LoRaWAN vs. káblové monitorovanie počasia: Čo je lepšie pre vzdialené lokality?

Projekty monitorovania počasia často potrebujú zhromažďovať teplotu, vlhkosť, atmosférický tlak a ďalšie meteorologické údaje z vonkajších alebo distribuovaných miest.

Pre mnohé projekty je výber vhodného snímača len časťou výzvy. Zákazníci tiež musia zvážiť, ako sa budú prenášať údaje, ako budú napájané zariadenia v teréne, či je praktická kabeláž na veľké vzdialenosti, koľko monitorovacích bodov je potrebných a ako budú používatelia pristupovať k údajom na diaľku.

Tradičné káblové systémy na monitorovanie počasia zvyčajne vyžadujú diaľkovú kabeláž, konštrukciu napájania, zariadenia na zber údajov a integráciu na mieste. To môže zvýšiť náklady na inštaláciu a skomplikovať nasadenie, keď sú monitorovacie body vonku, vzdialené alebo široko distribuované.

poskytuje Systém monitorovania počasia založený na LoRaWAN ďalší prístup tým, že kombinuje meteorologické senzory, uzly LoRaWAN, brány a dátovú platformu do architektúry bezdrôtového monitorovania.

Takže, ako je LoRaWAN monitorovanie počasia v porovnaní s tradičným káblovým monitorovaním a kedy je vhodnejšie pre vzdialené lokality?

Čo je tradičný káblový systém monitorovania počasia?

Drôtový meteorologický monitorovací systém zvyčajne spája poľné senzory so zariadením na získavanie údajov alebo monitorovaním prostredníctvom fyzických káblov.

V závislosti od projektu to môže zahŕňať:

• Signálne káble medzi poľnými snímačmi a zberným zariadením

• Silová kabeláž alebo napájanie na mieste

• Zariadenia na zber údajov

• Komunikačné vybavenie

• Systémová integrácia na mieste

• Dodatočné zapojenie, keď sa pridajú nové monitorovacie body

Tento prístup môže byť praktický, keď je monitorovacie zariadenie sústredené na jednom mieste a je ľahko dostupné napájanie aj káblová inštalácia.

Projekty diaľkového meteorologického monitorovania však majú často odlišné podmienky.

Zákazník môže potrebovať nainštalovať senzory na poľnohospodársku pôdu, cesty, staveniská, priemyselné parky, kampusy alebo iné vonkajšie miesta. Miesto nemusí mať napájanie zo siete, diaľkové vedenie môže byť drahé alebo nepohodlné a používatelia môžu potrebovať vzdialený prístup k údajom z niekoľkých monitorovacích bodov.

Toto sú situácie, v ktorých sa bezdrôtové meteorologické monitorovanie stáva obzvlášť užitočným.

Čo je monitorovanie počasia LoRaWAN?

A Systém monitorovania počasia LoRaWAN využíva bezdrôtovú komunikáciu LoRaWAN na prenos meteorologických údajov z bodov monitorovania v teréne smerom k bráne a dátovej platforme.

Riešenie BGT HYDROMET využíva nasledujúcu základnú architektúru:

Meteorologický senzor + uzol LoRaWAN + brána LoRaWAN + cloudová platforma / zákaznícka platforma

V typickej konfigurácii pracuje jeden meteorologický senzor s jedným uzlom LoRaWAN.

Meteorologický senzor meria parametre prostredia, ako sú:

• Teplota

• Vlhkosť

• Atmosférický tlak

Uzol LoRaWAN zhromažďuje údaje zo senzora prostredníctvom komunikácie RS485 a bezdrôtovo ich prenáša do brány LoRaWAN.

Brána potom prepošle údaje do cloudovej platformy alebo do vlastného systému zákazníka.

Tým sa vytvorí úplná dátová cesta:

Meteorologický senzor → RS485 → Uzol LoRaWAN → Brána LoRaWAN → Dátová platforma

Namiesto zakúpenia iba samostatného senzora počasia si preto zákazníci môžu nakonfigurovať kompletný balík bezdrôtového monitorovania podľa svojich projektových požiadaviek.

