LoRaWAN усны метрүүдийг хотын усны сүлжээтэй хэрхэн тааруулах вэ?

LoRaWAN усны тоолуур суурилуулахад гарч буй асуудлууд

Нягтарсан хиймэл нутаг дэвсгэрт LoRaWAN усны тоолуурыг суурилуулахад дохио сулрах нь ихээхэн саад болдог. Давхар, холбох цэг, ширэмэн хоолойн сүлжээ зэрэг газар доорх инфраструктурын шалтгаанаар радио дохио хүчтэй сулардаг. Ширэмэн хоолой радио долгионыг ойлгох бол бетон ба хөрс шингээдэг тул холбоотой холбогдох хүнд хэцүү байдлыг бий болгодог.

Туршлагын дүнгээр пакет алдагдал: газар доорх инфраструктурт 42–67% (IEEE IoT Journal, 2023)

Талбайн судалгаагаар газрын доор байрлуулсан усны тоолууртой холбоотой асуудал илэрсэн. 2023 онд IEEE IoT сэтгүүлд нийтэлсэн судалгаанд дүгнэснээр хотын орчинд туршилт явуулах үед 42-67 хувь нь мэдээлэл алдагдаж байна, ялангуяа тоолуурууд бетон хайрцган дахь краны хайрцаг эсвэл барилгын доод давхарт байрших үйлчилгээний тоног төхөөрөмжийн ойролцоо байрлах үед илүү ихээр алдагддаг. Найдвартай байдлын эдгээр зөрүү нь цоорлыг нарийн тодорхойлоход ихээхэн саад болох, хэрэглэгчийн нэхэмжлэх болон дохио тасралттай байх тусам олон тооны худал будлиантай сигнальд хүргэдэг. Ийм учраас эдгээр системүүд бүтцийн бүх саад бэрхшээлийг даван ажиллахын тулд дохио дамжуулах аргыг илүү сайжруулах шаардлагатай.

Техникийн нийцүүлэлт: Хотын орчинд LoRaWAN усны тоолуурын техникийн үзүүлэлтийг үр дүнтэй болгох

Холбоосын төсөв тохируулах: Газрын доор суурилуулахад антенны хүч, далайцуурах хүчин зүйл болон дамжуулах чадлын хоорондын тэнцвэр

ЛораВАН усны тоолууртой хамт хотын дэд бүтцийг үр дүнтэй ашиглахын тулд дохио сулардаг ойролцоох орчин болох цоколь, шугамын туннель зэрэг нөхцөлд дохионы түвшинг нарийвчлан тохируулах шаардлагатай. Гурван чухал параметрт анхаарч зохицуулах шаардлагатай:

• Антенны өсгөлт (ихэвчлэн 2–5 dBi) тоолуурын багцын физик хэмжээнээс хэтрэхгүйгээр нэмэгдэх ёстой
• Цацрагчийн фактор (SF7–SF12) утга нь динамик байдлаар өөрчлөгдөх ёстой — өндөр SF утга нь холбоосын хүрээг сунгавч мэдээллийн хурд болон баттерейн амьдралыг бууруулдаг
• Цацруулах цахилгаан эрчим хуулиар заагдсан хязгаарыг дагаж, почв ба бетон гэх мэт материалыг нэвтрэх чадварыг хамгийн их байлгахын тулд бүс нутгийн онцлогтоо тохируулан +14 dBm (Европ) ба +20 dBm (АНУ)-ийн хооронд настройка хийх шаардлагатай

Нийслэлийн суурилуулалтын бодит өгөгдлүүдийг судлахад антенны болон дамжууллын хүчийг 3 dB-р нэмэгдүүлэх нь тэр зэвсгийн хуучин хоолойн системүүд доторх пакет хүлээн авах үзүүлэлтийг 18-22 хувь хооронд сайжруулдаг байна. Харин зориулалтын далайц солих аргыг ашиглах үед унтарч буй пакетын алдагдал нь ойролцоогоор 67%-с доош 15%-иас бага хэмжээнд хүрч, маш ихээр буурдаг. Гэхдээ энд анхаарах ёстой нэгэн чухал асуудал байдаг. Дамжууллын цахилгаан хүчийг зөвхөн +3 dBm-р нэмэгдүүлэх нь батерейтэй ажилладаг тоолуурын батерейн насны хугацааг ойролцоогоор найман сараар богиносгодог бөгөөд энэ нь батерей дээр ажилладаг бүх тоолуурт том асуудал болдог. Ихэнх амжилттай төслүүд энэ асуудлыг урьдчилан таамагласан замын алдагдлын загварчлалын арга замаар шийдвэрлэж байсан. Тэд ерөнхийдөө юмыг ямар гүнд суурилуулсан, түүнийг ямар материал тойрон байрласан эсэхээс хамааран урьдчилан хамгийн тохиромжтой тохиргоог тодорхойлдог. Энэ арга нь утасгүй холболттой байхыг хэзээ ч төсөөлөөгүй хуучин хотын бүс нутгуудад ч 90%-иас дээш амжилттай илгээх боломжийг олгодог.

