Kako povezati Lorawanove brojnike vode s gradskim vodnim mrežama?

Problemi u urbanom korištenju LoRaWAN-ovih mjerača vode

U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 2. Podzemna infrastruktura, uključujući podrume, komore za ventile i mreže cijevi od lite željeze, ozbiljno narušava RF signale. Metalne cijevi reflektuju radio valove, dok ih beton i zemlja apsorbiraju, stvarajući strašne barijere za povezivanje.

Empirski gubitak paketa: 4267% u podzemnoj infrastrukturi (IEEE IoT Journal, 2023)

Mjere vode postavljene ispod zemlje jednostavno ne rade pouzdano prema terenskim istraživanjima. Istraživanje objavljeno u IEEE IoT Journalu 2023. godine otkrilo je da se između 42 i 67 posto podataka izgubi tijekom testiranja u gradskim uvjetima, posebno kada su brojači smješteni unutar betonskih ventila ili u podrumima zgrada blizu opreme. Ove propuste u pouzdanosti stvarno ometaju stvari za točno otkrivanje curenja, uzrokuju probleme s računima kupaca, i dovode do svih vrsta lažnih alarma jer signali stalno padaju s vremena na vrijeme. Zato trebamo bolje načine za rukovanje prijenosom signala ako ovi sustavi rade ispravno unatoč svim preprekom iz okolnih struktura.

Tehničko usklađivanje: Optimizacija specifikacija LoRaWAN-ovih vodomjera za urbano okruženje

Prilagođivanje proračuna za povezivanje: Dobijanje antene, faktor širenja i kompromis TX snage za podzemno raspoređivanje

Optimizacija LoRaWAN-ovih mjerača za gradsku infrastrukturu zahtijeva precizne prilagodbe proračuna za povezivanje kako bi se prevazišlo smanjenje signala u izazovnim okruženjima kao što su podrumi i tuneli. Tri kritična parametra zahtijevaju pažljivu ravnotežu:

• Uvođenje antene (obično 25 dBi) mora se povećati bez prekoračenja ograničenja fizičke veličine kućišta brojača
• Razvojni faktor (SF7SF12) treba dinamički se skalairativiše vrijednosti SF-a proširuju opseg, ali smanjuju brzinu prenosa podataka i trajanje baterije
• Snaga prijenosa u slučaju da je u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, za određene vrste materijala potrebno je utvrditi određeni broj supstanci koje se upotrebljavaju za proizvodnju materijala.

Proučavanje podataka iz gradskih instalacija pokazuje da povećanje antennog povećanja za 3 dB može poboljšati stopu prijema paketa za 18 do 22 posto u starim cijevnim sustavima od lite željeze. U međuvremenu, prilikom korištenja adaptivnog pomicanja faktora širenja, gubitak paketa dramatično opada s oko 67% na manje od 15% unutar komora za ventile. Ali tu je i zamka vrijedna napomenuti. Povećanje snage prijenosa za samo +3 dBm završava smanjivanjem trajanja baterije za otprilike osam mjeseci, što je prilično velika stvar za sve one brojeve koji rade na baterijama. Većina uspješnih projekata pronašla je načine zaobilaska ovog problema kroz predviđanje tehnika modeliranja gubitka staze. Oni u osnovi unaprijed otkriju koje postavke najbolje funkcioniraju ovisno o tome koliko je nešto duboko postavljeno i kakvi materijali ga okružuju. Ovaj pristup pomaže da se preko 90% uspješnih uploadova postigne čak i u starijim urbanim područjima gdje stvari nikada nisu dizajnirane s bežičnom povezanosti u vidu.

U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 2.

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Kad je riječ o nadogradnji starih vodnih mreža, Barcelona je bila vodeća, primjenom LoRaWAN merača vode klase B u cijelom sustavu. Počeli su detaljnim GIS mapiranjem koji pokriva oko 1.200 kilometara podzemnih cijevi. Njihova digitalna strategija blizanaca okupila je informacije o provodljivosti tla i kako signali prodiru kroz zgrade, što im je pomoglo da otkriju 57 problematičnih mjesta gdje su cijevi od lite željeze i podrumi ometali snagu signala. Inženjeri su proučavali elektromagnetna svojstva različitih vrsta tla i pronašli najbolje mjesta za postavljanje vrata u blizini stambenih zgrada, ali su se klonili mjesta s problemima metalnih smetnji. Istraživanja su pokazala da su područja s puno gline smanjila signal za gotovo 40%, pa su morali prilagoditi frekvencije na temelju lokalnih uvjeta. Ovaj pažljiv planiranje prije instalacije osigurao je da su brojači postavljeni ispravno, smanjujući gubitak paketa od uobičajenih 67% koji se vide u mrežama bez takve optimizacije.