LoRaWAN vs. káblové monitorovanie počasia

Hlavným rozdielom medzi týmito dvoma prístupmi je spôsob prenosu údajov z terénu a rozmiestnenie monitorovacích bodov.

Kľúčovým bodom nie je, že bezdrôtové systémy by mali nahradiť káblové monitorovanie v každom projekte.

Namiesto toho sa LoRaWAN stáva obzvlášť cenným, keď sú hlavnými projektovými problémami kabeláž, napájanie, vzdialené nasadenie alebo budúce rozšírenie.

1. LoRaWAN znižuje diaľkovú kabeláž

Jednou z hlavných predností riešenia meteorologického monitoringu LoRaWAN je znížená závislosť na diaľkovej signálovej kabeláži.

Tradičné systémy môžu vyžadovať fyzické káble od monitorovacích bodov k akvizičnému zariadeniu.

V systéme LoRaWAN je meteorologický senzor pripojený lokálne k uzlu LoRaWAN, zatiaľ čo prenos dát na veľkú vzdialenosť medzi uzlom a bránou je bezdrôtový.

To znamená, že zákazníci nemusia klásť dlhé signálne káble cez poľnohospodársku pôdu, cesty, staveniská, priemyselné oblasti alebo iné distribuované monitorovacie miesta.

Pri projektoch, kde sú výkopové práce, vedenie káblov alebo stavebné práce nepohodlné, to môže výrazne zjednodušiť nasadenie.

Je to relevantné najmä pre:

• Poľnohospodárska pôda

• Sady

• Staviská

• Krajnice

• Priemyselné parky

• kampusy

• Vzdialené monitorovacie body poľa

2. LoRaWAN podporuje nízkoenergetické vzdialené monitorovanie

Ďalšou častou obavou zákazníkov je napájanie.

Mnohé vonkajšie monitorovacie miesta nemajú k dispozícii elektrickú sieť.

Riešenie BGT HYDROMET je možné nakonfigurovať s:

• Uzly napájané z batérie

• Uzly na solárne napájanie

• Externé napájanie

• Solárny panel + batéria + regulátor nabíjania

Batériou napájaný uzol možno zvážiť pre snímače s nízkou spotrebou energie a miesta bez napájania zo siete, zatiaľ čo konfigurácie so solárnym napájaním sú vhodné pre vonkajšie miesta dlhodobého monitorovania.

Neexistuje však jediný pevný údaj o životnosti batérie, ktorý by sa vzťahoval na každý projekt.

Výdrž batérie závisí od faktorov, ako sú:

• Interval hlásenia údajov

• Teplota okolia

• Spotreba energie snímača

• Prevádzkové podmienky

Obzvlášť dôležitý je interval podávania správ.

Pre väčšinu projektov meteorologického monitoringu sa odporúča 15-minútový interval hlásenia . v aktuálnej dokumentácii riešenia

Kratší interval, napríklad päť minút, možno použiť, keď sú potrebné častejšie aktualizácie údajov, ale kratšie intervaly hlásení zvyšujú spotrebu energie a skracujú životnosť batérie.

To je dôvod, prečo by si zákazníci mali pred výberom konečnej konfigurácie systému potvrdiť svoju požadovanú dátovú frekvenciu a dostupné podmienky napájania.

3. Ako ďaleko môžu senzory počasia LoRaWAN prenášať?

Komunikačný dosah je jednou z najčastejších otázok zákazníkov, ktorí zvažujú bezdrôtové monitorovanie počasia.

Podľa aktuálnej dokumentácie riešenia BGT HYDROMET je typická referenčná komunikačná vzdialenosť približne:

• 5-10 km v otvorených priestoroch

• 1–2 km v mestskom prostredí

Skutočná prenosová vzdialenosť závisí od terénu, budov, výšky antény, polohy brány a okolitých podmienok.

Z tohto dôvodu by sa komunikačná vzdialenosť nemala považovať za pevnú garantovanú hodnotu.

