LoRaWAN ir laidinis orų stebėjimas: kuris geresnis nuotolinėms svetainėms?

Orų stebėjimo projektams dažnai reikia rinkti temperatūros, drėgmės, atmosferos slėgio ir kitus meteorologinius duomenis iš lauko ar paskirstytų vietų.

Daugeliui projektų tinkamo jutiklio pasirinkimas yra tik dalis iššūkio. Klientai taip pat turi atsižvelgti į tai, kaip bus perduodami duomenys, kaip bus maitinami lauko įrenginiai, ar tolimojo ryšio kabeliai yra praktiški, kiek reikia stebėjimo taškų ir kaip vartotojai galės duomenis pasiekti nuotoliniu būdu.

Tradicinėms laidinėms oro stebėjimo sistemoms paprastai reikia ilgo nuotolio kabelių, elektros energijos tiekimo, duomenų rinkimo įrangos ir integracijos vietoje. Tai gali padidinti diegimo išlaidas ir apsunkinti diegimą, kai stebėjimo taškai yra lauke, nutolę arba plačiai paskirstyti.

LoRaWAN pagrindu sukurta orų stebėjimo sistema suteikia dar vieną metodą, sujungiant meteorologinius jutiklius, LoRaWAN mazgus, šliuzus ir duomenų platformą į belaidę stebėjimo architektūrą.

Taigi, kaip LoRaWAN orų stebėjimas lyginamas su tradiciniu laidiniu stebėjimu ir kada jis labiau tinka atokioms svetainėms?

Kas yra tradicinė laidinė orų stebėjimo sistema?

Laidinė meteorologinio stebėjimo sistema paprastai sujungia lauko jutiklius su duomenų rinkimo ar stebėjimo įranga fiziniais kabeliais.

Priklausomai nuo projekto, tai gali apimti:

• Signalo kabeliai tarp lauko jutiklių ir matavimo įrangos

• Maitinimo kabeliai arba elektros statyba vietoje

• Duomenų rinkimo įrenginiai

• Ryšio įranga

• Sistemos integravimas vietoje

• Papildomi laidai, kai pridedami nauji stebėjimo taškai

Šis metodas gali būti praktiškas, kai stebėjimo įranga sutelkta vienoje vietoje ir yra lengvai prieinama tiek maitinimo, tiek kabelių instaliacija.

Tačiau nuotolinio meteorologinio stebėjimo projektuose sąlygos dažnai skiriasi.

Klientui gali tekti įdiegti jutiklius dirbamose žemėse, keliuose, statybvietėse, pramoniniuose parkuose, miesteliuose ar kitose lauko vietose. Svetainėje gali nebūti maitinimo šaltinio, tolimojo elektros instaliacija gali būti brangi arba nepatogu, todėl vartotojams gali tekti nuotoliniu būdu pasiekti duomenis iš kelių stebėjimo taškų.

Tokiose situacijose belaidis meteorologinis stebėjimas tampa ypač naudingas.

Kas yra LoRaWAN orų stebėjimas?

A Orų stebėjimo sistema LoRaWAN naudoja belaidį LoRaWAN ryšį, kad perduotų meteorologinius duomenis iš lauko stebėjimo taškų į šliuzą ir duomenų platformą.

BGT HYDROMET sprendimas naudoja tokią pagrindinę architektūrą:

Meteorologinis jutiklis + LoRaWAN mazgas + LoRaWAN šliuzas + debesies platforma / klientų platforma

Įprastoje konfigūracijoje vienas meteorologinis jutiklis veikia su vienu LoRaWAN mazgu.

Meteorologinis jutiklis matuoja tokius aplinkos parametrus kaip:

• Temperatūra

• Drėgmė

• Atmosferos slėgis

LoRaWAN mazgas renka jutiklio duomenis per RS485 ryšį ir belaidžiu būdu perduoda juos į LoRaWAN šliuzą.

Tada šliuzas persiunčia duomenis į debesies platformą arba kliento sistemą.

Taip sukuriamas visas duomenų kelias:

Meteorologinis jutiklis → RS485 → LoRaWAN mazgas → LoRaWAN šliuzas → duomenų platforma

Užuot pirkę tik atskirą oro jutiklį, klientai gali sukonfigūruoti visą belaidžio stebėjimo paketą pagal savo projekto reikalavimus.

