LoRaWAN или проводной мониторинг погоды: что лучше для удаленных объектов?

В проектах мониторинга погоды часто необходимо собирать данные о температуре, влажности, атмосферном давлении и других метеорологических данных из открытых или распределенных мест.

Для многих проектов выбор подходящего датчика является лишь частью проблемы. Клиентам также необходимо учитывать, как будут передаваться данные, как будут питаться полевые устройства, практична ли прокладка кабелей на большие расстояния, сколько точек мониторинга потребуется и как пользователи будут получать удаленный доступ к данным.

Традиционные проводные системы мониторинга погоды обычно требуют прокладки кабелей на большие расстояния, силовой конструкции, оборудования для сбора данных и интеграции на месте. Это может увеличить стоимость установки и затруднить развертывание, если точки мониторинга расположены вне помещения, удалены или широко распределены.

предлагает Система мониторинга погоды на основе LoRaWAN другой подход, объединяя метеорологические датчики, узлы LoRaWAN, шлюзы и платформу данных в архитектуру беспроводного мониторинга.

Итак, чем мониторинг погоды LoRaWAN отличается от традиционного проводного мониторинга и когда он больше подходит для удаленных объектов?

Что такое традиционная проводная система мониторинга погоды?

Проводная система метеорологического мониторинга обычно подключает полевые датчики к оборудованию для сбора данных или мониторинга с помощью физических кабелей.

В зависимости от проекта это может включать в себя:

• Сигнальные кабели между полевыми датчиками и оборудованием сбора данных

• Силовая прокладка или силовая установка на месте

• Устройства сбора данных

• Оборудование связи

• Интеграция системы на месте

• Дополнительная проводка при добавлении новых точек мониторинга

Этот подход может быть практичным, когда оборудование мониторинга сосредоточено в одном месте и легко доступны как электропитание, так и кабельная установка.

Однако проекты дистанционного метеорологического мониторинга часто имеют другие условия.

Клиенту может потребоваться установить датчики на сельскохозяйственных угодьях, дорогах, строительных площадках, в промышленных парках, кампусах или других местах на открытом воздухе. На объекте может отсутствовать электропитание, проводка на большие расстояния может быть дорогой или неудобной, а пользователям может потребоваться удаленный доступ к данным из нескольких точек мониторинга.

Именно в таких ситуациях беспроводной метеорологический мониторинг становится особенно полезным.

Что такое мониторинг погоды LoRaWAN?

А Система мониторинга погоды LoRaWAN использует беспроводную связь LoRaWAN для передачи метеорологических данных от точек полевого мониторинга к шлюзу и платформе данных.

Решение BGT HYDROMET использует следующую базовую архитектуру:

Метеорологический датчик + узел LoRaWAN + шлюз LoRaWAN + облачная платформа/клиентская платформа

В типовой конфигурации один метеорологический датчик работает с одним узлом LoRaWAN.

Метеорологический датчик измеряет такие параметры окружающей среды, как:

• Температура

• Влажность

• Атмосферное давление

Узел LoRaWAN собирает данные датчиков через связь RS485 и передает их по беспроводной сети на шлюз LoRaWAN.

Затем шлюз пересылает данные на облачную платформу или в собственную систему клиента.

Это создает полный путь к данным:

Метеорологический датчик → RS485 → Узел LoRaWAN → Шлюз LoRaWAN → Платформа данных

Вместо того, чтобы приобретать только автономный датчик погоды, клиенты могут настроить полный пакет беспроводного мониторинга в соответствии с требованиями своего проекта.

LoRaWAN против проводного мониторинга погоды

Основное различие между этими двумя подходами заключается в том, как передаются полевые данные и как размещаются точки мониторинга.

Ключевым моментом является не то, что беспроводные системы должны заменить проводной мониторинг в каждом проекте.

Вместо этого LoRaWAN становится особенно ценным, когда основными проблемами проекта являются проводка, доступ к электропитанию, удаленное развертывание или будущее расширение.

1. LoRaWAN сокращает прокладку кабелей на большие расстояния

Одним из основных преимуществ решения для метеорологического мониторинга LoRaWAN является снижение зависимости от дальних сигнальных кабелей.