Pre väčšie monitorovacie oblasti je možné nainštalovať ďalšie brány na rozšírenie pokrytia siete.

Aktuálna dokumentácia riešenia tiež uvádza, že jedna brána môže vo všeobecnosti podporovať stovky senzorových uzlov LoRaWAN, hoci skutočná kapacita siete by mala byť potvrdená podľa konfigurácie projektu.

Vďaka tomu je LoRaWAN vhodný pre projekty, kde sú monitorovacie body rozmiestnené na relatívne veľkej ploche.

4. Kde by mal byť senzor a brána nainštalovaná?

Správna inštalácia má priamy vplyv na meteorologické meranie aj komunikáciu LoRaWAN.

Meteorologický senzor by mal byť vo všeobecnosti inštalovaný na otvorenom mieste bez prekážok , mimo:

• Budovy

• Stromy

• Steny

• Ďalšie veľké prekážky

Ako všeobecné odporúčanie v dodanej projektovej dokumentácii by mala byť vzdialenosť od prekážok minimálne dvojnásobkom výšky prekážky.

Pre bránu LoRaWAN je odporúčaná výška inštalácie približne 3–5 metrov.

Brána by mala byť umiestnená mimo zdrojov silného elektromagnetického rušenia, ako sú:

• Vedenie vysokého napätia

• Veľké motory

Anténa by tiež mala mať čo najviac neobmedzené zorné pole.

Pred konečným nasadením môže zákazník najskôr umiestniť senzorový uzol približne 3–5 metrov od brány, aby otestoval komunikáciu.

Po potvrdení spojenia je možné monitorovacie zariadenie presunúť na miesto jeho konečnej inštalácie.

5. Je ťažké nainštalovať systém monitorovania počasia LoRaWAN?

Toto je ďalšia častá otázka zákazníkov, najmä tých, ktorí nemajú vyhradený tím meteorologických inžinierov.

Pri použití brány a platformy BGT HYDROMET je základný proces inštalácie v teréne pomerne jednoduchý.

Typické inštalačné práce zahŕňajú:

1. Zaistite montážnu konzolu.

2. Nainštalujte meteorologický senzor.

3. Nainštalujte a napájajte uzol LoRaWAN.

4. Skontrolujte, či sa uzol nachádza v pokrytí brány.

5. Pripojte zariadenie k sieti LoRaWAN.

6. Uistite sa, že údaje sa nahrávajú správne.

Celý proces nasadenia projektu popísaný v dokumentácii riešenia zahŕňa potvrdenie požiadaviek, konfiguráciu riešenia, predbežnú konfiguráciu pred odoslaním, inštaláciu na mieste, pripojenie k sieti, overenie údajov a následnú prevádzku a údržbu.

V prípade potreby je možné poskytnúť aj poradenstvo pri nasadzovaní a vzdialenú technickú pomoc.

Vďaka tomu je systém obzvlášť atraktívny pre zákazníkov, ktorí sa chcú vyhnúť zložitým diaľkovým rozvodom a rozsiahlym integračným prácam na mieste.

6. Aká konfigurácia je potrebná po inštalácii?

V prípade projektov využívajúcich sieťový server LoRaWAN musí byť uzol správne pripojený pred začatím normálneho prenosu údajov.

Dodávaný meteorologický FAQ popisuje nasledujúci inicializačný proces:

• Zadajte prihlasovacie údaje zariadenia OTAA do sieťového servera LoRaWAN.

• Zapnite zariadenie.

• Spustite proces pripojenia k sieti.

• Potvrďte, že sa zariadenie úspešne pripojí k sieti LoRaWAN.

• Skontrolujte, či je možné prenášať a prijímať dátový paket.

Pre aktuálnu konfiguráciu uzla opísanú v materiáli zákazníka možno otočný prepínač použiť na pripojenie k sieti a test prenosu.

Presný postup nasadenia by sa preto mal dodržať podľa dodaného uzla a konfigurácie platformy.

