Mille skenaarioille LoRaWAN-vesimittarit soveltuvat parhaiten tietojen siirrossa?

Kuinka LoRaWAN-teknologia mahdollistaa luotettavan ja tehokkaan datansiirron vesimittareissa

LoRaWAN-teknologiaa käyttävät vesimittarit toimivat erittäin hyvin, kun tarvitaan luotettavaa tiedonsiirtoa erilaisten maastoalueiden yli, koska ne perustuvat LPWAN-arkkitehtuuriin. Kantomatka on melko vaikuttava – noin 15 kilometriä avoimella maaseudulla ja noin 5 km kaupungeissa. Tämä tarkoittaa, että vesiyhtiöt voivat seurata järjestelmiään myös laajalla alueella, mikä säästää aikaa ja rahaa verrattuna perinteisiin menetelmiin. Monet kunnat alkavat ottaa tätä lähestymistapaa käyttöön, koska se tekee valvonnasta palvelualueellaan huomattavasti helpompaa.

Alhaisen virrankulutuksen laajakaistaverkko (LPWAN) -arkkitehtuuri, joka tukee pitkän kantaman viestintää

LoRaWANin tähtien tähti -topologia mahdollistaa yhden yhdyskäytävän kytkemisen tuhansiin mittareihin, mikä vähentää infrastruktuurikustannuksia samalla kun säilytetään AES-128-salaus turvallista tiedonsiirtoa varten.

Lähetyskeskeinen viestinvälitys optimoitu harvinaisia, mutta kriittisiä vesimittarien lukemia varten

Toisin kuin 4G-vesimittarit, jotka on suunniteltu jatkuvaan yhteydenpitoon, LoRaWAN lähettää alle 200 tavun kokoisia, priorisoidtuja datapaketteja, mikä vähentää verkon ruuhkautumista. Tämä lähetyskeskeinen lähestymistapa vastaa vesihuoltoyritysten tarvetta ajoittaisiin, mutta tehtäväkeskeisiin päivityksiin, kuten päivittäisiin kulutustietoihin tai vuotovaroituksiin, ilman liiallista kaistanleveyden käyttöä.

Pidentynyt akun kesto ja energiatehokkuus etä- tai hankalasti saatavilla olevissa asennuksissa

LoRaWAN-laitteet voivat toimia jopa 15 vuotta yhdellä paristolla adaptiivisen tiedonsiirtonopeuden (ADR) optimoinnin ansiosta, mikä vähentää huoltokustannuksia maanalaisissa tiloissa tai vuoristoalueilla 68 % verrattuna solukkoverkkovaihtoehtoihin.

Signaalin tunkeutumiskyky maanalaisiin ja kaupunkiympäristöihin

168 dB:n linkkibudjetilla LoRaWAN varmistaa luotettavan viestinnän 20 cm:n betoniseinien tai 3 m:n maakerrosten läpi, saavuttaen 98 %:n pakettien toimitusprosentin kellareissa ja kunnallisten hyötyputkien tunneloissa.

Kaupunkien älykäs vesihuolto: reaaliaikainen seuranta LoRaWANilla verrattuna 4G-vesimittarien suorituskykyyn

Käyttöönotto kunnallisten vesiverkkojen seurannassa käyttäen TTN-verkkoa ja pilvialustoja, kuten ThingSpeak

Barcelona ja Singapore ovat ottaneet käyttöön LoRaWAN-vesimittareita The Things Network (TTN) -verkon kautta seuratakseen kaupunkiensa vesijärjestelmiä laajassa mittakaavassa. Järjestelmä toimii pilvipalveluiden, kuten ThingSpeakin, kanssa, joiden avulla analysoidaan vedenkäyttöä, havaitaan putkistohäiriöt huomattavasti nopeammin kuin perinteisillä tarkastuksilla, sekä käsitellään asiakkaiden laskut automaattisesti. Kun kaupungit asentavat omat LoRaWAN-yhdyskäytävät soluverkkoihin verrattuna, ne säästävät tietoliikennekustannuksissa. Signaalin voimakkuus säilyy myös erinomaisella tasolla noin 95–98 % useimmilla alueilla, mikä on vaikuttavaa ottaen huomioon kaupunkien tiheä rakennuskanta ja betonirakenteet.

