים למרחקים ארוכים

אחת מנקודות המכירה העיקריות של פתרון הניטור המטאורולוגי של LoRaWAN היא התלות המופחתת בכבלי אותות למרחקים ארוכים.

מערכות מסורתיות עשויות לדרוש כבלים פיזיים מנקודות ניטור לציוד רכישה.

במערכת LoRaWAN, החיישן המטאורולוגי מחובר באופן מקומי לצומת LoRaWAN, בעוד שהעברת נתונים למרחקים ארוכים בין הצומת לשער היא אלחוטית.

המשמעות היא שלקוחות אינם צריכים להניח כבלי אות ארוכים על פני שטחים חקלאיים, כבישים, אתרי בנייה, אזורי תעשייה או מיקומי ניטור מבוזרים אחרים.

עבור פרויקטים שבהם חפירה, ניתוב כבלים או עבודות בנייה לא נוחות, זה יכול לפשט משמעותית את הפריסה.

זה רלוונטי במיוחד עבור:

• אדמה חקלאית

• פרדסים

• אתרי בנייה

• שולי דרכים

• פארקי תעשייה

• קמפוסים

• נקודות ניטור שטח מרחוק

2. LoRaWAN תומך בניטור מרחוק בעוצמה נמוכה

דאגה נפוצה נוספת של לקוחות היא אספקת חשמל.

באתרי ניטור חיצוניים רבים אין חשמל זמין.

ניתן להגדיר את פתרון BGT HYDROMET עם:

• צמתים המופעלים על ידי סוללה

• צמתים המופעלים על ידי שמש

• ספק כוח חיצוני

• פאנל סולארי + סוללה + בקר טעינה

ניתן לשקול צומת המופעל על ידי סוללה עבור חיישנים בעלי הספק נמוך ואתרים ללא חשמל, בעוד שתצורות המופעלות על ידי שמש מתאימות למיקומי ניטור חיצוניים לטווח ארוך.

עם זאת, אין נתון קבוע אחד של חיי הסוללה שמתאים לכל פרויקט.

חיי הסוללה תלויים בגורמים כגון:

• מרווח דיווח נתונים

• טמפרטורת הסביבה

• צריכת חשמל של חיישן

• תנאי הפעלה

מרווח הדיווחים חשוב במיוחד.

עבור רוב פרויקטי הניטור המטאורולוגי, מומלץ מרווח דיווח של 15 דקות בתיעוד הפתרון הנוכחי.

ניתן להשתמש במרווח קצר יותר כגון חמש דקות כאשר נדרשים עדכוני נתונים תכופים יותר, אך מרווחי דיווח קצרים יותר מגבירים את צריכת החשמל ומפחיתים את חיי הסוללה.

זו הסיבה שלקוחות צריכים לאשר הן את תדירות הנתונים הנדרשים והן את תנאי החשמל הזמינים לפני בחירת תצורת המערכת הסופית.

3. כמה רחוק יכולים חיישני מזג אוויר LoRaWAN לשדר?

טווח תקשורת הוא אחת השאלות הנפוצות ביותר של לקוחות השוקלים ניטור מזג אוויר אלחוטי.

על פי תיעוד הפתרון הנוכחי של BGT HYDROMET, מרחק התקשורת הייחוס הטיפוסי הוא בערך:

• 5–10 ק'מ בשטחים פתוחים

• 1-2 ק'מ בסביבות עירוניות

מרחק השידור בפועל תלוי בשטח, בבניינים, בגובה האנטנה, במיקום השער ובתנאי הסביבה.

מסיבה זו, אין להתייחס למרחק תקשורת כערך מובטח קבוע.

עבור אזורי ניטור גדולים יותר, ניתן להתקין שערים נוספים כדי להרחיב את כיסוי הרשת.

תיעוד הפתרון הנוכחי קובע גם ששער אחד יכול לתמוך בדרך כלל במאות צמתי חיישן LoRaWAN, אם כי יש לאשר את קיבולת הרשת בפועל בהתאם לתצורת הפרויקט.

זה הופך את LoRaWAN למתאים לפרויקטים שבהם נקודות ניטור מפוזרות על פני שטח גדול יחסית.

4. היכן צריך להתקין את החיישן והשער?

להתקנה נכונה יש השפעה ישירה הן על המדידה המטאורולוגית והן על תקשורת LoRaWAN.

החיישן המטאורולוגי צריך להיות מותקן בדרך כלל במקום פתוח וללא הפרעה , הרחק מ:

• מבנים

• עצים

• קירות

• מכשולים גדולים אחרים

כהמלצה כללית בתיעוד הפרויקט שסופק, המרחק ממכשולים צריך להיות לפחות פי שניים מגובה המכשול.

עבור שער LoRaWAN, גובה ההתקנה המומלץ הוא כ- 3-5 מטרים.

יש להרחיק את השער ממקורות הפרעות אלקטרומגנטיות חזקות כגון:

• קווי מתח גבוה

• מנועים גדולים

האנטנה צריכה גם להיות בעלת שדה ראייה ללא הפרעה ככל האפשר.

לפני הפריסה הסופית, הלקוח יכול תחילה למקם את צומת החיישן במרחק של כ- 3-5 מטרים מהשער כדי לבדוק תקשורת.

לאחר אישור החיבור, ניתן להעביר את ציוד הניטור למקום ההתקנה הסופי שלו.

5. האם מערכת ניטור מזג אוויר LoRaWAN קשה להתקנה?

זו שאלה נפוצה נוספת של לקוחות, במיוחד אלה שאין להם צוות הנדסה מטאורולוגי ייעודי.

בעת שימוש בשער ובפלטפורמה של BGT HYDROMET, תהליך ההתקנה הבסיסי בשטח הוא פשוט יחסית.

עבודת התקנה אופיינית כוללת:

1. אבטח את תושבת ההרכבה.

2. התקן את החיישן המטאורולוגי.

3. התקן והפעל את צומת LoRaWAN.

4. ודא שהצומת נמצא בכיסוי השער.

5. חבר את המכשיר לרשת LoRaWAN.

6. אשר שהנתונים מועלים כהלכה.

תהליך פריסת הפרויקט המלא המתואר בתיעוד הפתרון כולל אישור דרישה, תצורת פתרון, הגדרה מוקדמת לפני המשלוח, התקנה באתר, הצטרפות לרשת, אימות נתונים ותפעול ותחזוקה לאחר מכן.

ניתן לספק גם הדרכה בפריסה וסיוע טכני מרחוק בעת הצורך.

זה הופך את המערכת לאטרקטיבית במיוחד עבור לקוחות שרוצים להימנע מחיווט מורכב למרחקים ארוכים ועבודת אינטגרציה נרחבת באתר.

6. איזו תצורה נדרשת לאחר ההתקנה?

עבור פרויקטים המשתמשים בשרת רשת LoRaWAN, הצומת צריך להיות מחובר כראוי לפני תחילת שידור נתונים רגיל.

השאלות הנפוצות המטאורולוגיות שסופקו מתארות את תהליך האתחול הבא:

• הזן של המכשיר את אישורי ה-OTAA לשרת הרשת של LoRaWAN.

• הפעל את המכשיר.

• התחל את תהליך ההצטרפות לרשת.

• אשר שהמכשיר מצטרף בהצלחה לרשת LoRaWAN.

• ודא שניתן לשדר ולקבל חבילת נתונים.

עבור תצורת הצומת הנוכחית המתוארת בחומר הלקוח, ניתן להשתמש במתג הסיבובי להצטרפות לרשת ולשידור בדיקה.

לפיכך יש לבצע את הליך העלייה למטוס המדויק בהתאם לתצורת הצומת והפלטפורמה שסופקו.

עבור לקוחות, הנקודה החשובה היא שהחיישן האלחוטי לא פשוט מופעל ולא מנוהל: הצטרפות לרשת ואימות נתונים הם חלק מתהליך הפריסה.

7. כיצד יכולים לקוחות לצפות בנתוני מזג אוויר מרחוק?

גישה מרחוק לנתונים היא אחד היתרונות העיקריים של פתרון LoRaWAN המלא.

בעת שימוש בפלטפורמה ובשער BGT HYDROMET, משתמשים יכולים לגשת לנתונים מטאורולוגיים דרך לוח מחוונים למחשב ו/או אפליקציה לנייד.

בהתאם לדרישות הפרויקט, הפלטפורמה יכולה לתמוך ב:

• צפייה בנתונים בזמן אמת

• עקומות נתונים היסטוריים

• ניטור מצב המכשיר

• ייצוא נתונים של Excel או CSV

• הודעת אזעקה, אם מוגדרת

• אינטגרציה עם הפלטפורמה של הלקוח עצמו

זה מאפשר למשתמשים לנטר מספר מיקומי שטח מבלי לבקר פיזית בכל חיישן.

לדוגמה, לקוח חקלאי יכול לצפות במידע על מזג האוויר מנקודות ניטור של קרקע חקלאית מבוזרת, בעוד שלקוח תעשייתי או בנייה יכול לגשת לנתוני ניטור מאזורים שונים באתר.

8. האם המערכת יכולה להתחבר לפלטפורמה של לקוח?

כן, ניתן לדון באינטגרציה של פלטפורמה בהתאם לדרישות הפרויקט בפועל.

לחלק מהלקוחות יש כבר משלהם:

• פלטפורמת IoT

• מערכת ניהול נתונים

• שרת רשת LoRaWAN

• תשתית שער

במצבים אלו, הפרויקט אינו מצריך בהכרח שימוש בפלטפורמת נתונים חדשה לחלוטין.

אולם לפני אישור ההזמנה, יש לאשר מספר פרטים טכניים, כולל:

• שיטת תקשורת

• פורמט נתונים

• דרישות MQTT

• שיטת שילוב פלטפורמה

• פונקציות API נדרשות

יש לאשר את פונקציות ה-API הזמינות בהתאם להיקף הפרויקט בפועל.

זהו שיקול מכירתי חשוב עבור שילובי מערכות ולקוחות שכבר מפעילים תשתית ניטור משלהם.

9. האם החיישן יכול לעבוד עם שערים אחרים של LoRaWAN?

תאימות היא עוד שאלה נפוצה בנושא רכישה B2B.

השאלות הנפוצות המטאורולוגיות המסופקות קובעות כי התקני LoRaWAN פועלים לפי פרוטוקול LoRaWAN הסטנדרטי וניתן לשלב אותם עם שערי LoRaWAN מיינסטרים ושרתי רשת.

אם ללקוח כבר יש רשת LoRaWAN, הצעד החשוב ביותר הוא לאשר תאימות ודרישות כניסה לפני ההזמנה.

מקרה המקרה גם מציין במפורש שללקוחות יש כבר משלהם:

• שער LoRaWAN

• שרת רשת

• פלטפורמת נתונים

לכן יש לדון בהכנסת מכשירים ובשילוב נתונים במהלך אישור הפרויקט במקום להניח לאחר ההתקנה.

10. למה להשתמש ב-LoRaWAN במקום 4G/5G או Wi-Fi בכל נקודת ניטור?

לקוחות לא רק משווים את LoRaWAN לניטור קווי. הם עשויים גם לשאול מדוע כל נקודת חיישן לא צריכה פשוט להשתמש ב-Wi-Fi או בתקשורת סלולרית.

חומרי הפתרון המטאורולוגי מציבים צריכת חשמל נמוכה ותקשורת לטווח ארוך כסיבות חשובות לשימוש ב-LoRaWAN בניטור חיצוני מבוזר.

זה רלוונטי במיוחד כאשר:

• נקודות הניטור מופצות באופן נרחב.

• חשמל לא זמין.

• יש צורך בהפעלת סוללה או שמש.

• יש צורך בתקשורת אלחוטית למרחקים ארוכים.

• התקנת ציוד תקשורת סלולרי בכל נקודת ניטור אינה רצויה.

LoRaWAN יכול לאפשר לצמתי חיישנים מרובים לתקשר לעבר שער, במקום לדרוש מכל נקודת שדה לפעול כחיבור סלולרי עצמאי.

עם זאת, עדיין יש לבחור את ארכיטקטורת התקשורת הסופית בהתאם לתנאי האתר בפועל של הלקוח, זמינות הרשת, אספקת החשמל ודרישות הפרויקט.

11. אילו פרמטרים של מזג אוויר ניתן לנטר?

החיישן הטיפוסי המשמש בפתרון הנוכחי של BGT HYDROMET הוא חיישן טמפרטורה, לחות ולחץ תריסים.

הוא מודד:

• טֶמפֶּרָטוּרָה

• לַחוּת

• לחץ אטמוספרי

החיישן מתקשר דרך RS485 ומומלץ לשימוש יחד עם צומת LoRaWAN להעברת נתונים אלחוטית.

ניתן לבחור גם פרמטרים מטאורולוגיים אחרים בהתאם לצרכי הפרויקט.

זו הסיבה שהשאלה הראשונה במהלך הגדרת הפרויקט לא צריכה להיות פשוט 'כמה תחנות מזג אוויר אתם צריכים?'

זה צריך להיות:

אילו פרמטרים אתה באמת צריך לנטר?

12. אילו שאלות יש לשאול לפני בחירת המערכת?

חלק מרכזי בהגדרת מערכת ניטור מזג האוויר LoRaWAN הוא הבנת היישום האמיתי של הלקוח.

לפני המלצה על פתרון, יש לאשר את השאלות הבאות.

מיקום ניטור

היכן תוצב המערכת?

לְדוּגמָה:

• אדמה חקלאית

• פַּרדֵס

• אתר בנייה

• אזור עירוני

• כְּבִישׁ

• פארק תעשייה

• מיקום שדה מרוחק

פרמטרי ניטור

אילו פרמטרים צריך למדוד?

הפתרון הסטנדרטי יכול לנטר טמפרטורה, לחות ולחץ אטמוספרי, בעוד פרמטרים אחרים עשויים להיבחר בהתאם לפרויקט.

מספר נקודות ניטור

כמה מיקומי ניטור נדרשים?

זה משפיע על מספר החיישנים וצמתי LoRaWAN וכן על תכנון כיסוי השער.

תנאי כוח האתר

האם יש חשמל זמין?

אם לא, האם הפרויקט צריך להשתמש ב:

• כוח סוללה

• אנרגיה סולארית

• פאנל סולארי + תצורת סוללה

סביבת תקשורת

מהו המרחק המשוער בין נקודות הניטור לשער?

האם ישנם מבנים גדולים, עצים, הבדלי שטח או מכשולים אחרים?

מרווח דיווח נתונים

באיזו תדירות הלקוח זקוק לנתונים מעודכנים?

לְדוּגמָה:

• כל 5 דקות

• כל 15 דקות

• מרווח נוסף ספציפי לפרויקט

יישום נתונים

כיצד ישמשו את הנתונים?

לְדוּגמָה:

• ניטור מרחוק

• ניתוח היסטורי

• התראה על אזעקה

• התייחסות מבצעית

• אינטגרציה עם מערכת אחרת

דרישות הפלטפורמה

האם הלקוח זקוק לפלטפורמת BGT HYDROMET, או שיש לו כבר פלטפורמה משלו?

תדר LoRaWAN

באיזו מדינה או אזור ישמש הציוד?

יש לאשר את תצורת התדר הנדרשת של LoRaWAN לפני המשלוח.

דרישות מקומיות

האם ישנן דרישות הסמכה או יבוא מקומיות שצריך לקחת בחשבון?

שאלות אלו מתאימות באופן הדוק למידע הנדרש לתצורת הפרויקט הסופית.

13. יישומים אופייניים לניטור מזג אוויר LoRaWAN

ניטור מטאורולוגי חקלאי

באדמות חקלאיות, בסביבת חממות, במטעים ובאזורי השקיה, נתוני טמפרטורה, לחות ולחץ אטמוספרי יכולים לעזור למשתמשים להבין את תנאי המיקרו-אקלים המקומיים ולתמוך בניהול חקלאי.