Pre zákazníkov je dôležité, že bezdrôtový senzor nie je jednoducho zapnutý a nespravovaný: súčasťou procesu nasadenia je integrácia do siete a overenie údajov.

7. Ako môžu zákazníci na diaľku zobraziť údaje o počasí?

Vzdialený prístup k dátam je jednou z hlavných výhod kompletného riešenia LoRaWAN.

Pri používaní platformy a brány BGT HYDROMET môžu používatelia pristupovať k meteorologickým údajom prostredníctvom palubnej dosky počítača a/alebo mobilnej aplikácie.

V závislosti od požiadaviek projektu môže platforma podporovať:

• Prezeranie údajov v reálnom čase

• Krivky historických údajov

• Monitorovanie stavu zariadenia

• Export dát do Excelu alebo CSV

• Upozornenie na alarm, ak je nakonfigurované

• Integrácia s vlastnou platformou zákazníka

To umožňuje používateľom monitorovať viacero polôh bez toho, aby fyzicky navštívili každý senzor.

Napríklad poľnohospodársky zákazník si môže prezerať informácie o počasí z distribuovaných monitorovacích bodov poľnohospodárskej pôdy, zatiaľ čo priemyselný alebo stavebný zákazník má prístup k monitorovacím údajom z rôznych oblastí lokality.

8. Môže sa systém pripojiť k vlastnej platforme zákazníka?

Áno, o integrácii platformy možno diskutovať podľa aktuálnych požiadaviek projektu.

Niektorí zákazníci už majú svoje vlastné:

• platforma IoT

• Systém správy údajov

• Sieťový server LoRaWAN

• Infraštruktúra brány

V týchto situáciách nemusí projekt nevyhnutne používať úplne novú dátovú platformu.

Pred potvrdením objednávky je však potrebné potvrdiť niekoľko technických detailov, vrátane:

• Spôsob komunikácie

• Formát údajov

• Požiadavky MQTT

• Metóda integrácie platformy

• Požadované funkcie API

Dostupné funkcie API by sa mali potvrdiť podľa skutočného rozsahu projektu.

Toto je dôležité obchodné hľadisko pre systémových integrátorov a zákazníkov, ktorí už prevádzkujú svoju vlastnú monitorovaciu infraštruktúru.

9. Môže snímač pracovať s inými bránami LoRaWAN?

Kompatibilita je ďalšou bežnou otázkou nákupu B2B.

Dodávaný meteorologický FAQ uvádza, že zariadenia LoRaWAN sa riadia štandardným protokolom LoRaWAN a môžu byť integrované s bežnými bránami LoRaWAN a sieťovými servermi.

Ak už zákazník má sieť LoRaWAN, najdôležitejším krokom je potvrdenie kompatibility a požiadaviek na onboarding pred objednávkou.

Prípadová štúdia tiež konkrétne uvádza, že zákazníci už môžu mať svoje vlastné:

• Brána LoRaWAN

• Sieťový server

• Dátová platforma

Začlenenie do zariadenia a integrácia údajov by sa preto mali prediskutovať počas potvrdenia projektu a nie po inštalácii.

10. Prečo používať LoRaWAN namiesto 4G/5G alebo Wi-Fi na každom monitorovacom bode?

Zákazníci neporovnávajú LoRaWAN len s káblovým monitorovaním. Môžu sa tiež pýtať, prečo by každý senzorový bod nemal jednoducho používať Wi-Fi alebo mobilnú komunikáciu.

Materiály meteorologického riešenia uvádzajú nízku spotrebu energie a komunikáciu na veľké vzdialenosti ako dôležité dôvody pre použitie LoRaWAN v distribuovanom vonkajšom monitorovaní.

Toto je obzvlášť dôležité, keď:

• Monitorovacie body sú široko rozmiestnené.

• Sieťové napájanie nie je k dispozícii.

• Vyžaduje sa batéria alebo solárna prevádzka.

• Je potrebná bezdrôtová komunikácia na veľké vzdialenosti.