LoRaWAN prieš laidinį orų stebėjimą

Pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų metodų yra tai, kaip perduodami lauko duomenys ir kaip dislokuojami stebėjimo taškai.

Svarbiausia ne tai, kad belaidės sistemos turėtų pakeisti laidinį stebėjimą kiekviename projekte.

Vietoj to, LoRaWAN tampa ypač vertinga, kai laidai, prieiga prie energijos, nuotolinis diegimas ar būsima plėtra yra pagrindiniai projekto rūpesčiai.

1. LoRaWAN sumažina tolimojo kabelio naudojimą

Vienas pagrindinių LoRaWAN meteorologinio stebėjimo sprendimo pardavimo taškų yra sumažinta priklausomybė nuo tolimojo signalo kabelių.

Tradicinėse sistemose gali prireikti fizinių kabelių nuo stebėjimo taškų iki įsigijimo įrangos.

LoRaWAN sistemoje meteorologinis jutiklis yra vietiškai prijungtas prie LoRaWAN mazgo, o duomenų perdavimas tarp mazgo ir šliuzo yra belaidis.

Tai reiškia, kad klientams nereikia tiesti ilgų signalų kabelių per dirbamą žemę, kelius, statybvietes, pramonines zonas ar kitas paskirstytas stebėjimo vietas.

Projektams, kuriuose kasimo, kabelių tiesimo ar statybos darbai yra nepatogūs, tai gali žymiai supaprastinti diegimą.

Tai ypač aktualu:

• Dirbama žemė

• Sodai

• Statybos aikštelės

• Pakelės

• Pramoniniai parkai

• Miesteliai

• Nuotoliniai lauko stebėjimo taškai

2. LoRaWAN palaiko mažos galios nuotolinį stebėjimą

Kitas dažnas klientų rūpestis yra maitinimo šaltinis.

Daugelyje lauko stebėjimo vietų nėra elektros tinklo.

BGT HYDROMET sprendimą galima konfigūruoti naudojant:

• Baterijomis maitinami mazgai

• Saulės energija varomi mazgai

• Išorinis maitinimo šaltinis

• Saulės baterija + akumuliatorius + įkrovimo valdiklis

Mažos galios jutikliams ir svetainėms, kuriose nėra maitinimo tinklo, galima apsvarstyti galimybę naudoti baterijomis maitinamą mazgą, o saulės energija varomos konfigūracijos tinka ilgalaikio stebėjimo lauke.

Tačiau nėra vieno fiksuoto akumuliatoriaus veikimo laiko skaičiaus, kuris būtų taikomas kiekvienam projektui.

Baterijos veikimo laikas priklauso nuo tokių veiksnių kaip:

• Duomenų ataskaitų intervalas

• Aplinkos temperatūra

• Jutiklio energijos suvartojimas

• Veikimo sąlygos

Ataskaitų teikimo intervalas yra ypač svarbus.

Daugumos meteorologinio stebėjimo projektų atveju rekomenduojamas 15 minučių ataskaitų teikimo intervalas . dabartiniuose sprendimo dokumentuose

Kai reikia dažniau atnaujinti duomenis, galima naudoti trumpesnį intervalą, pvz., penkias minutes, tačiau trumpesni ataskaitų teikimo intervalai padidina energijos suvartojimą ir sumažina akumuliatoriaus veikimo laiką.

Štai kodėl klientai, prieš pasirinkdami galutinę sistemos konfigūraciją, turėtų patvirtinti ir reikalingą duomenų dažnį, ir turimas maitinimo sąlygas.

3. Kaip toli gali perduoti LoRaWAN orų jutikliai?

Ryšio diapazonas yra vienas iš dažniausiai užduodamų klientų, svarstančių apie belaidį orų stebėjimą, klausimų.

Pagal dabartinę BGT HYDROMET sprendimo dokumentaciją, tipinis atskaitos ryšio atstumas yra maždaug:

• Atvirose vietose 5–10 km

• 1–2 km miesto aplinkoje

Tikrasis perdavimo atstumas priklauso nuo reljefo, pastatų, antenos aukščio, šliuzo padėties ir aplinkos sąlygų.

