LoRaWAN vs. Wired Weather Monitoring: Hvilken er best for eksterne nettsteder?

Værovervåkingsprosjekter trenger ofte å samle inn temperatur, fuktighet, atmosfærisk trykk og andre meteorologiske data fra utendørs eller distribuerte steder.

For mange prosjekter er det å velge en passende sensor bare en del av utfordringen. Kunder må også vurdere hvordan data skal overføres, hvordan feltenheter skal drives, om langdistansekabling er praktisk, hvor mange overvåkingspunkter som kreves, og hvordan brukere vil få tilgang til dataene eksternt.

Tradisjonelle kablede værovervåkingssystemer krever vanligvis langdistansekabling, kraftkonstruksjon, datainnsamlingsutstyr og integrasjon på stedet. Dette kan øke installasjonskostnadene og gjøre utplasseringen mer komplisert når overvåkingspunkter er utendørs, fjerntliggende eller vidt distribuert.

Et LoRaWAN-basert værovervåkingssystem gir en annen tilnærming ved å kombinere meteorologiske sensorer, LoRaWAN-noder, gatewayer og en dataplattform til en trådløs overvåkingsarkitektur.

Så hvordan er LoRaWAN-værovervåking sammenlignet med tradisjonell kablet overvåking, og når er den mer egnet for eksterne nettsteder?

Hva er et tradisjonelt kablet værovervåkingssystem?

Et kablet meteorologisk overvåkingssystem kobler typisk feltsensorer til datainnsamling eller overvåkingsutstyr gjennom fysiske kabler.

Avhengig av prosjektet kan dette innebære:

• Signalkabler mellom feltsensorer og innsamlingsutstyr

• Strømkabling eller kraftkonstruksjon på stedet

• Datainnsamlingsenheter

• Kommunikasjonsutstyr

• Systemintegrasjon på stedet

• Ekstra kabling når nye overvåkingspunkter legges til

Denne tilnærmingen kan være praktisk når overvåkingsutstyr er konsentrert på ett sted og både strøm- og kabelinstallasjon er lett tilgjengelig.

Imidlertid har eksterne meteorologiske overvåkingsprosjekter ofte forskjellige forhold.

En kunde må kanskje installere sensorer på tvers av jordbruksland, veier, byggeplasser, industriparker, campuser eller andre utendørsplasser. Nettstedet har kanskje ikke nettstrøm, langdistanseledninger kan være dyrt eller upraktisk, og brukere kan trenge å få tilgang til data fra flere overvåkingspunkter eksternt.

Dette er situasjonene hvor trådløs meteorologisk overvåking blir spesielt nyttig.

Hva er LoRaWAN værovervåking?

EN LoRaWAN værovervåkingssystem bruker trådløs LoRaWAN-kommunikasjon for å overføre meteorologiske data fra feltovervåkingspunkter mot en gateway og dataplattform.

BGT HYDROMET-løsningen bruker følgende grunnleggende arkitektur:

Meteorologisk sensor + LoRaWAN-node + LoRaWAN-gateway + skyplattform / kundeplattform

I en typisk konfigurasjon fungerer én meteorologisk sensor med én LoRaWAN-node.

Den meteorologiske sensoren måler miljøparametere som:

• Temperatur

• Fuktighet

• Atmosfærisk trykk

LoRaWAN-noden samler inn sensordata gjennom RS485-kommunikasjon og overfører dem trådløst til LoRaWAN-gatewayen.

Gatewayen videresender deretter dataene mot skyplattformen eller kundens eget system.

Dette skaper en komplett databane:

Meteorologisk sensor → RS485 → LoRaWAN Node → LoRaWAN Gateway → Dataplattform

I stedet for å kun kjøpe en frittstående værsensor, kan kundene derfor konfigurere en komplett trådløs overvåkingspakke i henhold til deres prosjektkrav.

LoRaWAN vs. kablet værovervåking

Hovedforskjellen mellom de to tilnærmingene er hvordan feltdata overføres og hvordan overvåkingspunkter distribueres.

Nøkkelpunktet er ikke at trådløse systemer skal erstatte kablet overvåking i hvert prosjekt.

I stedet blir LoRaWAN spesielt verdifull når kabling, strømtilgang, ekstern distribusjon eller fremtidig utvidelse er store prosjektproblemer.