• Inštalácia mobilného komunikačného zariadenia v každom monitorovacom bode je nežiaduca.

LoRaWAN môže umožniť viacerým senzorovým uzlom komunikovať smerom k bráne, namiesto toho, aby vyžadoval, aby každý bod poľa fungoval ako nezávislé mobilné pripojenie.

Konečná komunikačná architektúra by sa však mala stále vyberať podľa skutočných podmienok na mieste zákazníka, dostupnosti siete, napájania a požiadaviek projektu.

11. Ktoré parametre počasia možno monitorovať?

Typickým snímačom používaným v súčasnom riešení BGT HYDROMET je snímač teploty, vlhkosti a tlaku žalúziového boxu..

Meria:

• Teplota

• Vlhkosť

• Atmosférický tlak

Senzor komunikuje cez RS485 a odporúča sa používať spolu s LoRaWAN uzlom na bezdrôtový prenos dát.

Podľa potrieb projektu je možné zvoliť aj iné meteorologické parametre.

To je dôvod, prečo by prvá otázka pri konfigurácii projektu nemala byť jednoducho 'Koľko meteorologických staníc potrebujete?'

Malo by to byť:

Aké parametre vlastne potrebujete sledovať?

12. Aké otázky by ste si mali položiť pred výberom systému?

Hlavnou súčasťou konfigurácie systému monitorovania počasia LoRaWAN je pochopenie skutočnej aplikácie zákazníka.

Pred odporúčaním riešenia by ste si mali potvrdiť nasledujúce otázky.

Monitorovanie polohy

Kde bude systém nasadený?

Napríklad:

• Poľnohospodárska pôda

• Sad

• Stavenisko

• Mestská oblasť

• Cesta

• Priemyselný park

• Umiestnenie vzdialeného poľa

Monitorovacie parametre

Ktoré parametre je potrebné merať?

Štandardné riešenie dokáže monitorovať teplotu, vlhkosť a atmosférický tlak, pričom ostatné parametre je možné zvoliť podľa projektu.

Počet monitorovacích bodov

Koľko monitorovacích miest je potrebných?

To ovplyvňuje počet senzorov a uzlov LoRaWAN, ako aj plánovanie pokrytia brány.

Podmienky napájania lokality

Je k dispozícii sieťové napájanie?

Ak nie, mal by projekt použiť:

• Napájanie z batérie

• Solárna energia

• Konfigurácia solárneho panelu + batérie

Komunikačné prostredie

Aká je približná vzdialenosť medzi monitorovacími bodmi a bránou?

Existujú veľké budovy, stromy, terénne rozdiely alebo iné prekážky?

Interval vykazovania údajov

Ako často potrebuje zákazník aktualizované údaje?

Napríklad:

• Každých 5 minút

• Každých 15 minút

• Ďalší interval špecifický pre daný projekt

Dátová aplikácia

Ako budú údaje použité?

Napríklad:

• Vzdialený monitoring

• Historická analýza

• Upozornenie na alarm

• Prevádzková referencia

• Integrácia s iným systémom

Požiadavky na platformu

Potrebuje zákazník platformu BGT HYDROMET, alebo už má vlastnú platformu?

Frekvencia LoRaWAN

V ktorej krajine alebo regióne sa bude zariadenie používať?

Požadovaná konfigurácia frekvencie LoRaWAN by mala byť potvrdená pred odoslaním.

Miestne požiadavky

Existujú nejaké miestne požiadavky na certifikáciu alebo dovoz, ktoré je potrebné zvážiť?

Tieto otázky úzko zodpovedajú informáciám požadovaným pre konečnú konfiguráciu projektu.

13. Typické aplikácie pre monitorovanie počasia LoRaWAN

Poľnohospodársky meteorologický monitoring

Údaje o teplote, vlhkosti a atmosférickom tlaku na poľnohospodárskej pôde, v skleníkoch, sadoch a zavlažovacích oblastiach môžu používateľom pomôcť pochopiť miestne podmienky mikroklímy a podporiť riadenie poľnohospodárstva.

