Ինչպե՞ս ընտրել LoRaWAN ջրի մետրեր քաղաքային ջրամատակարարման ցանցերի համար:

LoRaWAN ջրի մատրացների քաղաքային տեղադրման մարտահրավերներ

Ռադիոհաճախավորության թուլացումը կրիտիկական խոչընդոտներ է ստեղծում LoRaWAN ջրի մատրացների տեղադրման համար խիտ քաղաքային շրջաններում: Ենթագետնյա ենթակառուցվածքերը՝ ներառյալ խցերը, փականների տակի տարածքները և կոշտ երկաթի խողովակների ցանցերը, կտրուկ վատթարացնում են ՌՉ ազդանշանները: Մետաղական խողովակները արտացոլում են ռադիոալիքները, իսկ բետոնը և հողը կլանում են դրանք, ստեղծելով աննահաղթելի կապի խոչընդոտներ:

Փորձային փաթեթների կորուստ՝ 42–67% ստորգետնյա ենթակառուցվածքներում (IEEE IoT Journal, 2023)

Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ ստորգետնյա տեղադրված ջրի հաշվիչները հուսալի չեն աշխատում: 2023 թվականին IEEE IoT Journal-ում հրապարակված հետազոտությունն ապացուցեց, որ քաղաքային պայմաններում փորձարկման ընթացքում տվյալների 42-ից 67 տոկոսը կորցվում է, հատկապես այն դեպքերում, երբ հաշվիչները տեղադրված են բետոնե փականների տուփերում կամ շենքերի ստորգետնյա հարկերում՝ մոտ կոմունալ սարքավորումների: Այս անհուսալիության անցքերը խոչընդոտում են ճիշտ կեղծ հորդալույսի հայտնաբերմանը, սխալներ են առաջացնում հաճախորդների հաշիվներում և հանգեցնում են սխալ զգուշացումների, քանի որ ազդանշանները հաճախ ընդհատվում են: Ուստի անհրաժեշտ են ավելի լավ միջոցներ ազդանշանի հաղորդման համար, որպեսզի այս համակարգերը ճիշտ աշխատեն՝ անկախ շրջապատող կառույցների խոչընդոտներից:

Տեխնիկական համապատասխանություն՝ LoRaWAN ջրի հաշվիչների սպեցիֆիկացիաների օպտիմալացում քաղաքային միջավայրերի համար

Կապի բյուջեի կարգավորում՝ ալեհավաքի եկամուտ, տարածման գործակից և TX ուժի փոխադարձ փոխզիջումներ ստորգետնյա տեղակայման համար

ԼոռաՎԱՆ ջրի չափիչների օպտիմալացումը քաղաքային ենթակառուցվածքների համար պահանջում է ճշգրիտ կապի բյուջեի կարգավորում՝ ազդանշանի թուլացման խնդիրները հաղթահարելու համար մատույցներում և կոմունալ թունելներում նման դժվարին միջավայրերում։ Երեք կարևորագույն պարամետրեր պահանջում են զգողորեն հավասարակշռում.

• Անտենայի շահույթ (սովորաբար 2–5 դԲի) պետք է ավելանա՝ առանց գերազանցելու չափիչի կազմության ֆիզիկական չափսերը
• Տարածման գործակից (SF7–SF12) պետք է դինամիկորեն մասշտաբվի՝ ավելի բարձր արժեքները երկարացնում են շառավիղը, սակայն նվազեցնում են տվյալների տարբերակման արագությունն ու մարտկոցի կյանքը
• Փոխանցման ուժ պահանջում է տարածաշրջանային կալիբրացում +14 դԲմ (ԱՄՆ) և +20 դԲմ (Եվրոպա) սահմաններում՝ առավելագույնի հասցնելով թափանցման ունակությունը հողի և բետոնի միջով՝ համապատասխանելով կանոնակարգային սահմանափակումներին