Rezultati: 91% uspjeha uplink-a putem gušćavanja vrata i adaptivne brzine prenosa podataka (ADR)

Kada je Barcelona pokrenula svoj plan za uvođenje GIS-a za mjerenje vode, vidjeli su impresivne rezultate - 91% uspješnih uzlaznih veza među svim 15.000 instaliranih LoRaWAN uređaja, što je gotovo dvostruko više nego što su dobili tijekom faze testiranja. Što je to omogućilo? Pa, dodali su više prolaznih vrata u područjima gdje je signala bori, povećanje gustoće pokrivenosti gotovo četiri puta više. Istodobno su implementirali pametne algoritme koji su prilagođivali kako su brzine prenosa podataka funkcionirale ovisno o stvarnim uvjetima signala u svakom trenutku. Sistem bi povećao snagu prijenosa kada je bilo puno smetnji, ali i dalje održavao baterije snažnim oko deset godina zahvaljujući tim 99% učinkovitim ciklusima spavanja. Sve su to poboljšanja značila manje ponovljenih pokušaja prikupljanja podataka (smanjenje za 76%) i mnogo bolju točnost otkrivanja curenja čak i na udaljenosti od oko 15 metara. Lokalne vlasti izvijestile su da je u samo jednom razdoblju naplate nakon instalacije grad uštedio 23% manje vode nego prije, što dokazuje da operacije klase B dobro funkcioniraju čak i za kritične vodne sustave.

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

Gubitak signala kroz zgrade i dalje je veliki problem za LoRaWAN brojnike vode u gusto naseljenim gradskim područjima. Betonski zidovi i čelični okviri mogu stvarno smanjiti snagu prijenosa za bilo gdje od 20 do 40 decibela. Zato neke tvrtke instaliraju mrežne releje na mjestima poput osovina dizala ili utičnih podnožja. Ovi reljevi djeluju kao repetitori, stvarajući više puteva oko prepreka koje blokiraju direktne signale. Kada su brojači duboko unutar zgrada, recimo u podrumskim mehaničkim sobama ili iza debela zida, relejni čvorovi uzimaju njihove slabe signale i šalju ih natrag jače. Ova postavka znači da ne trebamo toliko skupih prolaznih vrata i smanjuje gubitak paketa podataka za otprilike 70% u visokim zgradama. Većina instalatora smatra da relaji s razmakom između tri do pet katova najbolje funkcioniraju kada uzimaju u obzir kako se radio valovi zapravo ponašaju u različitim vrstama građevina. Osim toga, budući da mrežne mreže mogu automatski preusmjeriti promet ako jedan dio ne uspije, timovi za održavanje ne moraju brinuti o prekidu usluge od brojača zaglavljenih u teškim mjestima, sve bez trošenja dodatnih novca na hardver.

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

U slučaju da se radi o ispitivanju radioloških područja, radiološki sustav može se koristiti za ispitivanje radioloških područja.

U slučaju da se u kompleksnim gradskim područjima instaliraju LoRaWAN-omjeri za vodu, temelj je odgovarajuće istraživanje RF lokacije. Ultrasonični uređaji na cijevima omogućuju inženjerima da vide što se događa ispod zemlje bez da išta iskopaju. Ovi alati otkrivaju stvari koje blokiraju signale kao što su stare cijevi od lite željeze ili te armirane betonske kutije koje svi dobro poznajemo. Istodobno, modeli gubitka putanja pomažu shvatiti koliko LoRaWAN signali slabe dok putuju kroz visoke zgrade i dolje u podzemne ventile. U modelu se uzimaju u obzir različiti materijali i karakteristike krajolika. Kada se kombiniraju, ove metode pokazuju točno gdje postoje problemi s snagom signala, posebno oko podruma gdje gubitak paketa često prelazi 30%. Ove informacije pomažu odlučiti gdje staviti vrata na temelju stvarnih podataka umjesto nagađanja. Gradski radnici tako štede novac jer mogu riješiti potencijalne probleme s vezama prije nego što postanu skupe glavobolje, zahvaljujući detaljnim mapama koje prikazuju prepreke na milimetarnoj točnosti i simulacijama o slabljenju signala.

FAQ odjeljak

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Smanjenje signala značajan je izazov u gustoćama gradskog okoliša. Činjenice kao što su metalne cijevi i podzemna infrastruktura odražavaju ili apsorbiraju RF signale, stvarajući prepreke za povezivanje.

Kako se može optimizirati proračun za povezivanje za LoRaWAN brojače vode u gradovima?

Optimizacija dobića antene, dinamično podešavanje faktora širenja i kalibracija prijenosne snage regije-posebno su ključne strategije za poboljšanje prodiranja signala u urbanim uvjetima.

Koje su uspjehe ostvarila Barcelona s njihovom implementacijom LoRaWAN-a?

U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 2.

Zašto su mrežni relejovi važni za LoRaWAN mreže?

Mesh releji pomažu zaobilaziti gubitak signala u visokim zgradama djelujući kao ponovitelji, stvarajući alternativne puteve za blokirane signale, čime se smanjuje potreba za dodatnim ulazima.

Kako radiološka istraživanja mjesta pomažu u instalaciji LoRaWANA?

RF istraživanja mjesta, koristeći alate poput ultrazvučnih sonda za pristup cijevi i modela gubitka putanja u gradovima, učinkovito identificiraju barijere signala, što olakšava planiranje i strateško pozicioniranje kapija.