Батлагдсан хэрэгжилт: Класс B LoRaWAN усны тоолууртай хуучин сүлжээг шинэчлэх

Барселоны туршлага: GIS-ийн үндсэн дээр дэд бүтэц болон хөрсний дамжуулалтыг шинжилж зураглах

Хуучин усны шугамыг шинэчлэх асуудалд Барселон хот нь бүх системдээ Class B LoRaWAN урсгал хэмжигч сууруулснаар тэргүүлэв. Эхлээд газрын доорх ойролцоогоор 1,200 км урттай хоолойнуудыг GIS-ийн дэлгэрэнгүй зураглалаар тэмдэглэж эхэлсэн. Технологийн дижитал загвар нь хөрсний цахилгаан дамжуулалт болон радио долгион барилгын дотор хэрхэн тархах мэдээллийг нэгтгэснээр чулуун хоолой болон байшин дахь суурин давхарууд сигналын хүчийг сулруулж буй 57 цэгийг илрүүлэхэд тусалсан. Инженерүүд янз бүрийн төрлийн хөрсний давхаргууд дэх цахилгаан соронзон шинж чанарыг судалж, байрны ойролцоо хаалтуудыг суурилуулах хамгийн тохиромжтой байрлалыг тодорхойлов, гэхдээ металлын саатлын асуудал бүхий байрлалуудаас зайлсхийв. Судалгаа нь шороонд их хэмжээний глинз байх нь сигналын хүрээг бараг 40%-иар багасгадагийг харуулсан тул локаль нөхцөл байдалд үндэслэн давтамжийг тохируулах шаардлагатай болсон. Суурилуулахаас өмнөх энэ нарийн төвөгтэй төлөвлөлт нь метрүүдийг зөв байрлуулахад нь хангадаг бөгөөд ийм тохируулга хийгдээгүй сүлжээнд ердийн 67% байдаг пакет алдагдлыг бууруулсан.

Үр дүн: шлюзийн нягтралт ба уялдаат өгөгдлийн хурд (ADR) ашиглан дээшлэх чиглэлд холболт амжилттай болсон нь 91%

Барселонагийн усны тоолуурт 15,000 ЛоуРаВАН төхөөрөмж суулгасан бөгөөд GIS-ийн үндэслэсэн тархалтын төлөвлөгөөг хэрэгжүүлснээс хойш амжилттай дэвшлийн үр дүн гарч, бүх төхөөрөмжид дунджаар 91% амжилттай цуглуулалт хийж чадсан байна. Энэ нь туршилтын үеийн үзүүлэлтээс бараг хоёр дахин сайн байв. Энэ юу боломж болгосон бэ? Тэд дохио муутай байсан бүс нутгуудад илүү их шлюз суулгаж, хамрах хүрээг дөрөв дахин нэмэгдүүлсэн. Мөн зэрэгцээгээр системийн дохионы бодит байдалд нийцүүлэн өгөгдлийн хурдыг зохицуулах ухаалаг алгоритмыг хэрэгжүүлсэн. Систем нь их саатал үед дамжуулалтын хүчийг нэмэгдүүлж, гэхдээ 99% үр дүнтэй унтах горимын тавилын дүнд баттерейн амьдралыг ойролцоогоор 10 жил хадгалж чадсан. Эдгээр бүх сайжруулалтууд нь давталттай өгөгдөл дамжуулах оролдлогыг (76%-иар) бууруулж, ус алдагдлыг ойролцоогоор 15 метрийн нарийвчлалтайгаар илрүүлэх боломжийг сайжруулсан. Орон нутгийн эрх бүхий байгууллагууд суулгасны дараах нэг болон дуусах хугацаанд хотын ус алдагдлыг өмнөхтэй харьцуулахад 23%-иар багассан бөгөөд Класс В үйл ажиллагаа чухал усны системд ч гэсэн сайн ажилладаг болохыг баталсан.

Ирээдүйд бэлэн хамгаалалт: найдвартай LoRaWAN усны тоолуурын сүлжээнүүдийн дээд түвшний гибридид

Барилгын нэвтрэх алдагдлыг даван туулах өндөр барилгатай ордон сууцны бүсэд торонд туслагч реле

Нягт хотын бүс нутаг дахь LoRaWAN усны тоолуурт төхөөрөмжүүдэд барилга доторх дохио алдалт нь хүртэл чухал асуудал болсон хэвээр байна. Бетон хана, цахилгаан гангууд нь дурангийн хүчийг 20-40 децибелиар бууруулдаг. Иймээс зарим компани эвлүүр, техникийн тасалгаа зэрэг газруудад мэш давталтуудыг суурилуулдаг. Эдгээр давталтууд нь давталт үүсгэгч болгон үйлчилж шууд дохиог саатуулдаг саадыг тойрон олон зам үүсгэдэг. Хэрэв тоолуурууд барилгын гүнд, жишээ нь цоколь тасалгаанд эсвэл зузаан ханын ард байрладаг бол давталтын зангуид тэдгээрийн сул дохиог хүлээн авч, хүчтэйгээр дахин илгээдэг. Энэ тохиргоо нь илүү их үнэтэй шлюзийг шаарддаггүй болгох ба өндөр барилганд өгөгдлийн пакет алдагдах магадлалыг ойролцоогоор 70%-иар бууруулдаг. Ихэнх суурилуулагчид радио долгионууд өөр өөр барилгын төрлүүдэд ямар байдлаар үйлчлэхийг тооцож, давталтуудыг гурваас таван давхар бүрт байрлуулах нь хамгийн сайн ажилладаг гэж ойлгодог. Үүнээс гадна мэш сүлжээ нэг хэсэг гэмтвэл автоматаар дахин чиглүүлэх чадвартай тул үйлчилгээний салбарын багийг хүндрэлтэй хүрэх газруудад байрласан тоолууруудын улмаас үйлчилгээ тасарснаас сэргийлэх шаардлагагүй бөгөөд нэмэлт хэрэгсэлд мөнгө зарцуулах шаардлагагүй.