Традиционным системам могут потребоваться физические кабели от точек мониторинга до оборудования для сбора данных.

В системе LoRaWAN метеорологический датчик подключается локально к узлу LoRaWAN, а передача данных на большие расстояния между узлом и шлюзом осуществляется по беспроводной сети.

Это означает, что клиентам не нужно прокладывать длинные сигнальные кабели через сельскохозяйственные угодья, дороги, строительные площадки, промышленные зоны или другие места распределенного мониторинга.

Для проектов, где земляные работы, прокладка кабелей или строительные работы затруднительны, это может значительно упростить развертывание.

Это особенно актуально для:

• Сельхозугодья

• Сады

• Строительные площадки

• Обочины

• Индустриальные парки

• Кампусы

• Удаленные точки мониторинга полей

2. LoRaWAN поддерживает удаленный мониторинг с низким энергопотреблением.

Еще одной распространенной проблемой клиентов является электропитание.

На многих объектах наружного наблюдения нет электросети.

Решение BGT HYDROMET может быть сконфигурировано с помощью:

• Узлы с батарейным питанием

• Узлы на солнечной энергии

• Внешний источник питания

• Солнечная панель + аккумулятор + контроллер заряда

Узел с батарейным питанием можно рассматривать для датчиков с низким энергопотреблением и объектов без электросети, а конфигурации с питанием от солнечной энергии подходят для мест долгосрочного мониторинга на открытом воздухе.

Однако не существует единого фиксированного показателя срока службы батареи, применимого к каждому проекту.

Срок службы батареи зависит от таких факторов, как:

• Интервал передачи данных

• Температура окружающей среды

• Потребляемая мощность датчика

• Условия эксплуатации

Интервал отчетности особенно важен.

Для большинства проектов метеорологического мониторинга рекомендуется 15-минутный интервал отчетности . в текущей документации решения

Если требуется более частое обновление данных, можно использовать более короткий интервал, например пять минут, но более короткие интервалы отчетов увеличивают энергопотребление и сокращают срок службы батареи.

Вот почему клиентам следует подтвердить как требуемую частоту передачи данных, так и доступные условия электропитания, прежде чем будет выбрана окончательная конфигурация системы.

3. На каком расстоянии могут передавать данные датчики погоды LoRaWAN?

Дальность связи — один из наиболее частых вопросов от клиентов, рассматривающих возможность беспроводного мониторинга погоды.

Согласно текущей документации решения BGT HYDROMET, типичное эталонное расстояние связи составляет примерно:

• 5–10 км на открытой местности

• 1–2 км в городских условиях

Фактическое расстояние передачи зависит от местности, зданий, высоты антенны, положения шлюза и окружающих условий.

По этой причине расстояние связи не следует рассматривать как фиксированную гарантированную величину.

Для более крупных зон мониторинга можно установить дополнительные шлюзы для расширения покрытия сети.

В текущей документации решения также указано, что один шлюз обычно может поддерживать сотни сенсорных узлов LoRaWAN, хотя фактическая пропускная способность сети должна быть подтверждена в соответствии с конфигурацией проекта.

Это делает LoRaWAN подходящим для проектов, в которых точки мониторинга распределены на относительно большой территории.

4. Где следует устанавливать датчик и шлюз?

Правильная установка напрямую влияет как на метеорологические измерения, так и на связь LoRaWAN.

Метеорологический датчик обычно следует устанавливать на открытом и беспрепятственном месте , вдали от:

• Здания

• Деревья

• Стены

• Другие серьезные препятствия

В соответствии с общей рекомендацией прилагаемой проектной документации расстояние до препятствий должно быть как минимум в два раза больше высоты препятствия.

Для шлюза LoRaWAN рекомендуемая высота установки составляет примерно 3–5 метров..

Шлюз следует располагать вдали от источников сильных электромагнитных помех, таких как:

• Высоковольтные линии электропередачи

• Большие моторы

Антенна также должна иметь максимально беспрепятственный обзор.

