LoRaWAN проти дротового моніторингу погоди: що краще для віддалених сайтів?

У проектах моніторингу погоди часто потрібно збирати температуру, вологість, атмосферний тиск та інші метеорологічні дані з зовнішніх або розподілених місць.

Для багатьох проектів вибір відповідного датчика є лише частиною завдання. Клієнти також повинні враховувати, як будуть передаватись дані, як живитимуть польові пристрої, чи доцільно прокладати міжміські кабелі, скільки точок моніторингу потрібно та як користувачі отримають віддалений доступ до даних.

Традиційні дротові системи моніторингу погоди зазвичай вимагають міжміського кабелю, конструкції електромережі, обладнання для збору даних та інтеграції на місці. Це може збільшити вартість інсталяції та ускладнити розгортання, якщо точки моніторингу розташовані на відкритому повітрі, віддалені або широко розподілені.

забезпечує Система моніторингу погоди на основі LoRaWAN інший підхід, об’єднуючи метеорологічні датчики, вузли LoRaWAN, шлюзи та платформу даних у бездротову архітектуру моніторингу.

Отже, як моніторинг погоди LoRaWAN порівняно з традиційним проводовим моніторингом, і коли він більше підходить для віддалених сайтів?

Що таке традиційна дротова система моніторингу погоди?

Дротова система метеорологічного моніторингу зазвичай підключає польові датчики до обладнання для збору даних або моніторингу за допомогою фізичних кабелів.

Залежно від проекту це може включати:

• Сигнальні кабелі між польовими датчиками та обладнанням для збору даних

• Прокладка силового кабелю або будівництво електромережі на місці

• Пристрої збору даних

• Комунікаційне обладнання

• Системна інтеграція на місці

• Додаткова проводка при додаванні нових точок моніторингу

Такий підхід може бути практичним, коли обладнання для моніторингу зосереджено в одному місці, а електроживлення та кабельна установка є легкодоступними.

Однак проекти дистанційного метеорологічного моніторингу часто мають інші умови.

Клієнту може знадобитися встановити датчики на сільськогосподарських угіддях, дорогах, будівельних майданчиках, індустріальних парках, кампусах чи в інших відкритих місцях. На сайті може бути відсутнє живлення від мережі, міжміське підключення може бути дорогим або незручним, і користувачам може знадобитися віддалений доступ до даних з кількох точок моніторингу.

Це ситуації, коли бездротовий метеорологічний моніторинг стає особливо корисним.

Що таке моніторинг погоди LoRaWAN?

А Система моніторингу погоди LoRaWAN використовує бездротовий зв’язок LoRaWAN для передачі метеорологічних даних від польових точок моніторингу до шлюзу та платформи даних.

Рішення BGT HYDROMET використовує таку базову архітектуру:

Метеорологічний датчик + вузол LoRaWAN + шлюз LoRaWAN + хмарна платформа / платформа клієнта

У типовій конфігурації один метеорологічний датчик працює з одним вузлом LoRaWAN.

Метеорологічний датчик вимірює такі параметри середовища, як:

• Температура

• Вологість

• Атмосферний тиск

Вузол LoRaWAN збирає дані датчиків за допомогою зв’язку RS485 і передає їх бездротовим способом на шлюз LoRaWAN.

Потім шлюз пересилає дані на хмарну платформу або власну систему клієнта.

Це створює повний шлях даних:

Метеорологічний датчик → RS485 → Вузол LoRaWAN → Шлюз LoRaWAN → Платформа даних

Замість того, щоб купувати лише окремий датчик погоди, клієнти можуть налаштувати повний пакет бездротового моніторингу відповідно до вимог свого проекту.

LoRaWAN проти дротового моніторингу погоди

Основна відмінність між двома підходами полягає в тому, як передаються польові дані та як розгортаються точки моніторингу.

Ключовим моментом є не те, що бездротові системи повинні замінювати дротовий моніторинг у кожному проекті.

Натомість LoRaWAN стає особливо цінним, коли головними проблемами проекту є проводка, доступ до живлення, віддалене розгортання або майбутнє розширення.

1. LoRaWAN скорочує використання міжміських кабелів

Однією з головних переваг рішення метеорологічного моніторингу LoRaWAN є зменшення залежності від міжміського сигнального кабелю.