Monitorovanie staveniska

Meteorologické údaje môžu podporiť riadenie bezpečnosti, monitorovanie životného prostredia a plánovanie prác súvisiacich s počasím na staveniskách.

Smart City Monitoring

Systém môže byť inštalovaný v parkoch, uliciach, kampusoch, obytných komunitách a verejných zariadeniach na zber základných údajov o počasí a životnom prostredí.

Monitorovanie počasia na cestách a v doprave

Údaje o počasí môžu podporiť hodnotenie stavu vozovky, včasné varovanie a riadenie dopravy, najmä v oblastiach ovplyvnených hmlou, dažďom, zmenami teploty alebo silným vetrom.

Monitoring priemyselného parku

Distribuované monitorovanie počasia môže podporovať monitorovanie životného prostredia, riadenie bezpečnosti alebo referenciu prevádzky zariadení v priemyselných parkoch.

Diaľkové monitorovanie poľa

Pre vonkajšie lokality bez vhodnej napájacej alebo komunikačnej infraštruktúry poskytuje riešenie LoRaWAN praktickú metódu bezdrôtového monitorovania.

Kedy je káblové monitorovanie počasia stále dobrou voľbou?

LoRaWAN nie je automaticky najlepšou voľbou pre každý projekt meteorologického monitorovania.

Káblový systém môže byť stále praktický, keď:

• Monitorovacie body sú sústredené na malom území.

• Inštalácia kábla je jednoduchá.

• Stabilné napájanie zo siete je už k dispozícii.

• Existujúcu káblovú infraštruktúru možno znova použiť.

• Bezdrôtová komunikácia neposkytuje žiadnu zmysluplnú výhodu nasadenia.

Voľba by preto mala byť založená na skutočných podmienkach na mieste a nie na predpoklade, že bezdrôtové pripojenie je vždy lepšie.

Pre vzdialené, vonkajšie alebo distribuované projekty však LoRaWAN ponúka niekoľko jasných praktických výhod:

• Znížená kabeláž na dlhé vzdialenosti

• Flexibilná inštalácia v teréne

• Prevádzka s nízkym výkonom

• Možnosti batérie a solárneho napájania

• Bezdrôtový prenos na veľké vzdialenosti

• Vzdialený prístup k dátam

• Nasadenie viacerých monitorovacích bodov

• Flexibilná integrácia platformy

Záver

Výber medzi LoRaWAN a káblovým monitorovaním počasia závisí od projektového prostredia, podmienok napájania, komunikačných požiadaviek, počtu monitorovacích bodov a požiadaviek na dátovú platformu.

Tradičné káblové monitorovanie môže zostať praktické tam, kde sú sústredené senzory a je ľahké zabezpečiť napájanie aj kabeláž.

Pre vzdialené, vonkajšie alebo široko distribuované monitorovacie miesta môže riešenie meteorologického monitorovania založené na LoRaWAN znížiť požiadavky na kabeláž na veľké vzdialenosti a poskytnúť väčšiu flexibilitu pre nasadenie s nízkou spotrebou energie, vzdialený prístup k dátam a budúce rozšírenie.

Riešenie BGT HYDROMET kombinuje:

Meteorologický senzor + uzol LoRaWAN + brána LoRaWAN + cloudová platforma / zákaznícka platforma

do jedného praktického monitorovacieho balíka.

Namiesto predaja iba senzora počasia sa riešenie zaoberá kompletným monitorovacím procesom – od environmentálneho snímania a zberu dát RS485 až po bezdrôtový prenos, komunikáciu cez bránu a vzdialenú správu dát.

Pre zákazníkov, ktorí hodnotia projekt bezdrôtového monitorovania počasia, je najdôležitejším ďalším krokom potvrdenie parametrov monitorovania, počtu miest, prostredia inštalácie, podmienok napájania, komunikačnej vzdialenosti, intervalu hlásenia, frekvencie LoRaWAN a požiadaviek na platformu pred výberom konečnej konfigurácie.