Քաղաքային տեղադրումների փաստացի տվյալների վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ անտենայի խթանման շահույթը 3 դԲ-ով բարձրացնելը իրականում կարող է բարելավել փաթեթների ընդունման տոկոսը 18-ից 22 տոկոսով հին պողպատե խողովակների համակարգերում: Միևնույն ժամանակ, հարմարվող տարածման գործոնի փոխանցման դեպքում փաթեթների կորուստը կտրուկ նվազում է՝ 67%-ից իջնելով 15%-ից ցածր՝ փականների տակ: Սակայն այստեղ կա մի բան, որին արժե ուշադրություն դարձնել: Փոխանցման ուժի +3 դԲմ-ով ավելացումը վերջնականապես կրճատում է բատարեային կյանքը մոտ ութ ամսով, ինչը մեծ նշանակություն ունի այն մետրերի համար, որոնք աշխատում են բատարեաների վրա: Ամենահաջող նախագծերը հայտնաբերել են այս խնդրի շուրջ անցուղիներ կանխատեսող ճանապարհային կորստի մոդելավորման միջոցով: Նրանք հիմնականում նախօրոք որոշում են, թե ինչ կարգավորումներն են ամենալավը՝ կախված նրանից, թե որքան խորն է տեղադրված սարքը և շրջապատող ինչ տեսակի նյութերն են: Այս մոտեցումը թույլ է տալիս հավաքել 90%-ից ավել հաջող վերբեռնումներ նույնիսկ հին քաղաքային շրջաններում, որտեղ անիմաստ է եղել անլար կապի մասին մտածել:

Բացահայտված իրականացում՝ Class B LoRaWAN ջրի հաշվիչներով ժառանգական ցանցերի վերակազմակերպում

Բարսելոնայի դեպքի ուսումնասիրություն՝ GIS-ով սահմանված ենթակառուցվածքների քարտեզագրում և հողի հաղորդականության վերլուծություն

Երբ խոսքը հին ջրային ցանցերի մոդեռնացման մասին է, Բարսելոնան առաջնորդ դարձավ՝ իր ամբողջ համակարգում ներդնելով Class B LoRaWAN ջրի հաշվիչներ: Նրանք սկսեցին մանրամասն GIS քարտեզագրմամբ, որն ընդգրկում էր մոտ 1,200 կիլոմետր երկարությամբ ստորգետնյա խողովակներ: Թվային կրկնօրինակի ռազմավարությունը միավորեց հողի հաղորդակցության և ազդանշանների շենքեր թափանցելու մասին տեղեկատվությունը, որը օգնեց նրանց հայտնաբերել 57 խնդրահարույց հատված, որտեղ խողովակների դարանակալումը և ստորգետնյա հարկերը խանգարում էին ազդանշանի ուժգնությանը: Ինժեներները ուսումնասիրեցին էլեկտրամագնիսական հատկությունները տարբեր տիպի հողաշերտերի վրա և գտան ամենալավ վայրերը դարպասները տեղադրելու բնակելի շենքերի մոտ, սակայն խուսափեցին այն տեղերից, որտեղ առկա էին մետաղական մութացման խնդիրներ: Ուսումնասիրությունները ցույց տվեցին, որ կավի բարձր պարունակությամբ տարածքներում ազդանշանի տիրույթը կրճատվում էր գրեթե 40%-ով, ուստի հարկավոր էր հաճախադեպությունները կարգավորել տեղական պայմաններին համապատասխան: Տեղադրումից առաջ այս մանրամասն պլանավորումը երաշխավորեց, որ հաշվիչները ճիշտ են տեղադրվել, ինչը նվազեցրեց փաթեթների կորուստը սովորական 67%-ից, ինչը տեսական է այն ցանցերի համար, որոնք չեն օգտագործում նման օպտիմալացում:

Արդյունքները՝ 91% վերբեռնման հաջողություն շահավետ գոտիների խտացման և ճկուն տվյալների տարածման (ADR) շնորհիվ

