気象監視プロジェクトでは、多くの場合、屋外または分散した場所から温度、湿度、気圧、その他の気象データを収集する必要があります。
多くのプロジェクトでは、適切なセンサーを選択することは課題の一部にすぎません。また、顧客は、データの送信方法、フィールド デバイスへの給電方法、長距離ケーブル配線が現実的かどうか、必要な監視ポイントの数、およびユーザーがリモートでデータにアクセスする方法についても考慮する必要があります。
従来の有線気象監視システムは通常、長距離のケーブル配線、電力工事、データ収集装置、および現場での統合を必要とします。これにより、監視ポイントが屋外、遠隔地、または広範囲に分散している場合、設置コストが増加し、展開がより複雑になる可能性があります。
LoRaWAN ベースの気象監視システムは 、気象センサー、LoRaWAN ノード、ゲートウェイ、データ プラットフォームをワイヤレス監視アーキテクチャに組み合わせることで、別のアプローチを提供します。
では、LoRaWAN 気象監視は従来の有線監視とどのように比較され、いつリモート サイトに適しているのでしょうか?
有線気象監視システムは通常、物理ケーブルを介してフィールド センサーをデータ収集または監視装置に接続します。
プロジェクトによっては、次のことが含まれる場合があります。
フィールドセンサーと収集装置間の信号ケーブル
電源ケーブル配線またはオンサイト電源工事
データ収集デバイス
通信機器
現場でのシステム統合
新たな監視ポイント追加時の追加配線
このアプローチは、監視機器が 1 か所に集中しており、電源とケーブルの設置が容易に利用できる場合に実用的です。
ただし、遠隔気象監視プロジェクトには異なる条件が存在することがよくあります。
お客様は、農地、道路、建設現場、工業団地、キャンパス、またはその他の屋外の場所にセンサーを設置する必要がある場合があります。サイトには主電源がない場合があり、長距離配線は高価または不便であり、ユーザーは複数の監視ポイントのデータにリモートでアクセスする必要がある場合があります。
このような状況では、ワイヤレス気象監視が特に役立ちます。
あ LoRaWAN 気象監視システムは 、無線 LoRaWAN 通信を使用して、フィールド監視ポイントからゲートウェイおよびデータ プラットフォームに気象データを送信します。
BGT HYDROMET ソリューションは、次の基本アーキテクチャを使用します。
気象センサー + LoRaWAN ノード + LoRaWAN ゲートウェイ + クラウド プラットフォーム / 顧客プラットフォーム
一般的な構成では、1 つの気象センサーが 1 つの LoRaWAN ノードで動作します。
気象センサーは、次のような環境パラメータを測定します。
温度
湿度
大気圧
LoRaWAN ノードは、RS485 通信を通じてセンサー データを収集し、それを LoRaWAN ゲートウェイにワイヤレスで送信します。
次に、ゲートウェイはデータをクラウド プラットフォームまたは顧客独自のシステムに転送します。
これにより、完全なデータ パスが作成されます。
気象センサー → RS485 → LoRaWAN ノード → LoRaWAN ゲートウェイ → データプラットフォーム
したがって、顧客はスタンドアロンの気象センサーのみを購入するのではなく、プロジェクトの要件に応じて完全なワイヤレス監視パッケージを構成できます。
2 つのアプローチの主な違いは、フィールド データの送信方法と監視ポイントの展開方法です。
比較 |
有線気象監視 |
LoRaWAN 気象監視 |
|---|---|---|
データ送信 |
物理信号ケーブル |
無線 LoRaWAN 伝送 |
長距離ケーブル配線 |
通常は必須 |
フィールドノードとゲートウェイ間の削減 |
リモート展開 |
追加の工事が必要になる場合があります |
屋外の分散監視に最適 |
電源オプション |
サイトのインフラストラクチャに依存する |
バッテリー、太陽光、または外部電源のオプション |
複数の監視ポイント |
追加のケーブル配線が必要になる場合があります |
複数の無線ノードを導入可能 |
リモートアクセス |
システム設計による |
構成時に PC ダッシュボードまたはモバイル アプリを利用可能 |
今後の展開 |
新しいケーブル配線が必要になる場合があります |
必要に応じてノードとゲートウェイを追加可能 |
重要な点は、すべてのプロジェクトで有線監視を無線システムに置き換えるべきではないということです。
むしろ 、配線、電力アクセス、リモート展開、または将来の拡張がプロジェクトの主要な懸案事項である場合、LoRaWAN は特に価値があります。
LoRaWAN 気象監視ソリューションの主なセールス ポイントの 1 つは、長距離信号ケーブルへの依存が軽減されることです。
従来のシステムでは、監視ポイントから取得機器まで物理ケーブルが必要な場合があります。
LoRaWAN システムでは、気象センサーが LoRaWAN ノードにローカルに接続され、ノードとゲートウェイ間の長距離データ伝送は無線で行われます。
これは、顧客が農地、道路、建設現場、工業地帯、その他の分散監視場所に長い信号ケーブルを敷設する必要がないことを意味します。
掘削、ケーブル配線、建設作業が不便なプロジェクトの場合、これにより導入が大幅に簡素化されます。
特に次の場合に関連します。
農地
果樹園
建設現場
道端
工業団地
キャンパス
遠隔フィールド監視ポイント
