LoRaWAN су санауыштарын қалалық су желілеріне қалай сәйкестендіруге болады?

LoRaWAN Су Санауыштарының Қалалық Орнатуына Арналған Қиындықтар

Сигналдың әлсіреуі тығыз қалалық аймақтарда LoRaWAN су санауыштарын орнатуға қатер төндіреді. Кәрзеңке, клапан камералары және шойын құбыр желілері сияқты жер астындағы инфрақұрылым радиожиілікті сигналдарды қатты нашарлатады. Металл құбырлар радиотолқындарды шағылдырады, ал бетон мен топырақ оларды жұтады, бұл байланысқа қатты кедергі жасайды.

Тәжірибелік пакет жоғалту: жер астындағы инфрақұрылымда 42–67% (IEEE IoT Journal, 2023)

Жер астына орнатылған су санауыштары өзін-өзі сенімді көрсетпейді, бұл өрістегі зерттеулермен дәлелденді. 2023 жылы IEEE IoT Journal-да жарияланған зерттеуде метрдің бетонды су крандарының қораптары ішінде немесе ғимараттардың жер астындағы бөлімдеріндегі коммуналдық жабдықтар маңында орналасқан кезде, қалалық ортада тестілеу кезінде деректердің 42-ден 67 пайызына дейін жоғалатыны анықталды. Сенімділіктің мұндай саңылаулары нақты сорғыны анықтауға кедергі келтіреді, тұтынушылардың есептеріне қатысты мәселелер туғызады және сигналдың кейбір уақыт сайын үзілуіне байланысты жиі қате тревожные шығады. Сондықтан қоршаған құрылыстардан туындайтын барлық кедергілерге қарамастан жүйелердің дұрыс жұмыс істеуі үшін сигналдарды таратуды басқарудың жақсы әдістері қажет.

Техникалық сәйкестендіру: Қалалық орталар үшін LoRaWAN су санауыштарының техникалық сипаттамаларын оптимизациялау

Байланыс бюджетін реттеу: жер астына орнату үшін антенна күшейтуі, тарату коэффициенті және TX қуаты арасындағы теңгерім

ЛораВАН су санауыштарын қалалық инфрақұрылым үшін оптимизациялау кезінде басейндер мен коммуналдық тоннельдер сияқты қиын орталардағы сигналдың нашарлауын жеңу үшін дәл байланыс бюджетін реттеуді талап етеді. Үш маңызды параметрді мұқият теңестіру қажет:

• Антена жетімділігі (әдетте 2–5 дБи) метрлердің физикалық өлшем шектеулерін асырмастан өсуі керек
• Тарату факторы (SF7–SF12) диапазоны динамикалық масштабталуы керек — жоғары SF мәндері радиусын ұзартады, бірақ деректер жылдамдығын және батарея қызмет ету мерзімін төмендетеді
• Тарату қуаты топырақ пен темірбетон арқылы өтуге максималды ықпал ету және регламенттік шектерге бағыну үшін аймаққа байланысты +14 дБм (ЕО) мен +20 дБм (АҚШ) арасында калибрлеу қажет

Қалалық орнатулардың нақты деректерін талдау көне шойын құбырлар жүйесінде антенна күшейтуін 3 дБ-ге арттыру пакеттерді қабылдау деңгейін 18-22 пайызға жақсартатынын көрсетеді. Ал адаптивті тарату коэффициентін ауыстыру кезінде клапан камераларында пакеттерді жоғалту 67% шамасынан 15%-дан төмен түседі. Бірақ мұнда ескерілуі қажет бір қиыншылық бар. Тарату қуатын +3 дБм-ге ғана арттыру батареямен жұмыс істейтін санауыштар үшін батарея қызмет ету мерзімін шамамен сегіз айға қысқартады, бұл батареямен жұмыс істейтін құрылғылар үшін үлкен маңызы бар. Ең сәтті жобалар бұл мәселеге болжамды тракт бойынша қуат ықшамдалуын модельдеу әдістері арқылы шешім тауып отыр. Олар нысананың қандай тереңдікте орнатылғанына және қандай материалдармен қоршалғанына байланысты алдын ала қандай параметрлердің ең жақсы нәтиже беретінін анықтайды. Бұл тәсіл қала желілерінің ескі аудандарында, ондағы инфрақұрылым бастапқыда сымсыз байланысқа есептелмеген жерлерде 90%-дан астам сәтті жүктемелер алуға мүмкіндік береді.