Dėl šios priežasties ryšio atstumas neturėtų būti traktuojamas kaip fiksuota garantuota vertė.

Didesnėms stebėjimo zonoms galima įrengti papildomus šliuzus, kad būtų padidinta tinklo aprėptis.

Dabartinėje sprendimo dokumentacijoje taip pat teigiama, kad vienas šliuzas paprastai gali palaikyti šimtus LoRaWAN jutiklių mazgų, nors tikrasis tinklo pajėgumas turėtų būti patvirtintas pagal projekto konfigūraciją.

Dėl to LoRaWAN tinka projektams, kuriuose stebėjimo taškai yra paskirstyti gana didelėje teritorijoje.

4. Kur turėtų būti sumontuotas jutiklis ir šliuzas?

Teisingas įrengimas turi tiesioginės įtakos meteorologiniams matavimams ir LoRaWAN ryšiui.

Meteorologinis jutiklis paprastai turi būti montuojamas atviroje ir neuždengtoje vietoje , toliau nuo:

• Pastatai

• medžiai

• Sienos

• Kitos didelės kliūtys

Kaip bendra rekomendacija pateiktoje projekto dokumentacijoje, atstumas nuo kliūčių turi būti bent du kartus didesnis už kliūties aukštį.

„LoRaWAN“ šliuzui rekomenduojamas montavimo aukštis yra maždaug 3–5 metrai.

Vartai turi būti atokiai nuo stiprių elektromagnetinių trukdžių šaltinių, tokių kaip:

• Aukštos įtampos elektros linijos

• Dideli varikliai

Antena taip pat turėtų turėti kuo daugiau neuždengto matymo lauko.

Prieš galutinį diegimą klientas pirmiausia gali padėti jutiklio mazgą maždaug 3–5 metrų atstumu nuo šliuzo, kad galėtų išbandyti ryšį.

Patvirtinus ryšį, stebėjimo įrangą galima perkelti į galutinę montavimo vietą.

5. Ar sunku įdiegti LoRaWAN orų stebėjimo sistemą?

Tai dar vienas dažnas klientų, ypač tų, kurie neturi specialios meteorologijos inžinierių komandos, klausimas.

Naudojant BGT HYDROMET šliuzą ir platformą, pagrindinis lauko diegimo procesas yra gana paprastas.

Įprasti montavimo darbai apima:

1. Pritvirtinkite tvirtinimo laikiklį.

2. Įdiekite meteorologinį jutiklį.

3. Įdiekite ir maitinkite LoRaWAN mazgą.

4. Patvirtinkite, kad mazgas yra šliuzo aprėptyje.

5. Prijunkite įrenginį prie LoRaWAN tinklo.

6. Patvirtinkite, kad duomenys įkeliami tinkamai.

Visas projekto diegimo procesas, aprašytas sprendimo dokumentacijoje, apima reikalavimų patvirtinimą, sprendimo konfigūraciją, išankstinę konfigūraciją prieš išsiuntimą, diegimą vietoje, prisijungimą prie tinklo, duomenų patikrinimą ir tolesnę veikimą bei priežiūrą.

Prireikus taip pat gali būti teikiamos diegimo gairės ir nuotolinė techninė pagalba.

Tai daro sistemą ypač patrauklią klientams, norintiems išvengti sudėtingų tolimojo laidų ir didelių integravimo darbų vietoje.

6. Kokios konfigūracijos reikia po įdiegimo?

Projektams, kuriuose naudojamas LoRaWAN tinklo serveris, mazgas turi būti tinkamai prijungtas prieš pradedant įprastą duomenų perdavimą.

Pateiktuose meteorologiniuose DUK aprašomas toks inicijavimo procesas:

• Įveskite įrenginio OTAA kredencialus į LoRaWAN tinklo serverį.

• Įjunkite įrenginį.

• Pradėkite prisijungimo prie tinklo procesą.

• Patvirtinkite, kad įrenginys sėkmingai prisijungė prie LoRaWAN tinklo.

• Patikrinkite, ar duomenų paketą galima perduoti ir priimti.

Esant dabartinei mazgo konfigūracijai, aprašytai kliento medžiagoje, sukamasis jungiklis gali būti naudojamas tinklo prijungimui ir bandomajam perdavimui.