Երբ Բարսելոնայում ընդունվեց ջրի հաշվիչների GIS-ի վրա հիմնված տեղակայման պլան, արդյունքները գերազանց էին՝ 15,000 տեղադրված LoRaWAN սարքերի 91%-ի համար հաջող առաքումներ, որը գրեթե երկու անգամ ավելի շատ էր, քան փորձարկման փուլում: Ինչն էր դա հնարավոր դարձրել? Նրանք ավելացրեցին ավելի շատ դարպասներ այն տարածքներում, որտեղ ազդանշանները խնդիրներ էին առաջացնում, և այդպիսով համարների ծածկույթը մեծացրին գրեթե չորս անգամ: Միաժամանակ նրանք ներդրեցին ինտելեկտուալ ալգորիթմներ, որոնք կարգավորում էին տվյալների տեմպերը՝ կախված տվյալ պահին ազդանշանի իրական պայմաններից: Համակարգը ավելացնում էր հաղորդակցման ուժը, երբ միջամտությունները շատ էին, սակայն միևնույն ժամանակ պահում էր մարտկոցների աշխատանքը մոտ տասը տարի շնորհիվ 99% արդյունավետ քնարանային ցիկլների: Բոլոր այս բարելավումները նշանակում էին կրկնվող տվյալների փորձերի նվազում (76%-ով) և շատ ավելի լավ արտահոսքի հայտնաբերման ճշգրտություն՝ մոտ 15 մետր հեռավորության վրա: Տեղական իշխանությունները զեկուցեցին, որ տեղադրումից հետո միայն մեկ հաշվետվության շրջանում քաղաքը 23%-ով պակաս ջրի կորուստ ունեցավ, ինչը ապացուցեց, որ Class B գործառույթները լավ են աշխատում նույնիսկ կարևոր ջրային համակարգերի համար:

Ապագայի համար պատրաստ ծածկույթ. Հիբրիդային տոպոլոգիաներ LoRaWAN ջրի հաշվիչների ցանցերի համար

Ցանցի օգնությամբ ռելեներ բարձրահարկ բնակելի գոտիներում՝ շենքերի թափանցման կորուստը հաղթահարելու համար

Շենքերի միջով սիգնալի կորուստը շարունակում է լինել ԼոռաՎԱՆ ջրի հաշվիչների համար խիտ քաղաքային շրջաններում առաջացող խոշոր խնդիր: Բետոնե պատերը և պողպատե կառույցները կարող են ազդակի հզորությունը 20-ից 40 դեցիբելով նվազեցնել: Ուստի որոշ ընկերություններ վերելակների համար նախատեսված հորերում կամ կոմունալ տարածքներում ցանցային ռելեներ են տեղադրում: Այդ ռելեները կրկնարտարտում են ազդակը՝ առաջացնելով անմիջական ազդակը խոչընդոտող խոչընդոտների շուրջ բազմաթիվ ճանապարհներ: Երբ հաշվիչները տեղադրված են շենքի խորքում, օրինակ՝ խորհուղու մեխանիկական սենյակներում կամ հաստ պատերի հետևում, ռելեները ընդունում են նրանց թույլ ազդակները և վերափոխում ավելի ուժեղ ազդակներ: Այս կառուցվածքի շնորհիվ պահանջվում է ավելի քիչ արժեքավոր դարպասներ և բարձր շենքերում կորած տվյալների փաթեթները կրճատվում են մոտ 70%: Շատ տեղադրողներ նկատում են, որ ռելեները յուրաքանչյուր երեքից հինգ հարկում տեղադրելը ամենաարդյունավետն է, երբ հաշվի է առնվում ռադիոալիքների վարքը տարբեր տեսակի շինարարության դեպքում: Ավելին, քանի որ ցանցային ցանցերը կարող են ավտոմատ կերպով վերաուղղել տրաֆիկը, եթե ցանցի մի մասը ձախողվի, սպասարկման թիմերը պետք չէ մտահոգվեն սպասարկման ընդհատումների համար այն հաշվիչներից, որոնք տեղադրված են դժվարամատչելի տեղերում, առանց լրացուցիչ գումար ծախսելու սարքավորումների վրա:

ԼոռաՎԱՆ ջրի հաշվիչների տեղադրման համար գործնական ընտրանքի շրջանակ համայնքների համար

Քայլ 1. Ռադիոհաճախադարձության հանդիսարանի հետազոտություն՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային խողովակներին մուտքի զոնդեր և քաղաքային ճանապարհի կորստի մոդելավորում