LoRaWAN-teknologian vertailukelpoiset edut 4G-vesimittareihin nähden tiheissä kaupunkiympäristöissä

LoRaWAN suoriutuu paremmin kuin 4G-vesimittarit kolmessa keskeisessä kaupunkiskenaariossa:

Metrinen	LoRaWAN	4G
Signaalin läpäisy	15 dB parempi signaali kellareissa	Edellyttää toistimia
Sähkönkulutus	10 vuoden akunkesto	2–3 vuotta
Kuukausittainen tiedonsiirtokustannus	$0 (yhdyskäytäväpohjainen)	$1,20/laitteisto

Tutkimus 12 eurooppalaisesta kaupungista osoitti, että LoRaWAN-verkot vähensivät vesihäviöitä 28 % verrattuna 4G-järjestelmiin kiitos katkamattoman ylätason viestinnän huippukäyttöaikoina.

Laajennettavuus ja kustannustehokkuus laajamittaisissa kaupunkien älymittarien käyttöönottoissa

10 000 LoRaWAN-mittarin asennus maksaa noin 70 prosenttia vähemmän verrattuna vastaaviin 4G-ratkaisuihin. Miksi? No, koska ei ole SIM-korttimaksuja huollettavana, ja tarve vähemmän tukiasemia vähentää merkittävästi infrastruktuurikustannuksia. Tätä teknologiaa vielä parantaa mukautuva siirtonopeus -ominaisuus. Kaupungit voivat asentaa noin viisi kertaa enemmän laitteita ilman, että nykyisiä yhdyskäytäväratkaisuja tarvitsee päivittää. Tällainen skaalautuvuus sopii erittäin hyvin kuntiin, jotka suunnittelevat asteittaista älykkään kaupungin toiminnan laajentamista. Älkäämme myöskään unohtako kunnossapitoa. Alan johtajat ovat havainneet, että näitä järjestelmiä tarvitaan ylläpitämään noin 22 prosenttia vähemmän kymmenen vuoden aikana verrattuna perinteisiin solujärjestelmiin. Säästöt johtuvat pääasiassa laitteiden kulumisesta ja säännöllisistä huoltotarkastuksista.

Maaseutu- ja eräsohjelmistot: LoRaWAN-verkko pois verkon ulkopuolella olevaan vedenvalvontaan ja tulvien ehkäisyyn

Vedenpinnan ja vedenlaadun seuranta maantieteellisesti haastavissa alueissa

LoRaWAN-vesimittarit toimivat erittäin hyvin vaikeapääsyisten säiliöiden ja vuoristovesijärjestelmien valvontaan, joissa tavallinen soluyhteys ei yksinkertaisesti riitä. Nämä laitteet kattavat noin 15–20 kilometriä maaseudulla, mikä tarkoittaa, että ne voivat seurata tärkeitä parametreja, kuten pH-tasoa, veden läpinäkyvyyttä ja virtausnopeutta putkissa, myös tiheän metsän tai jyrkkien mäkien ympäristössä. Niiden erottuvuuteen vaikuttaa myös kantama – yksi keskusyhdyskäytävä voi hoitaa satoja antureita, jotka on levitetty yli 50 neliömailin alueelle. Vesiyhtiöiden mukaan nämä älykkäät mittarit havaitsevat saastumisongelmat noin 40 prosenttia nopeammin verrattuna vanhoihin manuaalisiin testausmenetelmiin. Tällainen nopeusero on erittäin merkityksellinen julkisen vesihuollon kanssa toimittaessa.