お客様のもう 1 つの一般的な懸念は電源です。
屋外の監視サイトの多くには主電源がありません。
BGT HYDROMET ソリューションは次のように構成できます。
バッテリ駆動ノード
太陽光発電ノード
外部電源
ソーラーパネル+バッテリー+チャージコントローラー
バッテリー駆動のノードは、低電力センサーや主電源のないサイトに検討できますが、太陽光発電構成は屋外の長期監視場所に適しています。
ただし、すべてのプロジェクトに適用できる単一の固定バッテリー寿命の数値はありません。
バッテリー寿命は次のような要因によって決まります。
データ報告間隔
周囲温度
センサーの消費電力
動作条件
レポート間隔は特に重要です。
ほとんどの気象監視プロジェクトでは、 15 分のレポート間隔が推奨されています。 現在のソリューション ドキュメントでは
より頻繁なデータ更新が必要な場合は、5 分などの短い間隔を使用できますが、レポート間隔が短いと消費電力が増加し、バッテリ寿命が短くなります。
このため、お客様は、最終的なシステム構成を選択する前に、必要なデータ周波数と利用可能な電力条件の両方を確認する必要があります。
通信範囲は、ワイヤレス気象監視を検討しているお客様からの最も一般的な質問の 1 つです。
現在の BGT HYDROMET ソリューションのドキュメントによると、一般的な基準通信距離はおよそ次のとおりです。
開けた場所で 5 ～ 10 km
都市環境では 1 ～ 2 km
実際の伝送距離は、地形、建物、アンテナの高さ、ゲートウェイの位置、周囲の状況によって異なります。
このため、通信距離を固定の保証値として扱うものではありません。
より広い監視エリアの場合は、追加のゲートウェイを設置してネットワーク範囲を拡大できます。
現在のソリューションのドキュメントには、一般に 1 つのゲートウェイで数百の LoRaWAN センサー ノードをサポートできるとも記載されていますが、実際のネットワーク容量はプロジェクトの構成に従って確認する必要があります。
このため、LoRaWAN は、監視ポイントが比較的広いエリアに分散しているプロジェクトに適しています。
正しく設置すると、気象測定と LoRaWAN 通信の両方に直接影響します。
気象センサーは通常、次のものから離れた 、開けた障害物のない場所に設置する必要があります。
建物
木々
壁
その他の大きな障害
付属のプロジェクト文書の一般的な推奨事項として、障害物からの距離は障害物の高さの 2 倍以上である必要があります。
LoRaWAN ゲートウェイの場合、推奨される設置高さは約 3 ～ 5 メートルです.
ゲートウェイは、次のような強力な電磁干渉源から遠ざける必要があります。
高圧送電線
大型モーター
また、アンテナにはできるだけ遮るもののない視野が必要です。
最終的な展開の前に、お客様はまず約 3 ～ 5 メートルの距離にセンサー ノードを配置して ゲートウェイから 通信をテストできます。
接続が確認されたら、監視装置を最終的な設置場所に移動できます。
これもお客様、特に専任の気象エンジニアリング チームを持たないお客様からのよくある質問です。
BGT HYDROMET ゲートウェイとプラットフォームを使用する場合、基本的な現場設置プロセスは比較的簡単です。
一般的な設置作業には次のものが含まれます。
取り付けブラケットを固定します。
気象センサーを設置します。
LoRaWAN ノードを設置して電源を投入します。
ノードがゲートウェイのカバレッジ内にあることを確認します。
デバイスを LoRaWAN ネットワークに参加させます。
データが正しくアップロードされていることを確認します。
ソリューション ドキュメントに記載されている完全なプロジェクト導入プロセスには、要件の確認、ソリューション構成、出荷前の事前構成、オンサイトでの設置、ネットワーク接続、データ検証、およびその後の運用とメンテナンスが含まれます。
必要に応じて、導入ガイダンスとリモート技術サポートも提供できます。
このため、このシステムは、複雑な長距離配線や大規模なオンサイト統合作業を避けたい顧客にとって特に魅力的です。
LoRaWAN ネットワーク サーバーを使用するプロジェクトの場合、通常のデータ送信を開始する前にノードを適切にオンボードする必要があります。
提供されている気象に関する FAQ では、次の初期化プロセスについて説明しています。
デバイスの OTAA 認証情報を LoRaWAN ネットワーク サーバーに入力します。
デバイスの電源を入れます。
ネットワーク参加プロセスを開始します。
デバイスが LoRaWAN ネットワークに正常に参加していることを確認します。
データ パケットが送受信できることを確認します。
顧客資料に記載されている現在のノード構成の場合、ロータリー スイッチはネットワークへの参加とテスト送信に使用できます。
したがって、提供されたノードとプラットフォームの構成に従って、正確なオンボーディング手順に従う必要があります。
お客様にとって重要な点は、ワイヤレス センサーの電源がオンになっているだけで管理されないままではないということです。 ネットワークのオンボーディングとデータ検証は導入プロセスの一部です。
リモート データ アクセスは、完全な LoRaWAN ソリューションの主な利点の 1 つです。
BGT HYDROMET プラットフォームとゲートウェイを使用すると、ユーザーは PC ダッシュボードやモバイル アプリを通じて気象データにアクセスできます。.