1. LoRaWAN Reduserer langdistansekabling

Et av hovedsalgspunktene til LoRaWAN meteorologisk overvåkingsløsning er redusert avhengighet av langdistanse signalkabling.

Tradisjonelle systemer kan kreve fysiske kabler fra overvåkingspunkter til innsamlingsutstyr.

I et LoRaWAN-system er den meteorologiske sensoren koblet lokalt til en LoRaWAN-node, mens langdistansedataoverføring mellom node og gateway er trådløs.

Dette betyr at kundene ikke trenger å legge lange signalkabler over jordbruksland, veier, byggeplasser, industriområder eller andre distribuerte overvåkingssteder.

For prosjekter der graving, kabelføring eller anleggsarbeid er upraktisk, kan dette forenkle utplasseringen betydelig.

Det er spesielt relevant for:

• Dyrket mark

• Frukthager

• Byggeplasser

• Veikanter

• Industriparker

• Campuser

• Fjernovervåkingspunkter i felt

2. LoRaWAN støtter laveffekts fjernovervåking

En annen vanlig kunde bekymring er strømforsyning.

Mange utendørs overvåkingssteder har ikke strømnett tilgjengelig.

BGT HYDROMET-løsningen kan konfigureres med:

• Batteridrevne noder

• Solcelledrevne noder

• Ekstern strømforsyning

• Solcellepanel + batteri + ladekontroller

En batteridrevet node kan vurderes for laveffektsensorer og steder uten nettstrøm, mens solcelledrevne konfigurasjoner er egnet for utendørs langtidsovervåkingssteder.

Det er imidlertid ikke et enkelt fast batterilevetidstall som gjelder for hvert prosjekt.

Batterilevetiden avhenger av faktorer som:

• Datarapporteringsintervall

• Omgivelsestemperatur

• Sensor strømforbruk

• Driftsforhold

Rapporteringsintervallet er spesielt viktig.

For de fleste meteorologiske overvåkingsprosjekter anbefales et 15-minutters rapporteringsintervall i gjeldende løsningsdokumentasjon.

Et kortere intervall som fem minutter kan brukes når hyppigere dataoppdateringer kreves, men kortere rapporteringsintervaller øker strømforbruket og reduserer batterilevetiden.

Dette er grunnen til at kunder bør bekrefte både deres nødvendige datafrekvens og tilgjengelige strømforhold før den endelige systemkonfigurasjonen velges.

3. Hvor langt kan LoRaWAN-værsensorer sende?

Kommunikasjonsrekkevidde er et av de vanligste spørsmålene fra kunder som vurderer trådløs værovervåking.

I henhold til gjeldende BGT HYDROMET-løsningsdokumentasjon er den typiske referansekommunikasjonsavstanden omtrentlig:

• 5–10 km i åpne områder

• 1–2 km i bymiljø

Faktisk overføringsavstand avhenger av terreng, bygninger, antennehøyde, gatewayposisjon og omgivelsesforhold.

Av denne grunn bør kommunikasjonsavstand ikke behandles som en fast garantert verdi.

For større overvåkingsområder kan ekstra gatewayer installeres for å utvide nettverksdekningen.

Den gjeldende løsningsdokumentasjonen sier også at én gateway generelt kan støtte hundrevis av LoRaWAN-sensornoder, selv om den faktiske nettverkskapasiteten bør bekreftes i henhold til prosjektkonfigurasjonen.

Dette gjør LoRaWAN egnet for prosjekter der overvåkingspunkter er fordelt over et relativt stort område.

4. Hvor bør sensoren og gatewayen installeres?

Riktig installasjon har direkte innvirkning på både meteorologisk måling og LoRaWAN-kommunikasjon.

Den meteorologiske sensoren bør vanligvis installeres på et åpent og uhindret sted , vekk fra:

• Bygninger

• Trær

• Vegger

• Andre store hindringer

Som en generell anbefaling i den medfølgende prosjektdokumentasjonen bør avstanden fra hindringer være minst dobbelt så høy som hindringen.

For LoRaWAN-gatewayen er anbefalt installasjonshøyde ca. 3–5 meter.

Gatewayen bør holdes unna sterke elektromagnetiske interferenskilder som:

• Høyspente kraftledninger

• Store motorer

Antennen bør også ha et uhindret synsfelt så mye som mulig.

Før endelig utplassering kan kunden først plassere sensornoden omtrent 3–5 meter fra gatewayen for å teste kommunikasjonen.

Når tilkoblingen er bekreftet, kan overvåkingsutstyret flyttes til det endelige installasjonsstedet.

5. Er et LoRaWAN værovervåkingssystem vanskelig å installere?

Dette er et annet vanlig spørsmål fra kunder, spesielt de som ikke har et dedikert meteorologisk ingeniørteam.

Når du bruker BGT HYDROMET gateway og plattform, er den grunnleggende feltinstallasjonsprosessen relativt enkel.

Vanlig installasjonsarbeid inkluderer:

1. Fest monteringsbraketten.

2. Installer den meteorologiske sensoren.

3. Installer og strøm LoRaWAN-noden.

4. Bekreft at noden er innenfor gateway-dekning.

5. Koble enheten til LoRaWAN-nettverket.

6. Bekreft at data lastes opp riktig.

Den fullstendige prosjektdistribusjonsprosessen beskrevet i løsningsdokumentasjonen inkluderer kravbekreftelse, løsningskonfigurasjon, forhåndskonfigurasjon før forsendelse, installasjon på stedet, nettverkstilkobling, dataverifisering og påfølgende drift og vedlikehold.

Utplasseringsveiledning og ekstern teknisk assistanse kan også gis ved behov.

Dette gjør systemet spesielt attraktivt for kunder som ønsker å unngå kompleks langdistanseledning og omfattende integrasjonsarbeid på stedet.

6. Hvilken konfigurasjon kreves etter installasjon?

For prosjekter som bruker en LoRaWAN-nettverksserver, må noden være riktig ombord før normal dataoverføring begynner.

Den medfølgende meteorologiske FAQen beskriver følgende initialiseringsprosess:

• Skriv inn enhetens OTAA-legitimasjon i LoRaWAN-nettverksserveren.

• Slå på enheten.

• Start prosessen med nettverkskobling.

• Bekreft at enheten blir med i LoRaWAN-nettverket.

• Bekreft at en datapakke kan sendes og mottas.

For gjeldende nodekonfigurasjon beskrevet i kundematerialet, kan dreiebryteren brukes til nettverkskobling og testoverføring.

Den nøyaktige ombordstigningsprosedyren bør derfor følges i henhold til den medfølgende noden og plattformkonfigurasjonen.

For kundene er det viktige poenget at den trådløse sensoren ikke bare slås på og forblir uadministrert: Nettverksinnbygging og dataverifisering er en del av distribusjonsprosessen.

7. Hvordan kan kunder se værdata eksternt?

Ekstern datatilgang er en av hovedfordelene med den komplette LoRaWAN-løsningen.

Når du bruker BGT HYDROMET-plattformen og gatewayen, kan brukere få tilgang til meteorologiske data gjennom et PC-dashbord og/eller mobilapp.

Avhengig av prosjektkrav kan plattformen støtte:

• Sanntidsdatavisning

• Historiske datakurver

• Overvåking av enhetsstatus

• Excel- eller CSV-dataeksport

• Alarmvarsel, hvis konfigurert

• Integrasjon med kundens egen plattform

Dette lar brukere overvåke flere feltplasseringer uten å fysisk besøke hver sensor.

For eksempel kan en landbrukskunde se værinformasjon fra distribuerte overvåkingspunkter for jordbruksland, mens en industri- eller anleggskunde kan få tilgang til overvåkingsdata fra forskjellige områder på stedet.

8. Kan systemet kobles til en kundes egen plattform?

Ja, plattformintegrasjon kan diskuteres i henhold til faktiske prosjektkrav.

Noen kunder har allerede sine egne:

• IoT-plattform

• Datastyringssystem

• LoRaWAN nettverksserver

• Gateway-infrastruktur

I disse situasjonene trenger ikke prosjektet nødvendigvis å bruke en helt ny dataplattform.

Før ordrebekreftelse må imidlertid flere tekniske detaljer bekreftes, inkludert:

• Kommunikasjonsmetode

• Dataformat

• MQTT-krav

• Plattformintegrasjonsmetode

• Nødvendige API-funksjoner

De tilgjengelige API-funksjonene bør bekreftes i henhold til det faktiske prosjektomfanget.

Dette er et viktig salgshensyn for systemintegratorer og kunder som allerede driver sin egen overvåkingsinfrastruktur.

9. Kan sensoren fungere med andre LoRaWAN-gatewayer?

Kompatibilitet er et annet vanlig B2B-kjøpsspørsmål.