Для традиційних систем можуть знадобитися фізичні кабелі від точок моніторингу до обладнання для збору даних.

У системі LoRaWAN метеорологічний датчик підключається локально до вузла LoRaWAN, тоді як передача даних на великій відстані між вузлом і шлюзом є бездротовою.

Це означає, що клієнтам не потрібно прокладати довгі сигнальні кабелі через сільськогосподарські угіддя, дороги, будівельні майданчики, промислові зони чи інші місця розподіленого моніторингу.

Для проектів, де земляні роботи, прокладка кабелю або будівельні роботи є незручними, це може значно спростити розгортання.

Це особливо актуально для:

• Сільськогосподарські угіддя

• Фруктові сади

• Будівельні майданчики

• Узбіччя доріг

• Індустріальні парки

• Кампуси

• Пункти дистанційного моніторингу поля

2. LoRaWAN підтримує віддалений моніторинг з низьким енергоспоживанням

Ще одна поширена проблема споживачів – електропостачання.

Багато місць моніторингу на відкритому повітрі не мають електричної мережі.

Рішення BGT HYDROMET можна налаштувати за допомогою:

• Вузли з батарейним живленням

• Вузли на сонячних батареях

• Зовнішнє джерело живлення

• Сонячна панель + акумулятор + контролер заряду

Вузол, що живиться від батареї, можна розглядати для малопотужних датчиків і сайтів без живлення від мережі, тоді як конфігурації з сонячним живленням підходять для місць довгострокового моніторингу на відкритому повітрі.

Однак не існує єдиного фіксованого показника часу роботи батареї, який би застосовувався до кожного проекту.

Термін служби батареї залежить від таких факторів, як:

• Інтервал подання даних

• Температура навколишнього середовища

• Енергоспоживання датчика

• Умови експлуатації

Інтервал звітності є особливо важливим.

Для більшості проектів метеорологічного моніторингу рекомендовано 15-хвилинний інтервал звітності . в поточній документації рішення

Коротший інтервал, наприклад п’ять хвилин, можна використовувати, якщо потрібні частіші оновлення даних, але коротші інтервали звітування збільшують споживання енергії та скорочують час роботи акумулятора.

Ось чому клієнти повинні підтвердити необхідну частоту передачі даних і доступні умови живлення перед вибором остаточної конфігурації системи.

3. На яку відстань можуть передавати метеодатчики LoRaWAN?

Дальність зв’язку — одне з найпоширеніших запитань клієнтів, які розглядають бездротовий моніторинг погоди.

Відповідно до поточної документації рішення BGT HYDROMET типова еталонна відстань зв’язку становить приблизно:

• 5–10 км на відкритій місцевості

• 1–2 км у міських умовах

Фактична відстань передачі залежить від місцевості, будівель, висоти антени, положення шлюзу та навколишніх умов.

З цієї причини відстань зв’язку не слід розглядати як фіксоване гарантоване значення.

Для більших зон моніторингу можна встановити додаткові шлюзи для розширення покриття мережі.

У поточній документації рішення також зазначено, що один шлюз зазвичай може підтримувати сотні вузлів датчиків LoRaWAN, хоча фактична пропускна здатність мережі повинна бути підтверджена відповідно до конфігурації проекту.

Це робить LoRaWAN придатним для проектів, де точки моніторингу розподілені на відносно великій території.

4. Де повинні бути встановлені датчик і шлюз?

Правильне встановлення безпосередньо впливає як на метеорологічні вимірювання, так і на зв’язок LoRaWAN.

Метеорологічний датчик, як правило, слід встановлювати у відкритому місці без перешкод , подалі від:

• Будівлі

• дерева

• Стіни

• Інші серйозні перешкоди

Як загальна рекомендація в проектній документації, що надається, відстань від перешкод має бути не менше подвійної висоти перешкоди.

Для шлюзу LoRaWAN рекомендована висота встановлення становить приблизно 3–5 метрів.

Шлюз слід тримати подалі від сильних джерел електромагнітних перешкод, таких як:

• Лінії електропередач високої напруги

• Великі мотори

Антена також повинна мати якомога більше безперешкодного поля зору.

Перед остаточним розгортанням замовник може спочатку розмістити вузол датчика приблизно на відстані 3–5 метрів від шлюзу, щоб перевірити зв’язок.

Після підтвердження підключення обладнання для моніторингу можна перемістити до місця остаточного встановлення.

5. Чи важко встановити систему моніторингу погоди LoRaWAN?

Це ще одне поширене запитання від клієнтів, особливо тих, у кого немає спеціальної групи інженерів-метеорологів.

При використанні шлюзу та платформи BGT HYDROMET базовий процес польового встановлення є відносно простим.

Типові монтажні роботи включають:

1. Закріпіть монтажний кронштейн.

2. Встановити метеорологічний датчик.

3. Встановіть та живіть вузол LoRaWAN.

4. Переконайтеся, що вузол знаходиться в зоні покриття шлюзу.

5. Приєднайте пристрій до мережі LoRaWAN.

6. Переконайтеся, що дані завантажуються правильно.

Повний процес розгортання проекту, описаний у документації рішення, включає підтвердження вимог, конфігурацію рішення, попередню конфігурацію перед відправкою, інсталяцію на місці, підключення до мережі, перевірку даних, а також подальшу експлуатацію та обслуговування.

За потреби також можна надати інструкції з розгортання та віддалену технічну допомогу.

Це робить систему особливо привабливою для клієнтів, які хочуть уникнути складної міжміської проводки та масштабної роботи з інтеграції на місці.

6. Яка конфігурація потрібна після встановлення?

Для проектів, які використовують мережевий сервер LoRaWAN, перед початком звичайної передачі даних вузол має бути належним чином зареєстрований.

Поширені метеорологічні запитання описують наступний процес ініціалізації:

• Введіть пристрою облікові дані OTAA на сервері мережі LoRaWAN.

• Увімкніть пристрій.

• Розпочніть процес приєднання до мережі.

• Переконайтеся, що пристрій успішно приєднується до мережі LoRaWAN.

• Перевірте, чи можна передати та отримати пакет даних.

Для поточної конфігурації вузла, описаної в матеріалі замовника, поворотний перемикач можна використовувати для приєднання до мережі та тестової передачі.

Таким чином, слід дотримуватися точної процедури реєстрації відповідно до наданого вузла та конфігурації платформи.

Для клієнтів важливим моментом є те, що бездротовий датчик не просто включається та залишається без керування: підключення до мережі та перевірка даних є частиною процесу розгортання.

7. Як клієнти можуть переглядати дані про погоду віддалено?

Віддалений доступ до даних є однією з головних переваг комплексного рішення LoRaWAN.

Використовуючи платформу та шлюз BGT HYDROMET, користувачі можуть отримати доступ до метеорологічних даних через інформаційну панель ПК та/або мобільний додаток.

Залежно від вимог проекту, платформа може підтримувати:

• Перегляд даних у реальному часі

• Криві історичних даних

• Моніторинг стану пристрою

• Експорт даних Excel або CSV

• Сповіщення тривоги, якщо налаштовано

• Інтеграція з власною платформою замовника

Це дозволяє користувачам контролювати кілька польових місць без фізичного відвідування кожного датчика.

Наприклад, сільськогосподарський клієнт може переглядати інформацію про погоду з розподілених точок моніторингу сільськогосподарських угідь, тоді як промисловий або будівельний клієнт може отримати доступ до даних моніторингу з різних областей сайту.

8. Чи може система підключитися до власної платформи клієнта?

Так, інтеграція платформи може бути обговорена відповідно до фактичних вимог проекту.

Деякі клієнти вже мають свої:

• платформа IoT

• Система управління даними

• Сервер мережі LoRaWAN

• Інфраструктура шлюзу

У таких ситуаціях проект не обов’язково повинен використовувати абсолютно нову платформу даних.

Однак перед підтвердженням замовлення потрібно підтвердити кілька технічних деталей, зокрема:

• Спосіб спілкування

• Формат даних

• Вимоги MQTT

• Метод інтеграції платформи

• Необхідні функції API

Доступні функції API мають бути підтверджені відповідно до фактичного обсягу проекту.

Це важливий аспект продажу для системних інтеграторів і клієнтів, які вже мають власну інфраструктуру моніторингу.

9. Чи може датчик працювати з іншими шлюзами LoRaWAN?

Сумісність – це ще одне поширене питання про купівлю B2B.

У наданих метеорологічних поширених запитаннях зазначено, що пристрої LoRaWAN працюють за стандартним протоколом LoRaWAN і можуть бути інтегровані з основними шлюзами та мережевими серверами LoRaWAN.

Якщо у клієнта вже є мережа LoRaWAN, найважливішим кроком є ​​підтвердження сумісності та вимог до реєстрації перед замовленням.

У прикладі також окремо зазначається, що клієнти можуть уже мати свої власні:

• Шлюз LoRaWAN

• Мережевий сервер

• Платформа даних

Тому встановлення пристрою та інтеграцію даних слід обговорювати під час підтвердження проекту, а не припускати після встановлення.

10. Навіщо використовувати LoRaWAN замість 4G/5G або Wi-Fi у кожній точці моніторингу?

Клієнти не тільки порівнюють LoRaWAN з дротовим моніторингом. Вони також можуть запитати, чому кожна сенсорна точка не повинна просто використовувати Wi-Fi або стільниковий зв’язок.

У матеріалах метеорологічного рішення низьке енергоспоживання та зв’язок на великій відстані є важливими причинами використання LoRaWAN у розподіленому зовнішньому моніторингу.

Це особливо актуально, коли:

• Пункти моніторингу широко розповсюджені.

• Немає живлення від мережі.

• Потрібна робота від батарей або сонячних батарей.

• Потрібен міжміський бездротовий зв'язок.

• Встановлювати обладнання стільникового зв'язку на кожній точці спостереження небажано.

LoRaWAN може дозволити декільком вузлам датчиків обмінюватися даними зі шлюзом замість того, щоб кожна точка поля працювала як незалежне стільникове з’єднання.

Однак остаточну архітектуру зв’язку слід вибирати відповідно до фактичних умов замовника, доступності мережі, джерела живлення та вимог проекту.

11. Які параметри погоди можна контролювати?

Типовим датчиком, який використовується в поточному рішенні BGT HYDROMET, є жалюзійний датчик температури, вологості та тиску.

Він вимірює:

• Температура

• Вологість

• Атмосферний тиск

Датчик обмінюється даними через RS485 і рекомендований для використання разом із вузлом LoRaWAN для бездротової передачі даних.

Інші метеорологічні параметри також можуть бути обрані відповідно до потреб проекту.

Ось чому перше запитання під час конфігурації проекту має бути не просто 'Скільки метеостанцій вам потрібно?'

Має бути:

Які параметри насправді потрібно контролювати?

12. Які питання слід задати перед вибором системи?

Основною частиною налаштування системи моніторингу погоди LoRaWAN є розуміння реальної програми клієнта.

Перш ніж рекомендувати рішення, необхідно підтвердити наступні запитання.

Розташування моніторингу

Де буде розгорнуто систему?

Наприклад:

• Сільськогосподарські угіддя

• Фруктовий сад

• Будівельний майданчик

• Міський район

• Дорога

• Індустріальний парк

• Віддалене розташування поля

Параметри моніторингу

Які параметри потрібно виміряти?

Стандартне рішення дозволяє контролювати температуру, вологість і атмосферний тиск, інші параметри можуть бути підібрані відповідно до проекту.

Кількість точок моніторингу

Скільки місць моніторингу потрібно?

Це впливає на кількість датчиків і вузлів LoRaWAN, а також на планування покриття шлюзу.

Умови живлення сайту

Чи є джерело живлення?

Якщо ні, чи повинен проект використовувати:

• Живлення акумулятора

• Сонячна енергія

• Конфігурація сонячна панель + акумулятор

Комунікаційне середовище

Яка приблизна відстань між точками моніторингу та шлюзом?

Чи є великі будівлі, дерева, перепади місцевості чи інші перешкоди?

Інтервал звітування даних

Як часто клієнту потрібні оновлені дані?

Наприклад:

• Кожні 5 хвилин

• Кожні 15 хвилин

• Ще один проміжок, характерний для проекту

Застосування даних

Як використовуватимуться дані?

Наприклад:

• Віддалений моніторинг

• Історичний аналіз

• Сповіщення про тривогу

• Оперативна довідка

• Інтеграція з іншою системою

Вимоги до платформи

Чи потрібна клієнту платформа BGT HYDROMET, чи у нього вже є своя?

Частота LoRaWAN

У якій країні чи регіоні використовуватиметься обладнання?

Необхідну конфігурацію частоти LoRaWAN слід підтвердити перед відправкою.

Місцеві вимоги

Чи є вимоги щодо місцевої сертифікації чи імпорту, які потрібно враховувати?

Ці запитання тісно відповідають інформації, необхідній для остаточної конфігурації проекту.

13. Типові програми для моніторингу погоди LoRaWAN

Агрометеорологічний моніторинг

Дані про температуру, вологість і атмосферний тиск можуть допомогти користувачам зрозуміти місцеві мікрокліматичні умови та сприяти управлінню сільським господарством на сільськогосподарських угіддях, в околицях теплиць, садах і на зрошувальних ділянках.

Моніторинг будівельних майданчиків

Метеорологічні дані можуть підтримувати управління безпекою, моніторинг навколишнього середовища та планування робіт, пов’язаних із погодою, на будівельних майданчиках.

Моніторинг розумного міста

Систему можна встановити в парках, на вулицях, кампусах, житлових будинках і громадських установах для збору основних даних про погоду та навколишнє середовище.

Моніторинг погоди на дорогах і транспорті

Дані про погоду можуть сприяти оцінці стану доріг, ранньому попередженню та управлінню транспортом, особливо в районах, уражених туманом, дощем, змінами температури або сильним вітром.

Моніторинг індустріального парку

Розподілений моніторинг погоди може підтримувати моніторинг навколишнього середовища, управління безпекою або контроль роботи обладнання в промислових парках.

Віддалений польовий моніторинг

Для зовнішніх майданчиків без зручної інфраструктури живлення чи зв’язку рішення LoRaWAN забезпечує практичний бездротовий метод моніторингу.

Коли дротовий моніторинг погоди все ще є хорошим вибором?

LoRaWAN автоматично не є найкращим варіантом для кожного проекту метеорологічного моніторингу.

Дротова система може бути практичною, якщо:

• Пункти спостереження зосереджені на невеликій території.

• Монтаж кабелю простий.

• Стабільне живлення від мережі вже є.

• Існуючу дротову інфраструктуру можна використовувати повторно.

• Бездротовий зв'язок не дає істотних переваг у розгортанні.

Тому вибір має ґрунтуватися на реальних умовах на місці, а не припускати, що бездротовий зв’язок завжди кращий.

Однак для віддалених, зовнішніх або розподілених проектів LoRaWAN пропонує кілька очевидних практичних переваг:

• Зменшена кількість міжміських кабелів

• Гнучка польова установка

• Малопотужна робота

• Варіанти живлення від батарей і сонячних батарей

• Бездротова передача на великі відстані

• Віддалений доступ до даних

• Розгортання кількох точок моніторингу

• Гнучка інтеграція платформи

Висновок

Вибір між LoRaWAN і дротовим моніторингом погоди залежить від середовища проекту, умов живлення, вимог до зв’язку, кількості точок моніторингу та вимог до платформи даних.

Традиційний дротовий моніторинг може залишатися практичним там, де зосереджено датчики, а живлення та кабельне забезпечення легко забезпечити.

Для віддалених, зовнішніх або широко розподілених сайтів моніторингу рішення метеорологічного моніторингу на основі LoRaWAN може зменшити вимоги до міжміських кабелів і забезпечити більшу гнучкість для розгортання з низьким енергоспоживанням, віддаленого доступу до даних і майбутнього розширення.

Рішення BGT HYDROMET поєднує в собі:

Метеорологічний датчик + вузол LoRaWAN + шлюз LoRaWAN + хмарна платформа / платформа клієнта

в один практичний пакет моніторингу.

Замість продажу лише датчика погоди це рішення стосується повного процесу моніторингу — від зондування навколишнього середовища та збору даних RS485 до бездротової передачі, зв’язку через шлюз і віддаленого керування даними.

Для клієнтів, які оцінюють проект бездротового моніторингу погоди, найважливішим наступним кроком є ​​підтвердження параметрів моніторингу, кількості сайтів, середовища встановлення, умов живлення, відстані зв’язку, інтервалу звітності, частоти LoRaWAN і вимог до платформи перед вибором остаточної конфігурації.