プロジェクトの要件に応じて、プラットフォームは以下をサポートできます。
リアルタイムのデータ表示
過去のデータ曲線
デバイスの状態監視
ExcelまたはCSVデータのエクスポート
アラーム通知 (設定されている場合)
顧客独自のプラットフォームとの統合
これにより、ユーザーはすべてのセンサーを物理的に訪問することなく、複数の現場の場所を監視できるようになります。
たとえば、農業の顧客は分散した農地の監視ポイントから気象情報を確認でき、工業または建設の顧客は敷地内のさまざまなエリアから監視データにアクセスできます。
はい、実際のプロジェクトの要件に応じてプラットフォームの統合について議論できます。
一部の顧客はすでに独自のものを持っています。
IoTプラットフォーム
データ管理システム
LoRaWAN ネットワークサーバー
ゲートウェイインフラストラクチャ
このような状況では、プロジェクトは必ずしも完全に新しいデータ プラットフォームを使用する必要はありません。
ただし、注文を確認する前に、次のようないくつかの技術的な詳細を確認する必要があります。
通信方式
データ形式
MQTT の要件
プラットフォーム統合方式
必要なAPI関数
利用可能な API 関数は実際のプロジェクトのスコープに応じて確認する必要があります。
これは、システム インテグレーターや、すでに独自の監視インフラストラクチャを運用している顧客にとって、販売上の重要な考慮事項です。
互換性は、B2B 購入のもう 1 つの一般的な質問です。
提供されている気象に関する FAQ には、LoRaWAN デバイスは標準の LoRaWAN プロトコルに従っており、主流の LoRaWAN ゲートウェイおよびネットワーク サーバーと統合できると記載されています。
お客様がすでに LoRaWAN ネットワークを所有している場合、最も重要なステップは、注文前に互換性とオンボーディング要件を確認することです。
このケーススタディでは、顧客がすでに次のようなものを所有している可能性があることも特に指摘しています。
LoRaWAN ゲートウェイ
ネットワークサーバー
データプラットフォーム
したがって、デバイスのオンボーディングとデータ統合については、インストール後に想定するのではなく、プロジェクトの確認時に議論する必要があります。
お客様は LoRaWAN を有線監視と比較するだけではありません。また、各センサー ポイントが単純に Wi-Fi やセルラー通信を使用すべきではない理由を尋ねる場合もあります。
気象ソリューション資料では、 低消費電力と長距離通信を位置づけています。 分散型屋外監視で LoRaWAN を使用する重要な理由として、
これは、次の場合に特に関係します。
監視ポイントは広範囲に分散されています。
主電源が利用できません。
電池またはソーラー動作が必要です。
長距離の無線通信が必要です。
すべての監視ポイントにセルラー通信機器を設置することは望ましくありません。
LoRaWAN を使用すると、すべてのフィールド ポイントが独立したセルラー接続として動作する必要がなく、複数のセンサー ノードがゲートウェイに向かって通信できるようになります。
ただし、最終的な通信アーキテクチャは、お客様の実際のサイト条件、ネットワークの可用性、電源、プロジェクトの要件に従って選択する必要があります。
現在の BGT HYDROMET ソリューションで使用されている一般的なセンサーは、 ルーバー ボックスの温度、湿度、圧力センサーです。.
それは以下を測定します:
温度
湿度
大気圧
センサーは RS485 経由で通信し、無線データ送信用に LoRaWAN ノードと併用することをお勧めします。
プロジェクトのニーズに応じて、他の気象パラメータも選択できます。
このため、プロジェクト設定時の最初の質問は単に「気象観測所はいくつ必要ですか?」というものであってはなりません。
それは次のようになります:
実際に監視する必要があるパラメータは何ですか?