Aalto-ongelman hallinta hajautettujen LoRaWAN-anturiverkkojen avulla

Toteuttaessa LoRaWAN-myrskyanturit joenrantojen ja patojen varrella mahdollistaa ennakoivan mallinnuksen, jonka tarkkuus oli 92 % vuoden 2023 kenttäkokeissa. Verkot, jotka kattavat 15 mailin vesialueita, lähettävät veden nopeus- ja tason tiedot joka 15. minuutti, mikä käynnistää varoituksia 6–8 tuntia ennen kriittisiä raja-arvoja. Tämä yksityiskohtainen näkyvyys auttoi vähentämään tulviin liittyviä infrastruktuurivahinkojen kustannuksia 740 000 dollaria kohti tapahtumaa.

Autonominen toiminta verkkoalueiden ulkopuolisissa sijainneissa ilman luotettavaa solukkopeitettä

Aurinkoenergialla toimivat LoRaWAN-mittarit kestävät 18 kuukautta lähes kahteen ja puoleen vuoteen ennen kuin niitä tarvitsee huoltaa, erityisesti kovissa ympäristöissä, kuten aavikoilla tai tundralla. Tämä on itse asiassa noin nelinkertainen kesto verrattuna perinteisiin 4G-vesimittareihin, jotka riippuvat solukkoverkoista. Näillä mittareilla on älykäs mukautuva tiedonsiirtosuunnittelu, joka onnistuu lähettämään pieniä 12 tavun paketteja läpi paksun sumun tai voimakkaan lumisateen suurimman osan ajasta – onnistumisprosentti on noin 99 %. Melko vaikuttavaa, ottaen huomioon, kuinka tärkeää luotettavuus on jäätiköiden sulamismallien muutosten jatkuvassa seurannassa. Lisäksi järjestelmään sisältyvien virransäästötilojen ansiosta nämä laitteet säilyvät käytössä kentällä yli kymmeneksi vuodeksi. Onkin täysin järkevää, koska moniin syrjäseuduille ei yksinkertaisesti ole saatavilla sähköverkkoa lainkaan.

Skaalautuvien ja yhteistoimivien vesirakenteiden tulevaisuudensuuntautuva LoRaWAN-verkkojen suunnittelu

Verkon suunnittelustrategiat kattavuuden maksimoimiseksi ja häiriöiden vähentämiseksi

Oikea verkkoarkkitehtuuri alussa on erittäin tärkeää LoRaWAN-vesimittausjärjestelmille, jotka toimivat erilaisissa maastoissa. Vuonna 2025 julkaistun RCR Wireless -tutkimuksen mukaan yhdyskuntaverkon porttien sijoittaminen älykkäisiin sijainteihin voi parantaa signaalipeittoa noin 35 % kaupunkikanavien kaltaisissa haastavissa ympäristöissä, samalla kun pakettikollisiot vähenevät. Häiriöongelmiin teollisuuslaitteiden tai muiden IoT-laitteiden läheisyydessä voidaan puuttua useilla eri menetelmillä. Operaattorit käyttävät usein esimerkiksi Fresnel-alueen laskentaa ja mukautuvia siirtotason asetuksia signaalin puhdistamiseen. Monikerroksisissa rakennuksissa useampien porttien lisääminen on järkevää, ja monet yritykset käyttävät myös FHSS-teknologiaa, joka auttaa ylläpitämään hyvää suorituskykyä langattoman hälytyksen keskellä.

Integraatio pilvianalytiikkaan ennakoivan kunnossapidon ja vuodon havaitsemiseen

LoRaWANin kahdenvälinen viestintäominaisuus lähettää reaaliaikaista tietoa suoraan pilvipalvelimiin, joissa älykkäät algoritmit analysoivat esimerkiksi veden virtausta, painemuutoksia ja epätavallisia kulutusmalleja. Kuivilla alueilla toimivat vesiyhtiöt raportoivat noin 22 prosentin vähennyksessä hukkaan menevässä vedessä, koska nämä järjestelmät havaitsevat putkien vuodot jo 15 minuutissa. Kun jotain menee pieleen, automaattiset ilmoitukset käynnistävät korjausprosessin, jolloin asentajat voivat korjata ongelmat huomattavasti nopeammin kuin ennen, jolloin korjaukset kestivät useita päiviä verrattuna nykyiseen muutamaan tuntiin.

Kustannus-hyötyanalyysi: LoRaWAN verrattuna muihin LPWAN-teknologioihin hyötyverkkojen toteutuksissa

Vedenmittarit, jotka käyttävät 4G-yhteyksiä, sisältävät kalliita kuukausimaksuja, jotka vaihtelevat 3–8 dollaria laitetta kohti, ja nämä kulut kasautuvat ajan myötä. Toisaalta LoRaWAN toimii ilmaisilla taajuusalueilla, mikä vähentää kokonaisomistuskustannuksia noin 60 %:lla viiden vuoden aikana, kun teknologiaa otetaan käyttöön laajassa mittakaavassa useissa sijainneissa. Vertailtaessa NB-IoT-vaihtoehtoja, LoRaWAN-yhdyskäytävät pystyvät käsittelemään noin nelinkertainen määrä laitteita samalla alueella, mikä tekee niistä huomattavasti edullisempia erityisesti syrjäisillä alueilla, joilla infrastruktuuri on harvaa. Jotkin yritykset yhdistävät nyt LoRaWAN-teknologiaa verkottuviin ratkaisuihin, kuten MIOTYyn, luoden hybridijärjestelmiä, jotka toimivat paremmin haastavissa maisemissa, joissa signaalit muuten saattaisivat pettyä kaikkien kohteiden luotettavaan kattavuuteen.

Varmistetaan yhteentoimivuus ja pitkän aikavälin yhteensopivuus älykkäissä hyötyjärjestelmissä

LoRa Alliance -ohjeiden noudattaminen tekee vanhojen SCADA-järjestelmien kanssa yhdistämisen paljon helpommaksi samalla kun se toimii hyvin myös uusien älykkäiden sähköverkkojen kanssa. Useimmat energiayhtiöt vaativat nykyään AES-128-salausta sekä OTAA-aktivoinnin jokaiselle käyttöönotettavalle laitteelle. Tämä auttaa suojaamaan verkkojaan aina muuttuvia kyberuhkia vastaan, jotka jatkuvasti ilmaantuvat. Avoin API -rakennetta käyttämällä eri järjestelmät voivat viestiä keskenään alustojen yli. Olemme nähneet tämän toimivan erityisen hyvin, kun vedenpinnan seurantalaitteet yhdistettiin kaupungin laskutusjärjestelmiin viime vuoden suurten myrskyjen aikana.

UKK

Mikä LoRaWAN-teknologia on?

LoRaWAN on matalan virrankulutuksen laajakaistaverkko (LPWAN) -protokolla, joka tarjoaa pitkän kantaman langattoman tiedonsiirron mahdollisuuden, mikä sopii erinomaisesti IoT-sovelluksiin, kuten vesimittareihin.

Miten LoRaWAN vertautuu 4G:hen signaalin läpitunkevuudessa?

LoRaWAN tarjoaa paremman signaalin läpitunkevuuden, erityisesti kaupunkiympäristöissä, missä sen suorituskyky on 15 dB parempi kellareissa verrattuna 4G:hen, joka usein vaatii toistimien käyttöä.

Onko LoRaWAN-verkot kustannustehokkaita?

Kyllä, LoRaWAN-verkot ovat kustannustehokkaita, koska niissä ei ole kuukausittaisia tietoliikennekustannuksia, kun ne perustuvat yhdyskäytävään, ja niissä saavutetaan tyypillisesti säästöjä jopa 68 % huoltokustannuksissa verrattuna perinteisiin soluratkaisuihin.

Kuinka LoRaWAN parantaa vedenhallintaa?

LoRaWAN parantaa vedenhallintaa reaaliaikaisen seurannan, parantuneen skaalautuvuuden ja tehokkaan resurssien käytön kautta verrattuna muihin teknologioihin, kuten 4G:hen.

Voiko LoRaWANia käyttää syrjäseuduilla?

LoRaWAN soveltuu hyvin syrjäseuduille, tarjoaa merkittävää kattavuutta, 18 kuukauden – 2,5 vuoden aurinkoenergialla toimivan mittarin käyttöiän ja luotettavan toiminnan ilman verkkovirtaa.