Todėl reikia laikytis tikslios įjungimo procedūros pagal pateiktą mazgo ir platformos konfigūraciją.

Klientams svarbu, kad belaidis jutiklis nebūtų tiesiog įjungtas ir nevaldomas: tinklo įtraukimas ir duomenų tikrinimas yra diegimo proceso dalis.

7. Kaip klientai gali nuotoliniu būdu peržiūrėti orų duomenis?

Nuotolinė prieiga prie duomenų yra vienas iš pagrindinių viso LoRaWAN sprendimo privalumų.

Naudodami BGT HYDROMET platformą ir šliuzą, vartotojai gali pasiekti meteorologinius duomenis per kompiuterio prietaisų skydelį ir (arba) mobiliąją programėlę.

Atsižvelgiant į projekto reikalavimus, platforma gali palaikyti:

• Duomenų peržiūra realiuoju laiku

• Istorinių duomenų kreivės

• Įrenginio būsenos stebėjimas

• „Excel“ arba CSV duomenų eksportavimas

• Pavojaus pranešimas, jei sukonfigūruotas

• Integracija su paties kliento platforma

Tai leidžia vartotojams stebėti kelias lauko vietas fiziškai neaplankant kiekvieno jutiklio.

Pavyzdžiui, žemės ūkio klientas gali peržiūrėti informaciją apie orą iš paskirstytų dirbamos žemės stebėjimo taškų, o pramonės ar statybos klientas gali pasiekti stebėjimo duomenis iš skirtingų teritorijos sričių.

8. Ar sistema gali prisijungti prie kliento platformos?

Taip, platformos integravimas gali būti aptariamas pagal faktinius projekto reikalavimus.

Kai kurie klientai jau turi savo:

• IoT platforma

• Duomenų valdymo sistema

• LoRaWAN tinklo serveris

• Vartų infrastruktūra

Tokiose situacijose projektui nebūtinai reikia naudoti visiškai naują duomenų platformą.

Tačiau prieš patvirtinant užsakymą reikia patvirtinti keletą techninių detalių, įskaitant:

• Bendravimo būdas

• Duomenų formatas

• MQTT reikalavimai

• Platformos integravimo metodas

• Reikalingos API funkcijos

Galimos API funkcijos turėtų būti patvirtintos pagal faktinę projekto apimtį.

Tai svarbus pardavimo aspektas sistemų integratoriams ir klientams, kurie jau naudoja savo stebėjimo infrastruktūrą.

9. Ar jutiklis gali veikti su kitais LoRaWAN šliuzais?

Suderinamumas yra dar vienas dažnas B2B pirkimo klausimas.

Pateiktuose meteorologiniuose DUK teigiama, kad LoRaWAN įrenginiai atitinka standartinį LoRaWAN protokolą ir gali būti integruoti su pagrindiniais LoRaWAN šliuzais ir tinklo serveriais.

Jei klientas jau turi LoRaWAN tinklą, svarbiausias žingsnis yra patvirtinti suderinamumą ir įjungimo reikalavimus prieš užsakant.

Atvejo tyrime taip pat konkrečiai pažymima, kad klientai jau gali turėti savo:

• LoRaWAN vartai

• Tinklo serveris

• Duomenų platforma

Todėl įrenginio įdiegimas ir duomenų integravimas turėtų būti aptariami projekto patvirtinimo metu, o ne tik po įdiegimo.

10. Kodėl kiekviename stebėjimo taške naudoti LoRaWAN, o ne 4G/5G arba Wi-Fi?

Klientai ne tik lygina LoRaWAN su laidiniu stebėjimu. Jie taip pat gali paklausti, kodėl kiekvienas jutiklio taškas neturėtų tiesiog naudoti „Wi-Fi“ ar korinio ryšio.

Meteorologinių sprendimų medžiagos mažą energijos suvartojimą ir ilgalaikį ryšį laiko svarbiomis priežastimis naudoti LoRaWAN paskirstytame lauko stebėjime.

Tai ypač aktualu, kai:

• Stebėjimo taškai yra plačiai paskirstyti.

• Nėra maitinimo tinklo.

• Reikia baterijos arba saulės energijos.

• Reikia tolimojo belaidžio ryšio.