Дәлелденген іске асыру: Class B LoRaWAN су санағыштарын көне желілерге орнату

Барселона бойынша зерттеу жағдайы: GIS негізіндегі инфрақұрылымды карталау және топырақ өткізгіштігін талдау

Ескі су басқару жүйелерін жаңарту туралы болғанда, Барселона бүкіл жүйесіне Class B LoRaWAN су санауыштарын енгізу арқылы алдыңғы қатарға шықты. Олар жер астындағы шамамен 1200 километрлік құбырларды қамтитын GIS-ке негізделген нақты карталау жұмысынан бастады. Цифрлық егіз стратегиясы топырақ өткізгіштігі мен сигналдардың ғимараттарға тереңдігі туралы ақпаратты біріктірді, бұл шойын құбырлар мен подвалдар сигнал күшін нашарлатып жатқан 57 проблемалық аймақты анықтауға көмектесті. Инженерлер әртүрлі топырақ қабаттарының электромагниттік қасиеттерін зерттеп, панельді үйлерге жақын, бірақ металдардың интерференциясы бар аймақтардан алыс орналасқан шлюздерді орнату үшін ең тиімді орындарды тапты. Зерттеулер сазды топырақтар бар аймақтарда сигналдың қамту аймағы шамамен 40%-ға дейін төмендейтінін көрсетті, сондықтан олар жиіліктерді жергілікті жағдайға байланысты түзетулер енгізді. Монтаждың алдында жасалған мұндай ұқыпты жоспарлау санауыштардың дұрыс орнатылуын қамтамасыз етті және оптимизацияланбаған желілерде әдетте кездесетін 67% пакет жоғалту деңгейін төмендетті.

Нәтижелер: шлюз тығыздану және ықгайластырылған деректер жылдамдығы (ADR) арқылы 91% жоғарғы желіде табыстылық

Барселона су санағыштарын орнатудың GIS негізіндегі жоспарын енгізген кезде, олар әлі де екі еседей төмен болған тестілеу кезеңіндегі нәтижелерге қарағанда, орнатылған барлық 15 000 LoRaWAN құрылғысы бойынша 91% сәтті аплинкті бақылады. Бұл ненің арқасында мүмкін болды? Нәтижесінде, сигналдар нашар таратылған аймақтарға одан да көп шлюздер қосылды, жабылу тығыздығы төрт есе жуық артты. Сол уақытта олар нақты сигнал жағдайына қарай деректер жылдамдығының қалай жұмыс істейтінін реттейтін әдемі алгоритмдерді енгізді. Жүйе интерференция көп болған кезде тарату күшін арттырды, бірақ 99% тиімді ұйқы циклдері арқасында батареялар шамамен он жыл бойы жақсы жұмыс істеді. Бұл барлық жақсартулар деректерді қайталап жіберуді азайтты (76% -ға дейін) және 15 метрдей қашықтықтағы ақаулықтарды анықтау дәлдігін анағұрлым жақсартты. Жергілікті билік органдары орнатылғаннан кейінгі тек бір есептік кезеңде қалада су жоғалту алдындағыдан 23% аз болғанын хабарлады, бұл Class B операцияларын критикалық су жүйелері үшін де жақсы жұмыс істейтінін көрсетеді.

Болашаққа дайын қамту: Сенімді LoRaWAN су санағыштар желілері үшін гибридті топологиялар

Ғимараттардың ішіне таралу шығынын жеңу үшін көпқабатты тұрғын аймақтарда торлы жәрдемші реле

Тығыз қалалық аймақтарда LoRaWAN су санауыштары үшін ғимараттар арқылы сигналды жоғалту әлі күнге дейін негізгі мәселе болып табылады. Бетон қабырғалар мен болаттан жасалған конструкциялар трансляция күшін 20-ден 40 децибелге дейін төмендетуі мүмкін. Сондықтан кейбір компаниялар лифт ұяларында немесе инженерлік құбырларда торлы ретрансляторлар орнатуда. Бұл ретрансляторлар тікелей сигналдардың жолын бұғаттайтын кедергілердің айналасында бірнеше жол ашатын қайта жібергіш ретінде жұмыс істейді. Егер санауыштар ғимараттың ішіне, мысалы, жер астындағы механикалық бөлмелерге немесе қалың қабырғалардың артына орнатылса, ретранслятор түйіндері олардың әлсіз сигналдарын қабылдап, күштірек шығарып жібереді. Мұндай орнату бізге қымбат бағалы шлюздардың көп санын қажет етпейді және биік ғимараттарда деректер пакеттерінің жоғалуын шамамен 70%-ға дейін азайтады. Көбінесе орнатушылар радиотолқындардың әртүрлі құрылыс түрлерінде қалай таралатынын ескере отырып, ретрансляторларды әр үштен бес қабат сайын орнатудың ең тиімді екенін байқайды. Сонымен қатар, торлы желілердің желінің бір бөлігі істен шыққан кезде автоматты түрде трафикті қайта бағыттай алуы мүмкіндігіне байланысты техникалық қызмет көрсету тобы қол жетпейтін жерлерге қойылған санауыштардан туындайтын қызмет көрсетудің үзілуіне қосымша құрылғыларға ақша жұмсамай-ақ қатпарсыз қарауы мүмкін.