Перед окончательным развертыванием клиент может сначала разместить сенсорный узел примерно в 3–5 метрах от шлюза , чтобы проверить связь.

После подтверждения соединения оборудование мониторинга можно переместить в место окончательной установки.

5. Сложно ли установить систему мониторинга погоды LoRaWAN?

Это еще один распространенный вопрос от клиентов, особенно от тех, у кого нет специальной команды инженеров-метеорологов.

При использовании шлюза и платформы BGT HYDROMET базовый процесс установки на месте относительно прост.

Типичные монтажные работы включают в себя:

1. Закрепите монтажный кронштейн.

2. Установите метеорологический датчик.

3. Установите и включите узел LoRaWAN.

4. Убедитесь, что узел находится в зоне покрытия шлюза.

5. Подключите устройство к сети LoRaWAN.

6. Убедитесь, что данные загружаются правильно.

Полный процесс развертывания проекта, описанный в документации к решению, включает подтверждение требований, настройку решения, предварительную настройку перед отправкой, установку на месте, присоединение к сети, проверку данных, а также последующую эксплуатацию и обслуживание.

При необходимости также могут быть предоставлены рекомендации по развертыванию и удаленная техническая помощь.

Это делает систему особенно привлекательной для клиентов, которые хотят избежать сложной проводки на большие расстояния и трудоемкой работы по интеграции на месте.

6. Какая конфигурация требуется после установки?

В проектах, использующих сетевой сервер LoRaWAN, узел необходимо правильно подключить, прежде чем начнется нормальная передача данных.

Прилагаемый метеорологический FAQ описывает следующий процесс инициализации:

• Введите устройства учетные данные OTAA на сетевой сервер LoRaWAN.

• Включите устройство.

• Запустите процесс присоединения к сети.

• Убедитесь, что устройство успешно присоединяется к сети LoRaWAN.

• Убедитесь, что пакет данных может быть передан и получен.

Для текущей конфигурации узла, описанной в материалах для заказчика, поворотный переключатель можно использовать для присоединения к сети и тестовой передачи.

Поэтому следует соблюдать точную процедуру подключения в соответствии с поставляемой конфигурацией узла и платформы.

Для клиентов важным моментом является то, что беспроводной датчик не просто включается и остается неуправляемым: подключение к сети и проверка данных являются частью процесса развертывания.

7. Как клиенты могут удаленно просматривать данные о погоде?

Удаленный доступ к данным — одно из основных преимуществ комплексного решения LoRaWAN.

При использовании платформы и шлюза BGT HYDROMET пользователи могут получить доступ к метеорологическим данным через панель управления ПК и/или мобильное приложение..

В зависимости от требований проекта платформа может поддерживать:

• Просмотр данных в реальном времени

• Кривые исторических данных

• Мониторинг состояния устройства

• Экспорт данных Excel или CSV

• Уведомление о тревоге, если настроено

• Интеграция с собственной платформой заказчика

Это позволяет пользователям контролировать несколько мест на поле, не посещая физически каждый датчик.

Например, заказчик из сельскохозяйственной отрасли может просматривать информацию о погоде из распределенных точек мониторинга сельскохозяйственных угодий, а заказчик из промышленности или строительства может получить доступ к данным мониторинга из различных участков объекта.

8. Может ли система подключаться к собственной платформе клиента?

Да, интеграцию платформы можно обсудить в соответствии с фактическими требованиями проекта.

У некоторых клиентов уже есть свои:

• IoT-платформа

• Система управления данными

• Сетевой сервер LoRaWAN

• Инфраструктура шлюза

В таких ситуациях проекту не обязательно использовать совершенно новую платформу данных.

Однако перед подтверждением заказа необходимо подтвердить несколько технических деталей, в том числе:

• Метод связи

• Формат данных

• Требования MQTT

• Метод интеграции платформы

• Требуемые функции API

Доступные функции API должны быть подтверждены в соответствии с фактическим объемом проекта.

Это важный фактор продаж для системных интеграторов и клиентов, которые уже используют собственную инфраструктуру мониторинга.

9. Может ли датчик работать с другими шлюзами LoRaWAN?