Den medfølgende meteorologiske FAQen sier at LoRaWAN-enhetene følger standard LoRaWAN-protokollen og kan integreres med vanlige LoRaWAN-gatewayer og nettverksservere.

Hvis kunden allerede har et LoRaWAN-nettverk, er det viktigste trinnet å bekrefte kompatibilitet og onboarding-krav før bestilling.

Kasusstudien bemerker også spesifikt at kunder allerede kan ha sine egne:

• LoRaWAN gateway

• Nettverksserver

• Dataplattform

Enhetsinnbygging og dataintegrasjon bør derfor diskuteres under prosjektbekreftelsen i stedet for å antas etter installasjon.

10. Hvorfor bruke LoRaWAN i stedet for 4G/5G eller Wi-Fi ved hvert overvåkingspunkt?

Kunder sammenligner ikke bare LoRaWAN med kablet overvåking. De kan også spørre hvorfor hvert sensorpunkt ikke bare skal bruke Wi-Fi eller mobilkommunikasjon.

De meteorologiske løsningsmaterialene posisjonerer lavt strømforbruk og langdistansekommunikasjon som viktige grunner til å bruke LoRaWAN i distribuert utendørs overvåking.

Dette er spesielt relevant når:

• Overvåkingspunkter er vidt spredt.

• Nettstrøm er ikke tilgjengelig.

• Batteri- eller solenergidrift er nødvendig.

• Langdistanse trådløs kommunikasjon er nødvendig.

• Det er uønsket å installere mobilkommunikasjonsutstyr ved hvert overvåkingspunkt.

LoRaWAN kan tillate flere sensornoder å kommunisere mot en gateway, i stedet for å kreve at hvert feltpunkt fungerer som en uavhengig mobilforbindelse.

Imidlertid bør den endelige kommunikasjonsarkitekturen fortsatt velges i henhold til kundens faktiske stedsforhold, nettverkstilgjengelighet, strømforsyning og prosjektkrav.

11. Hvilke værparametre kan overvåkes?

Den typiske sensoren som brukes i den nåværende BGT HYDROMET-løsningen er en luftventilboks temperatur-, fuktighets- og trykksensor.

Den måler:

• Temperatur

• Fuktighet

• Atmosfærisk trykk

Sensoren kommuniserer gjennom RS485 og anbefales for bruk sammen med en LoRaWAN-node for trådløs dataoverføring.

Andre meteorologiske parametere kan også velges i henhold til prosjektbehov.

Dette er grunnen til at det første spørsmålet under prosjektkonfigurasjonen ikke bare bør være 'Hvor mange værstasjoner trenger du?'

Det bør være:

Hvilke parametere trenger du egentlig å overvåke?

12. Hvilke spørsmål bør stilles før du velger system?

En viktig del av å konfigurere et LoRaWAN værovervåkingssystem er å forstå kundens virkelige applikasjon.

Før du anbefaler en løsning, bør følgende spørsmål bekreftes.

Overvåkingssted

Hvor skal systemet distribueres?

For eksempel:

• Dyrket mark

• Frukthage

• Byggeplass

• Byområde

• Vei

• Industripark

• Ekstern plassering av felt

Overvåkingsparametere

Hvilke parametere må måles?

Standardløsningen kan overvåke temperatur, fuktighet og atmosfærisk trykk, mens andre parametere kan velges i henhold til prosjektet.

Antall overvåkingspunkter

Hvor mange overvåkingssteder kreves?

Dette påvirker antall sensorer og LoRaWAN-noder samt gateway-dekningsplanlegging.

Nettstedets strømforhold

Er nettstrøm tilgjengelig?

Hvis ikke, bør prosjektet bruke:

• Batterikraft

• Solenergi

• Solcellepanel + batterikonfigurasjon

Kommunikasjonsmiljø

Hva er den omtrentlige avstanden mellom overvåkingspunktene og gatewayen?

Er det store bygninger, trær, terrengforskjeller eller andre hindringer?

Datarapporteringsintervall

Hvor ofte trenger kunden oppdaterte data?

For eksempel:

• Hvert 5. minutt

• Hvert 15. minutt

• Et annet prosjektspesifikt intervall

Dataapplikasjon

Hvordan vil dataene bli brukt?