Муниципалдық LoRaWAN су санағыштарын орнату үшін іске асырылатын таңдау негізі

1-қадам: ультрадыбыстық құбырға қол жеткізу зондтары мен қалалық жол-жіберіс моделін қолданып РРЛ жергілікті зерттеу

Қиын қалалық ортада LoRaWAN су санауыштарын орнату кезінде дұрыс RF алаңының зерттеуі негіз болып табылады. Құбырларға ультрадыбыстық құрылғыларды қолдану инженерлерге жердің астындағыларды жерді қазбай-ақ көруге мүмкіндік береді. Бұл құралдар бізге жақсы таныс ескі шойын құбырлар мен темірбетондық қораптар сияқты сигналдарды бөгейтін заттарды анықтайды. Сол уақытта, жол шығыны моделдері LoRaWAN сигналдары биік ғимараттар арқылы және жер астындағы клапан бөлмелеріне түскен кезде қаншалықты нашарлайтынын анықтауға көмектеседі. Модель әртүрлі материалдар мен жер бедерінің ерекшеліктерін ескереді. Бірге алғанда, бұл әдістер пакет жоғалту жиі 30% асатын подвалдар маңында сигнал күшімен байланысты нақты қай жерде проблемалар барын көрсетеді. Бұл ақпарат шлюздерді шешім қабылдауда болжамға сүйенумен емес, нақты деректерге сүйеніп қай жерге орнату керектігін анықтауға көмектеседі. Қала қызметкерлері бұл жолмен ақша үнемдейді, себебі миллиметрлік дәлдікпен кедергілерді көрсететін детальді карта мен сигнал әлсіреуі туралы симуляциялар арқасында байланыс проблемалары туындамас бұрын оларды қымбатқа түспейінше шеше алады.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

ЛораВАН су санауыштарын қалалық ортада орнатудың негізгі қиыншылықтары қандай?

Тығыз қалалық ортада сигналдың әлсіреуі - маңызды қиыншылық. Металл құбырлар мен жер астындағы инфрақұрылым сияқты факторлар радиожиіліктік сигналдарды шағылдырады немесе сіңіреді, бұл байланыс кедергілерін тудырады.

Қалалардағы ЛораВАН су санауыштары үшін байланыс бюджетін қалай тиімдестіруге болады?

Антенна коэффициентін тиімдестіру, тарату коэффициентін динамикалық түрде реттеу және беру қуатын аймақтық деңгейде калибрлеу - қалалық ортада сигналдың тереңдей тарап кіруін жақсарту үшін маңызды стратегиялар.

Барселона өзінің ЛораВАН су санауыштарын орнату барысында қандай сәттілікке жетті?

ГИС-ге негізделген орнату стратегиясын енгізу арқылы Барселона шлюздердің тығыздығын арттыру және деректер жылдамдығын бейімдеу стратегиялары арқасында 91% аплинк сәттілік коэффициентіне жетті.

ЛораВАН желілері үшін торлы ретрансляторлар неге маңызды?

Тор реле жоғары ғимараттардағы сигнал жоғалуын қайта жібергіш ретінде әрекет етіп, блокталған сигналдар үшін альтернативті жолдар жасау арқылы өткізуіне көмектеседі, осылайша қосымша шлюздардың қажеттілігін азайтады.

RF локациялық зерттеулер LoRaWAN орнатуға қалай көмектеседі?

Ультрадыбыстық құбыр-қатынас датчиктері мен қалалық жол-жоғалту модельдері сияқты құралдарды қолданатын RF локациялық зерттеулер сигнал кедергілерін тиімді анықтайды және шлюздерді стратегиялық орналастыруды жоспарлауды жеңілдетеді.