Совместимость — еще один распространенный вопрос при закупках в сфере B2B.

В прилагаемом часто задаваемом вопросе по метеорологии говорится, что устройства LoRaWAN соответствуют стандартному протоколу LoRaWAN и могут быть интегрированы с основными шлюзами и сетевыми серверами LoRaWAN.

Если у клиента уже есть сеть LoRaWAN, наиболее важным шагом является подтверждение совместимости и требований к подключению перед заказом.

В тематическом исследовании также особо отмечается, что у клиентов уже могут быть свои собственные:

• ЛоРаВАН-шлюз

• Сетевой сервер

• Платформа данных

Поэтому подключение устройства и интеграция данных должны обсуждаться во время подтверждения проекта, а не предполагаться после установки.

10. Зачем использовать LoRaWAN вместо 4G/5G или Wi-Fi в каждой точке мониторинга?

Клиенты сравнивают LoRaWAN не только с проводным мониторингом. Они также могут спросить, почему бы каждой сенсорной точке не использовать просто Wi-Fi или сотовую связь.

В материалах по метеорологическим решениям низкое энергопотребление и дальняя связь рассматриваются как важные причины использования LoRaWAN в распределенном наружном мониторинге.

Это особенно актуально, когда:

• Точки мониторинга широко распространены.

• Сетевое питание недоступно.

• Требуется батарея или солнечная батарея.

• Необходима беспроводная связь на большие расстояния.

• Установка оборудования сотовой связи на каждой точке мониторинга нежелательна.

LoRaWAN может позволить нескольким сенсорным узлам обмениваться данными со шлюзом, вместо того, чтобы требовать, чтобы каждая полевая точка работала как независимое сотовое соединение.

Однако окончательную коммуникационную архитектуру все же следует выбирать в соответствии с фактическими условиями на объекте заказчика, доступностью сети, электропитанием и требованиями проекта.

11. Какие параметры погоды можно отслеживать?

Типичным датчиком, используемым в текущем решении BGT HYDROMET, является датчик температуры, влажности и давления с жалюзи..

Он измеряет:

• Температура

• Влажность

• Атмосферное давление

Датчик обменивается данными через RS485 и рекомендуется для использования вместе с узлом LoRaWAN для беспроводной передачи данных.

Другие метеорологические параметры также могут быть выбраны в соответствии с потребностями проекта.

Вот почему первый вопрос при настройке проекта не должен быть просто: «Сколько метеостанций вам нужно?»

Это должно быть:

Какие параметры вам действительно необходимо отслеживать?

12. Какие вопросы следует задать перед выбором системы?

Основная часть настройки системы мониторинга погоды LoRaWAN — это понимание реального применения клиента.

Прежде чем рекомендовать решение, необходимо подтвердить следующие вопросы.

Местоположение мониторинга

Где будет развернута система?

Например:

• Сельхозугодья

• фруктовый сад

• Строительная площадка

• Городской район

• Дорога

• Индустриальный парк

• Удаленное расположение поля

Параметры мониторинга

Какие параметры необходимо измерить?

Стандартное решение может контролировать температуру, влажность и атмосферное давление, а другие параметры могут быть выбраны в соответствии с проектом.

Количество точек мониторинга

Сколько мест мониторинга требуется?

Это влияет на количество датчиков и узлов LoRaWAN, а также на планирование покрытия шлюза.

Условия электропитания на объекте

Доступно ли питание от сети?

Если нет, следует ли в проекте использовать:

• Мощность аккумулятора

• Солнечная энергия

• Солнечная панель + конфигурация батареи

Коммуникационная среда

Каково приблизительное расстояние между точками мониторинга и шлюзом?

Есть ли крупные здания, деревья, различия в рельефе или другие препятствия?

Интервал передачи данных

Как часто клиенту необходимы обновленные данные?

Например:

• Каждые 5 минут

• Каждые 15 минут

• Другой интервал, специфичный для проекта

Приложение данных

Как будут использоваться данные?

Например:

• Удаленный мониторинг

• Исторический анализ

• Уведомление о тревоге

• Оперативная справка

• Интеграция с другой системой

Требования к платформе

Нужна ли заказчику платформа BGT HYDROMET или у него уже есть своя платформа?