For eksempel:

• Fjernovervåking

• Historisk analyse

• Alarmvarsel

• Driftsreferanse

• Integrasjon med et annet system

Plattformkrav

Trenger kunden BGT HYDROMET-plattformen, eller har de allerede en egen plattform?

LoRaWAN-frekvens

Hvilket land eller område skal utstyret brukes i?

Den nødvendige LoRaWAN-frekvenskonfigurasjonen bør bekreftes før forsendelse.

Lokale krav

Er det noen lokale sertifiserings- eller importkrav som må vurderes?

Disse spørsmålene samsvarer nøye med informasjonen som kreves for den endelige prosjektkonfigurasjonen.

13. Typiske applikasjoner for LoRaWAN-værovervåking

Landbruksmeteorologisk overvåking

I jordbruksland, drivhusomgivelser, frukthager og vanningsområder kan data om temperatur, fuktighet og atmosfærisk trykk hjelpe brukere med å forstå lokale mikroklimaforhold og støtte landbruksforvaltning.

Byggeplassovervåking

Meteorologiske data kan støtte sikkerhetsstyring, miljøovervåking og værrelatert arbeidsplanlegging på byggeplasser.

Smart byovervåking

Systemet kan installeres i parker, gater, campus, boligsamfunn og offentlige fasiliteter for å samle grunnleggende vær- og miljødata.

Vei- og transportværovervåking

Værdata kan støtte vurdering av veitilstand, tidlig varsling og transportstyring, spesielt i områder som er påvirket av tåke, regn, temperaturendringer eller sterk vind.

Industriparkovervåking

Distribuert værovervåking kan støtte miljøovervåking, sikkerhetsstyring eller utstyrsdriftsreferanse i industriparker.

Ekstern feltovervåking

For utendørsplasser uten praktisk strøm- eller kommunikasjonsinfrastruktur, gir LoRaWAN-løsningen en praktisk trådløs overvåkingsmetode.

Når er kablet værovervåking fortsatt et godt valg?

LoRaWAN er ikke automatisk det beste alternativet for hvert meteorologisk overvåkingsprosjekt.

Et kablet system kan fortsatt være praktisk når:

• Overvåkingspunkter er konsentrert i et lite område.

• Kabelinstallasjon er enkel.

• Stabil nettstrøm er allerede tilgjengelig.

• Eksisterende kablet infrastruktur kan gjenbrukes.

• Trådløs kommunikasjon gir ingen meningsfull distribusjonsfordel.

Valget bør derfor være basert på faktiske forhold på stedet i stedet for å anta at trådløst alltid er bedre.

For eksterne, utendørs eller distribuerte prosjekter tilbyr imidlertid LoRaWAN flere klare praktiske fordeler:

• Redusert langdistansekabling

• Fleksibel feltinstallasjon

• Drift med lav effekt

• Alternativer for batteri og solenergi

• Langdistanse trådløs overføring

• Ekstern datatilgang

• Utplassering av flere overvåkingspunkter

• Fleksibel plattformintegrasjon

Konklusjon

Valget mellom LoRaWAN og kablet værovervåking avhenger av prosjektmiljøet, strømforhold, kommunikasjonskrav, antall overvåkingspunkter og dataplattformkrav.

Tradisjonell kablet overvåking kan forbli praktisk der sensorer er konsentrert og både strøm og kabling er enkle å gi.

For fjerntliggende, utendørs eller vidt distribuerte overvåkingssteder kan en LoRaWAN-basert meteorologisk overvåkingsløsning redusere krav til langdistansekabling og gi større fleksibilitet for utplassering med lavt strømforbruk, ekstern datatilgang og fremtidig utvidelse.

BGT HYDROMET-løsningen kombinerer:

Meteorologisk sensor + LoRaWAN-node + LoRaWAN-gateway + skyplattform / kundeplattform

i én praktisk overvåkingspakke.

I stedet for å selge bare en værsensor, tar løsningen for seg hele overvåkingsprosessen – fra miljøregistrering og RS485-datainnsamling til trådløs overføring, gateway-kommunikasjon og ekstern dataadministrasjon.

For kunder som evaluerer et trådløst værovervåkingsprosjekt, er det viktigste neste trinnet å bekrefte overvåkingsparametere, antall steder, installasjonsmiljø, strømforhold, kommunikasjonsavstand, rapporteringsintervall, LoRaWAN-frekvens og plattformkrav før du velger den endelige konfigurasjonen.