LoRaWAN 気象監視システムの構成の主要な部分は、顧客の実際のアプリケーションを理解することです。
解決策を推奨する前に、次の質問を確認する必要があります。
システムはどこに導入されますか?
例えば：
農地
オーチャード
建設現場
市街地
道
工業団地
遠隔地の現場の場所
どのパラメータを測定する必要がありますか?
標準ソリューションでは温度、湿度、気圧を監視できますが、プロジェクトに応じて他のパラメータを選択することもできます。
監視場所は何カ所必要ですか?
これは、センサーと LoRaWAN ノードの数、およびゲートウェイのカバレッジ計画に影響します。
主電源は利用できますか?
そうでない場合、プロジェクトでは以下を使用する必要があります。
バッテリー電源
太陽光発電
ソーラーパネル＋バッテリー構成
監視ポイントとゲートウェイ間のおおよその距離はどれくらいですか?
大きな建物、樹木、地形の違い、その他の障害物はありますか?
顧客はどのくらいの頻度でデータの更新を必要としますか?
例えば：
5分ごと
15分ごと
別のプロジェクト固有の間隔
データはどのように使用されるのでしょうか?
例えば：
遠隔監視
歴史分析
アラーム通知
運用上の参考資料
別のシステムとの統合
顧客は BGT HYDROMET プラットフォームを必要としていますか、それとも独自のプラットフォームをすでに持っていますか?
機器はどの国または地域で使用されますか?
必要な LoRaWAN 周波数構成は出荷前に確認する必要があります。
考慮する必要のある現地の認証または輸入要件はありますか?
これらの質問は、プロジェクトの最終構成に必要な情報に密接に対応しています。
農地、温室環境、果樹園、灌漑地域では、温度、湿度、気圧のデータは、ユーザーが地域の微気候条件を理解し、農業管理をサポートするのに役立ちます。
気象データは、建設現場での安全管理、環境監視、気象関連の作業計画をサポートできます。
このシステムは、公園、道路、キャンパス、住宅地、公共施設に設置して、基本的な気象データや環境データを収集できます。
気象データは、特に霧、雨、気温の変化、強風の影響を受ける地域で、道路状況の評価、早期警告、交通管理をサポートできます。
分散型気象監視は、工業団地における環境監視、安全管理、設備運用基準をサポートします。
LoRaWAN ソリューションは、便利な電力や通信インフラがない屋外サイトに実用的なワイヤレス監視方法を提供します。
LoRaWAN がすべての気象監視プロジェクトにとって自動的に最適な選択肢になるわけではありません。
次のような場合には、有線システムが依然として実用的である可能性があります。
監視ポイントは狭いエリアに集中しています。
ケーブルの取り付けは簡単です。
安定した主電源がすでに利用可能です。
既存の有線インフラストラクチャを再利用できます。
ワイヤレス通信には、導入に意味のある利点はありません。
したがって、ワイヤレスが常に優れていると仮定するのではなく、実際の現場の状況に基づいて選択する必要があります。
ただし、リモート、屋外、または分散プロジェクトの場合、LoRaWAN にはいくつかの明らかな実用的な利点があります。
長距離ケーブル配線の削減
柔軟な現場設置
低電力動作
バッテリーと太陽光発電のオプション
長距離無線伝送
リモートデータアクセス
複数の監視ポイントの展開
柔軟なプラットフォーム統合
どちらを選択するかは、 LoRaWAN と有線気象監視の プロジェクト環境、電力条件、通信要件、監視ポイントの数、データ プラットフォームの要件によって異なります。
センサーが集中しており、電源とケーブルの両方を簡単に提供できる場合は、従来の有線モニタリングも実用的であり続けます。
遠隔地、屋外、または広範囲に分散した監視サイトの場合、 LoRaWAN ベースの気象監視ソリューションは 長距離ケーブル配線の要件を軽減し、低電力導入、リモート データ アクセス、および将来の拡張に対する柔軟性を高めることができます。
BGT HYDROMET ソリューションは以下を組み合わせています。
気象センサー + LoRaWAN ノード + LoRaWAN ゲートウェイ + クラウド プラットフォーム / 顧客プラットフォーム
1 つの実用的な監視パッケージにまとめられます。
このソリューションは、気象センサーのみを販売するのではなく、環境センシングや RS485 データ取得から無線送信、ゲートウェイ通信、リモート データ管理に至るまで、完全な監視プロセスに対応します。
ワイヤレス気象監視プロジェクトを評価しているお客様にとって、最も重要な次のステップは、 監視パラメータ、サイト数、設置環境、電力条件、通信距離、報告間隔、LoRaWAN 周波数、プラットフォーム要件を確認することです。 最終構成を選択する前に、