Частота LoRaWAN

В какой стране или регионе будет использоваться оборудование?

Требуемая конфигурация частоты LoRaWAN должна быть подтверждена перед отправкой.

Местные требования

Существуют ли какие-либо местные требования к сертификации или импорту, которые необходимо учитывать?

Эти вопросы тесно связаны с информацией, необходимой для окончательной конфигурации проекта.

13. Типичные приложения для мониторинга погоды LoRaWAN

Агрометеорологический мониторинг

Данные о температуре, влажности и атмосферном давлении на сельскохозяйственных угодьях, в теплицах, садах и оросительных зонах могут помочь пользователям понять местные микроклиматические условия и поддержать управление сельским хозяйством.

Мониторинг строительной площадки

Метеорологические данные могут помочь в управлении безопасностью, мониторинге окружающей среды и планировании работ, связанных с погодой, на строительных площадках.

Мониторинг умного города

Систему можно установить в парках, на улицах, в кампусах, жилых комплексах и общественных учреждениях для сбора основных данных о погоде и окружающей среде.

Мониторинг погоды на дорогах и транспорте

Данные о погоде могут помочь в оценке состояния дорог, раннем предупреждении и управлении транспортом, особенно в районах, подверженных туману, дождю, изменениям температуры или сильному ветру.

Мониторинг индустриальных парков

Распределенный мониторинг погоды может поддерживать мониторинг окружающей среды, управление безопасностью или контроль работы оборудования в промышленных парках.

Удаленный мониторинг полей

Для наружных объектов без удобной инфраструктуры электропитания или связи решение LoRaWAN обеспечивает практичный метод беспроводного мониторинга.

Когда проводной мониторинг погоды все еще является хорошим выбором?

LoRaWAN не является автоматически лучшим вариантом для каждого проекта метеорологического мониторинга.

Проводная система все еще может быть практичной, если:

• Точки мониторинга сосредоточены на небольшой территории.

• Монтаж кабеля прост.

• Стабильное электропитание уже имеется.

• Существующую проводную инфраструктуру можно использовать повторно.

• Беспроводная связь не дает существенных преимуществ при развертывании.

Поэтому выбор должен основываться на реальных условиях на месте, а не на предположении, что беспроводная связь всегда лучше.

Однако для удаленных, наружных или распределенных проектов LoRaWAN предлагает несколько явных практических преимуществ:

• Сокращение прокладки кабелей на большие расстояния

• Гибкая установка на месте

• Работа с низким энергопотреблением

• Варианты аккумуляторной и солнечной энергии

• Беспроводная передача на большие расстояния

• Удаленный доступ к данным

• Развертывание нескольких точек мониторинга

• Гибкая интеграция платформы

Заключение

Выбор между LoRaWAN и проводным мониторингом погоды зависит от среды проекта, условий электропитания, требований к связи, количества точек мониторинга и требований к платформе данных.

Традиционный проводной мониторинг может оставаться практичным там, где датчики сконцентрированы, а питание и кабели легко обеспечить.

Для удаленных, наружных или широко распределенных объектов мониторинга решение метеорологического мониторинга на основе LoRaWAN может снизить требования к прокладке кабелей на большие расстояния и обеспечить большую гибкость для развертывания с низким энергопотреблением, удаленного доступа к данным и будущего расширения.

Решение BGT HYDROMET сочетает в себе:

Метеорологический датчик + узел LoRaWAN + шлюз LoRaWAN + облачная платформа/клиентская платформа

в один практический пакет мониторинга.

Вместо продажи только датчика погоды решение охватывает полный процесс мониторинга — от измерения окружающей среды и сбора данных RS485 до беспроводной передачи, связи через шлюз и удаленного управления данными.

Для клиентов, оценивающих проект беспроводного мониторинга погоды, наиболее важным следующим шагом является подтверждение параметров мониторинга, количества площадок, среды установки, условий электропитания, расстояния связи, интервала отчетности, частоты LoRaWAN и требований к платформе, прежде чем выбирать окончательную конфигурацию.