• Nepageidautina įrengti korinio ryšio įrangą kiekviename stebėjimo taške.

„LoRaWAN“ gali leisti keliems jutiklių mazgams susisiekti su šliuzu, o ne reikalauti, kad kiekvienas lauko taškas veiktų kaip nepriklausomas korinio ryšio ryšys.

Tačiau galutinė komunikacijos architektūra vis tiek turėtų būti parenkama atsižvelgiant į faktines kliento vietos sąlygas, tinklo prieinamumą, maitinimo šaltinį ir projekto reikalavimus.

11. Kokius oro parametrus galima stebėti?

Tipiškas jutiklis, naudojamas dabartiniame BGT HYDROMET sprendime, yra žaliuzių dėžės temperatūros, drėgmės ir slėgio jutiklis.

Jis matuoja:

• Temperatūra

• Drėgmė

• Atmosferos slėgis

Jutiklis bendrauja per RS485 ir rekomenduojamas naudoti kartu su LoRaWAN mazgu belaidžiam duomenų perdavimui.

Pagal projekto poreikius gali būti parenkami ir kiti meteorologiniai parametrai.

Štai kodėl pirmasis projekto konfigūravimo klausimas neturėtų būti tiesiog 'Kiek oro stočių jums reikia?'

Tai turėtų būti:

Kokius parametrus iš tikrųjų reikia stebėti?

12. Kokius klausimus reikėtų užduoti prieš renkantis sistemą?

Didžioji LoRaWAN orų stebėjimo sistemos konfigūravimo dalis yra tikrojo kliento taikymo supratimas.

Prieš siūlant sprendimą, reikia patvirtinti šiuos klausimus.

Stebėjimo vieta

Kur bus įdiegta sistema?

Pavyzdžiui:

• Dirbama žemė

• Sodas

• Statybvietė

• Miesto zona

• Kelias

• Pramonės parkas

• Nuotolinė lauko vieta

Stebėjimo parametrai

Kokius parametrus reikia išmatuoti?

Standartiniu sprendimu galima stebėti temperatūrą, drėgmę ir atmosferos slėgį, o kiti parametrai gali būti parenkami pagal projektą.

Stebėjimo taškų skaičius

Kiek stebėjimo vietų reikia?

Tai turi įtakos jutiklių ir LoRaWAN mazgų skaičiui bei šliuzo aprėpties planavimui.

Svetainės maitinimo sąlygos

Ar yra maitinimo tinklo?

Jei ne, ar projektas turėtų naudoti:

• Baterijos galia

• Saulės energija

• Saulės baterijos + baterijos konfigūracija

Komunikacijos aplinka

Koks yra apytikslis atstumas tarp stebėjimo taškų ir vartų?

Ar yra didelių pastatų, medžių, reljefo skirtumų ar kitų kliūčių?

Duomenų ataskaitų teikimo intervalas

Kaip dažnai klientui reikia atnaujinti duomenis?

Pavyzdžiui:

• Kas 5 minutes

• Kas 15 minučių

• Kitas konkrečiam projektui būdingas intervalas

Duomenų taikymas

Kaip bus naudojami duomenys?

Pavyzdžiui:

• Nuotolinis stebėjimas

• Istorinė analizė

• Aliarmo pranešimas

• Veiklos nuoroda

• Integracija su kita sistema

Platformos reikalavimai

Ar klientui reikalinga BGT HYDROMET platforma, ar jis jau turi savo platformą?

LoRaWAN dažnis

Kurioje šalyje ar regione įranga bus naudojama?

Reikalinga LoRaWAN dažnio konfigūracija turi būti patvirtinta prieš išsiunčiant.

Vietiniai reikalavimai

Ar yra kokių nors vietinių sertifikavimo ar importo reikalavimų, į kuriuos reikia atsižvelgti?

Šie klausimai glaudžiai atitinka informaciją, reikalingą galutinei projekto konfigūracijai.

13. Tipinės LoRaWAN orų stebėjimo programos

Žemės ūkio meteorologinis monitoringas

Ūkinamoje žemėje, šiltnamių aplinkoje, soduose ir drėkinimo zonose temperatūros, drėgmės ir atmosferos slėgio duomenys gali padėti naudotojams suprasti vietines mikroklimato sąlygas ir padėti valdyti žemės ūkį.

Statybos aikštelės stebėjimas

Meteorologiniai duomenys gali paremti saugos valdymą, aplinkos stebėjimą ir su oru susijusių darbų planavimą statybvietėse.

Išmaniojo miesto stebėjimas

Sistema gali būti įdiegta parkuose, gatvėse, miesteliuose, gyvenamosiose bendruomenėse ir viešosiose patalpose, kad būtų galima rinkti pagrindinius oro ir aplinkos duomenis.

Kelių ir transporto orų stebėjimas

Orų duomenys gali padėti įvertinti kelių būklę, išankstinį įspėjimą ir transporto valdymą, ypač rūko, lietaus, temperatūros pokyčių ar stipraus vėjo paveiktose vietose.

Pramonės parko stebėjimas

Paskirstytas orų stebėjimas gali palaikyti aplinkos stebėjimą, saugos valdymą ar įrangos eksploatavimo nuorodas pramonės parkuose.

Nuotolinis lauko stebėjimas

Lauko aikštelėms, kuriose nėra patogios maitinimo ar ryšio infrastruktūros, LoRaWAN sprendimas suteikia praktišką belaidžio stebėjimo metodą.

Kada laidinis orų stebėjimas vis dar yra geras pasirinkimas?

LoRaWAN automatiškai nėra geriausias pasirinkimas kiekvienam meteorologinio stebėjimo projektui.

Laidinė sistema vis tiek gali būti praktiška, kai:

• Stebėjimo taškai sutelkti nedidelėje teritorijoje.

• Kabelio montavimas yra paprastas.

• Jau yra stabilus maitinimo šaltinis.

• Esama laidinė infrastruktūra gali būti naudojama pakartotinai.

• Belaidis ryšys nesuteikia reikšmingo diegimo pranašumo.

Todėl pasirinkimas turėtų būti pagrįstas faktinėmis vietos sąlygomis, o ne manyti, kad belaidis ryšys visada yra geresnis.

Tačiau nuotoliniams, lauko ar paskirstytiems projektams LoRaWAN siūlo keletą aiškių praktinių pranašumų:

• Sumažintas tolimojo ryšio kabelis

• Lankstus lauko įrengimas

• Mažos galios veikimas

• Baterijų ir saulės energijos parinktys

• Tolimojo nuotolio belaidis perdavimas

• Nuotolinė prieiga prie duomenų

• Kelių stebėjimo taškų diegimas

• Lankstus platformos integravimas

Išvada

Pasirinkimas tarp LoRaWAN ir laidinio oro stebėjimo priklauso nuo projekto aplinkos, maitinimo sąlygų, ryšio reikalavimų, stebėjimo taškų skaičiaus ir duomenų platformos reikalavimų.

Tradicinis laidinis stebėjimas gali išlikti praktiškas, kai jutikliai yra sutelkti, o maitinimas ir kabeliai yra lengvai aprūpinti.

Nuotolinėse, lauke arba plačiai paskirstytose stebėjimo vietose LoRaWAN pagrįstas meteorologinio stebėjimo sprendimas gali sumažinti tolimojo kabelio reikalavimus ir suteikti daugiau lankstumo diegiant mažos galios, nuotolinę prieigą prie duomenų ir plėtojant ateityje.

BGT HYDROMET sprendimas apima:

Meteorologinis jutiklis + LoRaWAN mazgas + LoRaWAN šliuzas + debesies platforma / klientų platforma

į vieną praktinį stebėjimo paketą.

Užuot pardavęs tik oro jutiklį, sprendimas skirtas visam stebėjimo procesui – nuo ​​aplinkos jutimo ir RS485 duomenų gavimo iki belaidžio perdavimo, šliuzo ryšio ir nuotolinio duomenų valdymo.

Klientams, vertinantiems belaidžio oro stebėjimo projektą, svarbiausias kitas žingsnis yra patvirtinti stebėjimo parametrus, vietų skaičių, įrengimo aplinką, maitinimo sąlygas, ryšio atstumą, ataskaitų teikimo intervalą, LoRaWAN dažnį ir platformos reikalavimus prieš pasirenkant galutinę konfigūraciją.