Нийслэлийн LoRaWAN усны тоолуур суурилуулах ажилд зориулсан Үйл ажиллагааны сонголтын хүрээ

1-р алхам: Хийн дууны гэрлийн хоолойнд зориулсан зөөврийн туршлага болон хотын замын алдагдлын загварчлал ашиглан RF сайт судалгаа

Нийслэл хооронд LoRaWAN усны тоолуур суурилуулах үед зөв RF талбайн судалгаа нь суурь болдог. Хоолой дээрх дууны долгион ашиглан инженерчид газрын доорх байдлыг ямар ч орооцолтой ажил хийлгүйгээр харах боломжтой болдог. Эдгээр хэрэгслүүд бидний сайн мэдэх чулуун хоолой эсвэл бетон цэцэрлэг шиг дохиог саатуулдаг зүйлсийг илрүүлдэг. Мөн замын алдагдлын загвар нь LoRaWAN дохио өндөр барилгуудаар дамжин газрын доорх краны өрөө рүү орохдоо хэр их сулрахыг тодорхойлоход тусалдаг. Энэ загвар нь янз бүрийн материал, газрын онцлогийг харгалзан үздэг. Хамтдаа эдгээр аргууд нь пакетийн алдагдал ихэвчлэн 30%-иас дээш хүрдэг дундын давхрын ойролцоо дохионы хүч хангалтгүй байгаа нарийвчилсан байрлалыг тодорхой харуулдаг. Энэхүү мэдээлэл нь таамаглалаас илүү бодит өгөгдөлд үндэслэн шлюзийг хаа байрлуулахыг шийдвэрлэхэд тусалдаг. Нийслэлийн ажилтангууд энэ замаар мөнгө хэмнэдэг, учир нь миллиметр түвшний нарийвчлалтай саад болох зүйлсийг харуулсан зураглал, дохио сулрах загварчлалын тусламжтайгаар холболтын асуудлыг ирээдүйд гарах үнэтэй асуудал болохоос өмнө шийдэж чаддаг.

НӨАТ-ын хэсэг

ЛоуРаАйН усны тоолуур сууруулахад хотын орчинд ямар гол сорилт тулгардаг вэ?

Нягт оршин суугчийн бүсэд дохио сулрах нь том сорилт болдог. Тухайлбал, цахилгаан ган шугам, газар дор байрлах инфраструктуур РФ дохиог ойрдуулж эсвэл шингээж, холболтын саатал үүсгэдэг.

Хотын нөхцөлд ЛоуРаАйН усны тоолуурын дохионы түвшний тэнцлийг хэрхэн сайжруулах вэ?

Антеннагийн ашгийг сайжруулах, далайцуудын коэффициентийг динамик байдлаар тохируулах, дамжуулах чадлыг бүс нутгийн онцлогт нийцүүлэн тохируулах нь хотын нөхцөлд дохио нэвтрэх чадварыг сайжруулах гол арга зам юм.

Барселона ЛоуРаАйН усны тоолуурын суурилуулалтаар ямар амжилт гаргасан бэ?

Газрын мэдээллийн системд суурилсан стратегийг хэрэгжүүлснээр Барселона шатлалын нягтыг нэмэгдүүлж, дата хурдан зохицуулах арга хэмжээ авснаар дээшлэх дохионы амжилт 91% болсон.

Яагаад ЛоуРаАйН сүлжээнд мэш-дэмжлэгт релс чухал вэ?

Сүлжээний реле нь давхарга их байшингуудад дохио алдагдахаас сэргийлэх зорилгоор давталт хийгч болон ажиллах бөгөөд саатаж буй дохионд олон замын сүлжээг бий болгох тул нэмэлт шлюзийн шаардлагыг бууруулдаг.

РФ-ийн газрын судалгаа LoRaWAN суурилуулалтад яаж тусалдаг вэ?

Ультра авиан цоорхойнд нэвтрэх зөрөө, хотын замын дохио алдагдлын загвар зэрэг хэрэгслүүдийг ашиглан РФ-ийн газрын судалгаа нь дохионы саадыг илүү үр дүнтэй тодорхойлох бөгөөд шлюзийг зөв байрлуулах төлөвлөгөөг гаргахад хялбарчилдаг.