Ճիշտ RF կայանի հետազոտությունը հիմք է հանդիսանում LoRaWAN ջրի մետրերի տեղադրման համար բարդ քաղաքային պայմաններում: ՈՒլտրաձայնային սարքերի օգտագործումը խողովակների վրա թույլ է տալիս ինժեներներին տեսնել, թե ինչ է տեղի ունենում հողի տակ՝ առանց որևէ բան փորելու: Այս գործիքները հայտնաբերում են այն առարկաները, որոնք խոչընդոտում են սիգնալներին, ինչպիսիք են հին խողովակները կամ հարուստացված բետոնե տուփերը, որոնց մասին մենք բոլորս էլ լավ գիտենք: Նույն ժամանակ ճանապարհի կորստի մոդելները օգնում են հասկանալ, թե որքան է թուլանում LoRaWAN սիգնալները՝ անցնելով բարձրահարկ շենքերի միջով և իջնելով ստորգետնյա փականների սենյակներ: Մոդելը հաշվի է առնում տարբեր նյութեր և լանդշաֆտի առանձնահատկություններ: Երբ այս մեթոդները միասին են օգտագործվում, դրանք ցույց են տալիս, թե որտեղ են առկա խնդիրներ սիգնալի ուժի հետ կապված, հատկապես հիմնակների շրջանում, որտեղ փաթեթների կորուստը հաճախ գերազանցում է 30%-ը: Այս տեղեկությունը օգնում է որոշել, թե որտեղ տեղադրել շահագործման կետերը՝ հիմնվելով իրական տվյալների վրա, այլ ոչ թե ենթադրությունների: Քաղաքային աշխատակիցները գումար են խնայում, քանի որ նրանք կարող են լուծել հնարավոր կապի խնդիրները նախքան դրանք թանկարժեք խնդիրներ դառնան, շնորհիս մանրամասն քարտեզներին, որոնք ցույց են տալիս խոչընդոտները միլիմետրային ճշգրտությամբ, և սիմուլյացիաներին՝ սիգնալի թուլացման մասին:

FAQ բաժին

Որո՞նք են LoRaWAN ջրի մետրերի տեղադրման հիմնական մարտահարվածները քաղաքային շրջակա միջավայրում:

Խիտ քաղաքային շրջակա միջավայրում սիգնալի թուլացումը խնդիր է: Մետաղե խողովակները և ենթագետնյա ենթակառուցվածքները արձանագրում կամ կլանում են RF սիգնալները, ինչը ստեղծում է կապի խոչընդոտներ:

Ինչպե՞ս կարող է օպտիմալացվել LoRaWAN ջրի մետրերի համար կապի բյուջեն քաղաքներում:

Աղբյուրի ավելացման օգտակարությունը, տարածման գործակցի դինամիկ ճշգրտումը և հաղորդակցության ուժի տարածաշրջանային կարգավորումը ստվերային ներթափանցման բարելավման հիմնական ռազմավարություններն են քաղաքային պայմաններում:

Ինչ հաջողության է հասել Բարսելոնան LoRaWAN ջրի մետրերի տեղադրման ընթացքում:

GIS-ով ղեկավարվող տեղադրման ռազմավարությունը օգտագործելով՝ Բարսելոնան հասել է 91% առաջ փոխանցման հաջողության, ինչը պայմանավորված է դարպասների խտության ավելացմամբ և ադապտիվ տվյալների արագության ռազմավարություններով:

Ինչո՞ւ են ցանցային աջակցվող ռելեները կարևոր LoRaWAN ցանցերի համար

Ցանցային ռելեները բարձրադիր շենքերում սիգնալի կորուստը թողնելու հնարավորություն են տալիս՝ հանդես գալով որպես ռեփիտերներ, ստեղծելով այլընտրանքային ճանապարհներ արգելակված սիգնալների համար, ինչը նվազեցնում է լրացուցիչ դարպասների անհրաժեշտությունը:

RF հարթակի հետազոտությունները ինչպե՞ս օգնում են LoRaWAN-ի տեղադրման ընթացքում:

Ռադիոհաճախականության (RF) հարթակի հետազոտությունները՝ օգտագործելով այնպիսի գործիքներ, ինչպիսին են ուլտրաձայնային խողովակների մուտքի զонդերն ու քաղաքային ճանապարհային կորստի մոդելները, արդյունավետորեն նույնականացնում են սիգնալային խոչընդոտները, ինչը հեշտացնում է դարպասների ծրագրավորումն ու դիրքավորումը: