LoRaWAN система за мониторинг и управление.
Кратък обзор
Мониторинга на параметрите на околната среда (почва, въздух, води) и техническите параметрите на съоръженията е от първостепенна важност за повишаване на добивите и качеството на продукция в селското стопанство, за икономическата рентабилност на промишлените предприятията и правилното екологосъобразно функциониране на инфраструктурните обекти.
LoRaWAN системата за мониторинг и управление ще позволи взимане на правилни управленски решения не само във връзка с методите и действията свързани с непосредственото управление на техническите съоръжения или отглеждане на селскостопанска продукцията, но и ще даде възможност за правилни решения за тяхното реновиране и развитие.
Използвана при изпълнението и контрола на екологични проекти тя дава възможност за събиране и обработка на информация от големи територии включително трудно достъпни места за продължителен период от време без изграждане на прилежаща инфраструктура и с ниска себестойност на мониторинговите пунктове.
LoRaWAN системата за мониторинг и управление е базирана на съвместното използване на LoRaWAN технологията за трансфер на информацията и релационна база данни за съхранение, обработката и анализ. Това позволява нейната автономност, мобилност и висока информационна сигурност.
Основни преимущества
точност на измерванията и възможност за визуализация и оценка в реално време
възможност да се реагира своевременно при настъпване на неблагоприятни промени.
възможност да бъдат избегнати или веднага коригирани проблемите възникнали от човешка грешка или неизправност на обслужващите съоръжения.
подпомогне взимането на управленски решения базирани на анализа на параметрите от предхождащи периоди.
не е необходимо да бъде изграждана сложна инфраструктура да бъдат прокарвани захранващи и информационни кабели.
възможност за използване на системата навсякъде, както в открити така и закрити площи
по-ниска себестойност - за разлика от другите съществуващи мобилни системи LoRaWAN технологията осигурява независимост на полевите датчиците от наличие на покритие на доставчиците на мобилни услуги (спестява средства за заплащане на операторите на мобилни услуги и дава възможност да бъдат използвани многобройни датчици).
мобилност - датчиците могат да бъдат премествани, групирани, погъстявани или разреждани според необходимостите на потребителя, както и спирани и съхранявани през не активния сезон.
вида и броя на датчиците съответно параметрите, които те отчитат могат да бъдат избирани и конфигурирани спрямо необходимостите на потребителя.
самите датчиците не се нуждаят от интернет или друга мобилна услуга това предоставя възможност за работа на системата както в локална мрежа (независимо от наличието на интернет услуга на сървърния модул) така и в интернет пространството (при наличие на интернет услуга на сървърния модул).
възможност за визуализация, анализ и обработка на получената информация както според предварително задание така и в последствие при промяна на нуждите и необходимостите на потребителя.
възможност за изграждане на индивидуален потребителски интерфейс както и неговата последваща промяна.
възможност за разширение както пространствено така и спрямо вида на измерваните параметри.
възможност за добавяне на изпълнителни модули управляващи напояване, хранене, отопление, проветрение и др. на базата на данните от измерените параметри.
II. Кратко описание
LoRa е физическият слой осигуряващ безжичната комуникационната връзка между обектите в LoRaWAN мрежата. Това наименование е от „Long Range“ или „Дълго разстояние“ на български и на практика това е специализирана комуникационна технология за безжично предаване на малки порции информация между отдалечени обекти / крайни устройства покриващи големи площи.
LoRa устройствата са замислени и създадени за покриване на специфичните изисквания за изграждане на широка информационна мрежа от взаимно свързани устройства които използват много малко ел. енергия от захранващите батерии . Крайните устройства могат да отговарят пълноценно на изискванията на околната среда в която се използват.
LoRa Wide-Area-Network (LoRaWAN) е комуникационен стандарт разработен от множество фирми обединени в LoRa Alliance. По същество този стандарт представлява съвкупност от правила и отделни протоколи за изграждането, системната архитектура и функционирането на различните LoRaWAN мрежи които използват LoRa технологията. Това (LoRaWAN) е една от най-популярните и широкоразпространени информационни технологии влизащи в състава на обширната група Low Power Wide Area Networks (LPWAN). Тя използва т.н. ISM (Industrial, scientific, medical) честотен спектър който не изисква лиценз за използване като специфичният честотен обхват от този спектър е различен за различните географски региони.
Използването на нелицензионни честотни обхвати от ISM спектъра означава, че отделните компании и частни лица могат лесно и със сравнително малки инвестиционни разходи да изградят свои собствени обособени LoRaWAN мрежи. Това не е възможно при използване на клетъчните технологии, а също и за голяма част от другите технологии влизащи в групата LPWAN.
Топологията на LoRaWAN мрежите е от тип „звезда“ . При нея стотици сензори или крайни устройства могат да комуникират двупосочно с GW (базовите станции), които от своя страна са свързани чрез интернет връзка с LoRaWAN Network Server (LNS) сървърът, който е основата на всяка една LoRaWAN информационна мрежа. Сигналът от всяко индивидуално крайно устройство или сензор се приема от всички GW намиращи се в обхвата на LoRa връзката (до 20+ km в открита местност). Този начин на свързване повишава общата надеждност на връзките в системата и открива уникална възможност за т.н. „геостациониране“ или определяне координатите на отделните обекти в местността/ мрежата без използването на скъпата и консумираща много ел. енергия технология.
III. Компоненти от системата на мониторинг:
ОСНОВНИ КОМПОНЕНТИ
LoRa Node (LN): Състои се от LoRa радио модул + датчик/датчици – това е краен модул от системата с функция да приеме стойностите измерени от един или повече датчици и да ги излъчи към базовата станция.
При приложението на модула като изпълнителен той приема команда от базовата станция и управлява необходимите крайни устройства от системите за напояване, отопление, проветрение и др..
Този модул е мобилен и може да бъде поставен там където е необходимо без изграждане на друга инфраструктура. Захранва се от акумулаторна или слънчева батерия. Обслужването му се състой в подмяна на батерията при необходимост (в повечето случай минималният живот на батерията е 30 – 40 дена при излъчване на данни през 10 минути). При използване на соларен панел подмяната на батерията не е необходима.
2. Базова станция (GW, гейтуей, концентратор) – междинен модул комуникиращ двупосочно със стотици LoRaNode трансформиращи сигнала от протокола на LoRa връзката към TCP/IP протокол (интернет връзка). Захранен е от постоянен токов източник. Не се нуждае от периодична поддръжка
3. LoRaWAN Network Server (LNS) – основен модул на мониторинговата мрежа. Захранен е от постоянен токов източник. Нуждае се от периодично администриране и поддръжка обикновено от служител на клиента преминал кратко обучение.
B. ДОПЪЛНИТЕЛНИ КОМПОНЕНТИ
4. Главен сървър – използва се при необходимост от централизирано управление на повече от една LoRaWan мрежи. Може да бъде както собственост и под управлението на крайния клиент така и в интернет пространството, собственост на поддържаща фирма (спестява необходимостта крайният потребител да притежава скъпо струващ хардуер и софтуер както и да поддържа ИТ специалисти).
Кратък обзор
Мониторинга на параметрите на околната среда (почва, въздух, води) и техническите параметрите на съоръженията е от първостепенна важност за повишаване на добивите и качеството на продукция в селското стопанство, за икономическата рентабилност на промишлените предприятията и правилното екологосъобразно функциониране на инфраструктурните обекти.
LoRaWAN системата за мониторинг и управление ще позволи взимане на правилни управленски решения не само във връзка с методите и действията свързани с непосредственото управление на техническите съоръжения или отглеждане на селскостопанска продукцията, но и ще даде възможност за правилни решения за тяхното реновиране и развитие.
Използвана при изпълнението и контрола на екологични проекти тя дава възможност за събиране и обработка на информация от големи територии включително трудно достъпни места за продължителен период от време без изграждане на прилежаща инфраструктура и с ниска себестойност на мониторинговите пунктове.
LoRaWAN системата за мониторинг и управление е базирана на съвместното използване на LoRaWAN технологията за трансфер на информацията и релационна база данни за съхранение, обработката и анализ. Това позволява нейната автономност, мобилност и висока информационна сигурност.
Основни преимущества
точност на измерванията и възможност за визуализация и оценка в реално време
възможност да се реагира своевременно при настъпване на неблагоприятни промени.
възможност да бъдат избегнати или веднага коригирани проблемите възникнали от човешка грешка или неизправност на обслужващите съоръжения.
подпомогне взимането на управленски решения базирани на анализа на параметрите от предхождащи периоди.
не е необходимо да бъде изграждана сложна инфраструктура да бъдат прокарвани захранващи и информационни кабели.
възможност за използване на системата навсякъде, както в открити така и закрити площи
по-ниска себестойност - за разлика от другите съществуващи мобилни системи LoRaWAN технологията осигурява независимост на полевите датчиците от наличие на покритие на доставчиците на мобилни услуги (спестява средства за заплащане на операторите на мобилни услуги и дава възможност да бъдат използвани многобройни датчици).
мобилност - датчиците могат да бъдат премествани, групирани, погъстявани или разреждани според необходимостите на потребителя, както и спирани и съхранявани през не активния сезон.
вида и броя на датчиците съответно параметрите, които те отчитат могат да бъдат избирани и конфигурирани спрямо необходимостите на потребителя.
самите датчиците не се нуждаят от интернет или друга мобилна услуга това предоставя възможност за работа на системата както в локална мрежа (независимо от наличието на интернет услуга на сървърния модул) така и в интернет пространството (при наличие на интернет услуга на сървърния модул).
възможност за визуализация, анализ и обработка на получената информация както според предварително задание така и в последствие при промяна на нуждите и необходимостите на потребителя.
възможност за изграждане на индивидуален потребителски интерфейс както и неговата последваща промяна.
възможност за разширение както пространствено така и спрямо вида на измерваните параметри.
възможност за добавяне на изпълнителни модули управляващи напояване, хранене, отопление, проветрение и др. на базата на данните от измерените параметри.
II. Кратко описание
LoRa е физическият слой осигуряващ безжичната комуникационната връзка между обектите в LoRaWAN мрежата. Това наименование е от „Long Range“ или „Дълго разстояние“ на български и на практика това е специализирана комуникационна технология за безжично предаване на малки порции информация между отдалечени обекти / крайни устройства покриващи големи площи.
LoRa устройствата са замислени и създадени за покриване на специфичните изисквания за изграждане на широка информационна мрежа от взаимно свързани устройства които използват много малко ел. енергия от захранващите батерии . Крайните устройства могат да отговарят пълноценно на изискванията на околната среда в която се използват.
LoRa Wide-Area-Network (LoRaWAN) е комуникационен стандарт разработен от множество фирми обединени в LoRa Alliance. По същество този стандарт представлява съвкупност от правила и отделни протоколи за изграждането, системната архитектура и функционирането на различните LoRaWAN мрежи които използват LoRa технологията. Това (LoRaWAN) е една от най-популярните и широкоразпространени информационни технологии влизащи в състава на обширната група Low Power Wide Area Networks (LPWAN). Тя използва т.н. ISM (Industrial, scientific, medical) честотен спектър който не изисква лиценз за използване като специфичният честотен обхват от този спектър е различен за различните географски региони.
Използването на нелицензионни честотни обхвати от ISM спектъра означава, че отделните компании и частни лица могат лесно и със сравнително малки инвестиционни разходи да изградят свои собствени обособени LoRaWAN мрежи. Това не е възможно при използване на клетъчните технологии, а също и за голяма част от другите технологии влизащи в групата LPWAN.
Топологията на LoRaWAN мрежите е от тип „звезда“ . При нея стотици сензори или крайни устройства могат да комуникират двупосочно с GW (базовите станции), които от своя страна са свързани чрез интернет връзка с LoRaWAN Network Server (LNS) сървърът, който е основата на всяка една LoRaWAN информационна мрежа. Сигналът от всяко индивидуално крайно устройство или сензор се приема от всички GW намиращи се в обхвата на LoRa връзката (до 20+ km в открита местност). Този начин на свързване повишава общата надеждност на връзките в системата и открива уникална възможност за т.н. „геостациониране“ или определяне координатите на отделните обекти в местността/ мрежата без използването на скъпата и консумираща много ел. енергия технология.
III. Компоненти от системата на мониторинг:
ОСНОВНИ КОМПОНЕНТИ
LoRa Node (LN): Състои се от LoRa радио модул + датчик/датчици – това е краен модул от системата с функция да приеме стойностите измерени от един или повече датчици и да ги излъчи към базовата станция.
При приложението на модула като изпълнителен той приема команда от базовата станция и управлява необходимите крайни устройства от системите за напояване, отопление, проветрение и др..
Този модул е мобилен и може да бъде поставен там където е необходимо без изграждане на друга инфраструктура. Захранва се от акумулаторна или слънчева батерия. Обслужването му се състой в подмяна на батерията при необходимост (в повечето случай минималният живот на батерията е 30 – 40 дена при излъчване на данни през 10 минути). При използване на соларен панел подмяната на батерията не е необходима.
2. Базова станция (GW, гейтуей, концентратор) – междинен модул комуникиращ двупосочно със стотици LoRaNode трансформиращи сигнала от протокола на LoRa връзката към TCP/IP протокол (интернет връзка). Захранен е от постоянен токов източник. Не се нуждае от периодична поддръжка
3. LoRaWAN Network Server (LNS) – основен модул на мониторинговата мрежа. Захранен е от постоянен токов източник. Нуждае се от периодично администриране и поддръжка обикновено от служител на клиента преминал кратко обучение.
B. ДОПЪЛНИТЕЛНИ КОМПОНЕНТИ
4. Главен сървър – използва се при необходимост от централизирано управление на повече от една LoRaWan мрежи. Може да бъде както собственост и под управлението на крайния клиент така и в интернет пространството, собственост на поддържаща фирма (спестява необходимостта крайният потребител да притежава скъпо струващ хардуер и софтуер както и да поддържа ИТ специалисти).
ОБОБЩЕНА СХЕМА НА LORAWAN МРЕЖА.
IV. Приблизителна стойност
Доколкото всеки обект е индивидуален с различна големина, пространствено разположение, типове отглеждани култури и притежава специфични условия на експлоатация стойността на системата за мониторинг се формира спрямо необходимостите, изискванията и възможностите на потребителя.
За улеснение на потребителя и за да се подпомогне предварителното проектирането на системата за мониторинг приблизителните цени на отделните компоненти актуални към момента са показани в Таблица 1.
Доколкото всеки обект е индивидуален с различна големина, пространствено разположение, типове отглеждани култури и притежава специфични условия на експлоатация стойността на системата за мониторинг се формира спрямо необходимостите, изискванията и възможностите на потребителя.
За улеснение на потребителя и за да се подпомогне предварителното проектирането на системата за мониторинг приблизителните цени на отделните компоненти актуални към момента са показани в Таблица 1.
Таблица 1
ОСНОВНИ КОМПОНЕНТИ
|
Брой
|
Цена за 1 брой
|
Бележки
|
Датчик параметри на въздуха. /температура, влажност/
|
Според необходимостите на потребителя
|
36 - 40 лв.
|
Модела и типа на датчика зависи от особеностите на обекта.
|
Датчик параметри на почвата. /температура, влажност/
|
Според необходимостите на потребителя
|
40 - 45 лв.
|
Модела и типа на датчика зависи от особеностите на обекта .
|
LoRa радио модул /един модул обслужва два датчика/
|
Според необходимостите на потребителя
|
35 - 45 лв.
|
|
Армировка /крепежи/ на LoRa радио модул + датчик/датчици
|
1 комплект за 1 LoRa радио модул + 2 датчика
|
20 - 120 лв.
|
Армировката (кутия, крепеж) зависят от особеностите на обекта необходимостта от водо и прахо защита, защита от слънчева радиация, защита от кражби и вандализъм и др. .
|
Батерия за LoRa радио модул + датчик/датчици
|
1 батерия за 1 LoRa радио модул + 2 датчика
|
16 - 18 лв.
|
Зависи от капацитета и надеждността на батерията
|
Базова антена
|
1 брой
|
200 - 400 лв.
|
Модела и типа на антената зависи от пространственото разположение.
|
Армировка /крепежи/ на базовата антена
|
1 брой
|
20 -40 лв.
|
В зависимост от антената.
|
Базова станция (GW, гейтуей, концентратор)
|
1 брой
|
70 -90 лв.
|
Монтаж на място с постоянно токозахранване за предпочитане в близост до базовата антена.
|
LoRaWAN Network Server (LNS)
|
1 брой
|
340-400 лв.
|
Монтаж на място с постоянно токозахранване, за предпочитане в близост до базовата антена.
|
WiFi Рутер
|
1 брой
|
100 - 300 лв.
|
Според предпочитанията на клиента.
|
ДОПЪЛНИТЕЛНИ КОМПОНЕНТИ
|
|
|
|
LoRa Ретранслатор
|
Според пространственото разположение на обекта
|
50 - 80 лв.
|
Необходим е само при обекти с много сложна топография и невъзможност базовата антена да се разположи на физически подходящо място.
|
Ретранслаторна антена
|
Според пространственото разположение на обекта
|
50 - 80 лв.
|
Модела и типа на ретранслаторната антената зависи от пространственото разположение на обекта .
|
Армировка /крепежи/ на ретранслатора
|
Според пространственото разположение на обекта
|
20 - 40 лв.
|
В зависимост от антената.
|
Соларен панел за LoRa радио модул + датчик/датчици
|
1 соларен панел за 1 LoRa радио модул + 2 датчика
|
15 - 25 лв.
|
В зависимост от предпочитанията и необходимостите на клиента.
|
UPS устройство за LoRaWAN Network Server (LNS)
|
1 брой
|
100 - 200 лв.
|
Маломощен. Използва се да подсигури непрекъсваемостта на работата на системата и да подсигури токовата защита.
|
Главен сървър
|
1 брой
|
2000 - +++++ лв.
|
Според предпочитанията на клиента. Препоръчва се Облачна услуга.
|
UPS устройство за Главният сървър
|
1 брой
|
200 - 300 лв.
|
Според предпочитанията на клиента.
|
Интернет свързаност
|
1 брой
|
Според доставчика
|
Може да е от всеки доставчик предоставящ фиксиран IP адрес. Не е необходима бърза връзка. Обемът на трансферираните данните е малък.
|
Системата е модулна и в зависимост от обекта и желанията на потребителя цената и може да варира.
Например в съответствие с цените от по-горе показаната таблица стойността на хардуера за система с 10 въздушни и 10 почвени датчика е в рамките на 1800 – 2500 лв.
Софтуерният пакет обслужващ системата също подлежи на модификации спрямо изискванията на потребителя. Приблизителната стойността на базовия пакет е 1600лв. В неговата стойност е включена първоначална инсталация и обучение за работата със системата.
Монтажа може да бъде извършен както от нас така и от потребителя.
Например в съответствие с цените от по-горе показаната таблица стойността на хардуера за система с 10 въздушни и 10 почвени датчика е в рамките на 1800 – 2500 лв.
Софтуерният пакет обслужващ системата също подлежи на модификации спрямо изискванията на потребителя. Приблизителната стойността на базовия пакет е 1600лв. В неговата стойност е включена първоначална инсталация и обучение за работата със системата.
Монтажа може да бъде извършен както от нас така и от потребителя.
Geonet - A Ltd Bulgaria, Sofia, Mladost 3, bl.313, vh.2, ap.14, +359888420381 e-mail: geonet@geonet-bg.com www: geonet-bg.net