ניטור אתרי בנייה

נתונים מטאורולוגיים יכולים לתמוך בניהול בטיחות, ניטור סביבתי ותכנון עבודה הקשור למזג האוויר באתרי בנייה.

ניטור עיר חכמה

ניתן להתקין את המערכת בפארקים, רחובות, קמפוסים, קהילות מגורים ומתקנים ציבוריים כדי לאסוף נתונים בסיסיים על מזג אוויר וסביבתי.

ניטור מזג האוויר בדרכים ותחבורה

נתוני מזג האוויר יכולים לתמוך בהערכת מצב הכביש, באזהרה מוקדמת ובניהול תחבורה, במיוחד באזורים המושפעים מערפל, גשם, שינויי טמפרטורה או רוח חזקה.

ניטור פארק תעשייה

ניטור מזג אוויר מבוזר יכול לתמוך בניטור סביבתי, ניהול בטיחות או התייחסות לתפעול ציוד בפארקי תעשייה.

ניטור שטח מרחוק

עבור אתרים חיצוניים ללא תשתית חשמל או תקשורת נוחה, פתרון LoRaWAN מספק שיטת ניטור אלחוטית מעשית.

מתי ניטור מזג אוויר קווי עדיין בחירה טובה?

LoRaWAN אינו אוטומטית האפשרות הטובה ביותר עבור כל פרויקט ניטור מטאורולוגי.

מערכת קווית עדיין עשויה להיות מעשית כאשר:

• נקודות הניטור מרוכזות בשטח קטן.

• התקנת כבלים קלה.

• כוח רשת יציב כבר זמין.

• ניתן לעשות שימוש חוזר בתשתית קווית קיימת.

• תקשורת אלחוטית אינה מספקת יתרון משמעותי בפריסה.

לכן הבחירה צריכה להתבסס על תנאי האתר בפועל ולא בהנחה שהאלחוט תמיד טוב יותר.

עם זאת, עבור פרויקטים מרוחקים, חיצוניים או מבוזרים, LoRaWAN מציע מספר יתרונות מעשיים ברורים:

• כבלים למרחקים ארוכים מופחתים

• התקנה גמישה בשטח

• פעולה בהספק נמוך

• אפשרויות סוללה ואנרגיה סולארית

• שידור אלחוטי לטווח ארוך

• גישה לנתונים מרחוק

• פריסת נקודות ניטור מרובות

• שילוב פלטפורמה גמיש

מַסְקָנָה

הבחירה בין LoRaWAN לניטור מזג אוויר קווי תלויה בסביבת הפרויקט, תנאי החשמל, דרישות התקשורת, מספר נקודות הניטור ודרישות פלטפורמת הנתונים.

ניטור קווי מסורתי יכול להישאר מעשי במקום שבו חיישנים מרוכזים וקל לספק את הכוח והכבלים.

עבור אתרי ניטור מרוחקים, חיצוניים או בתפוצה רחבה, פתרון ניטור מטאורולוגי מבוסס LoRaWAN יכול להפחית את דרישות הכבלים למרחקים ארוכים ולספק גמישות רבה יותר לפריסה בהספק נמוך, גישה לנתונים מרחוק והרחבה עתידית.

פתרון BGT HYDROMET משלב:

חיישן מטאורולוגי + צומת LoRaWAN + שער LoRaWAN + פלטפורמת ענן / פלטפורמת לקוח

לחבילת ניטור מעשית אחת.

במקום למכור רק חיישן מזג אוויר, הפתרון מתייחס לתהליך הניטור המלא - מחישה סביבתית ורכישת נתונים RS485 ועד שידור אלחוטי, תקשורת שערים וניהול נתונים מרחוק.

עבור לקוחות המעריכים פרויקט ניטור מזג אוויר אלחוטי, השלב הבא החשוב ביותר הוא לאשר את פרמטרי הניטור, מספר האתרים, סביבת ההתקנה, תנאי החשמל, מרחק התקשורת, מרווח הדיווח, תדירות LoRaWAN ודרישות הפלטפורמה לפני בחירת התצורה הסופית.