EN
Realita nasadenia v vidieckych oblastiach
Pred niekoľkými rokmi sa vodárenská spoločnosť v kopcovitej vidieckej oblasti obrátila na nás s problémom. Ich meracie prístroje boli rozptýlené po farmách a malých mestách oddelených hrebeňmi a údoliami. Skúšali riešenia založené na mobilnej sieti, ale pokrytie bolo najviac nepravidelné. V jednom údolí bol signál tak slabý, že meracie prístroje boli offline aj niekoľko dní. Vodárenská spoločnosť čelila možnosti vrátiť sa k manuálnemu odčítavaniu – drahému kroku späť. Potom vyskúšali riešenie založené na technológii LoRaWAN. S jedinou bránou umiestnenou na vodnej veži v najvyššom bode okresu začali prijímať signály od meracích prístrojov vo vzdialenosti viac ako 10 kilometrov. Meracie prístroje, ktoré boli mesiace ticho, sa znovu začali hlásiť. To je realita toho, čo technológia LoRaWAN dokáže pre dlhovzdialenostné odčítavanie vody.
Porozumenie výhode dosahu
Dlhý dosah technológie LoRaWAN vyplýva z používania rádiových frekvencií pod 1 GHz. Tieto frekvencie sa šíria ďalej a lepšie prenikajú cez prekážky, ako sú steny, stromy a budovy, v porovnaní s vyššími frekvenciami používanými mobilnými sieťami alebo Wi-Fi. V otvorených vidieckych oblastiach môže jeden brána LoRaWAN pokryť polomer až 15 km alebo viac. V hustých mestských prostrediach s mnohými prekážkami je dosah zvyčajne 2 až 5 km, čo stále výrazne presahuje možnosti väčšiny iných bezdrôtových technológií. Tento výhodný dosah však neznamená len väčšiu vzdialenosť; ide aj o spoľahlivosť pokrytia. Merací prístroj, ktorý sa nachádza na okraji rozsahu siete, no stále sa spoľahlivo pripája, má vyššiu hodnotu než prístroj bližšie k bráne, ktorý sa kvôli rušeniu často odpojuje.
Čo znamená tento dosah pre návrh siete
Dosah jednotlivého meracieho zariadenia priamo ovplyvňuje ekonomiku a zložitosť nasadenia siete. Komunálny poskytovateľ služieb, ktorý pokrýva plochu 100 štvorcových kilometrov pomocou meterov založených na mobilných sieťach, by mohol potrebovať desiatky opakovačov alebo dodatočnú infraštruktúru na vyplnenie mŕtvych zón. Pri použití technológie LoRaWAN by rovnaká plocha mohla vyžadovať len niekoľko dobre umiestnených brán. V Nürnbergu v Nemecku, meste s viac ako pol miliónom obyvateľov, bola postavená jediná sieť LoRaWAN len s použitím 30 brán. Úspory v nákladoch na hardvér, inštaláciu a pravidelnú údržbu sú významné. Pri rozsiahlych nasadeniach je práve táto účinnosť tým, čo robí podnikový model životaschopný. Architektúra siete ponúka tiež flexibilitu: poskytovatelia služieb môžu nasadiť súkromné siete pre úplnú kontrolu, alebo môžu využívať verejné siete LoRaWAN ponúkané poskytovateľmi tretích strán, čím znížia svoje kapitálové výdavky.
Skúsenosť Yorkshire Water
Jedným z najinšpiratívnejších príkladov je Spojené kráľovstvo, kde Yorkshire Water zaviedol jeden z najväčších projektov inteligentného merania spotreby vody v Európe. Počas päťročného obdobia bude tento poskytovateľ služieb inštalovať 1,3 milióna vodomerov pripojených cez sieť LoRaWAN. Rozsah tohto projektu je ohromujúci a bez technológie, ktorá dokáže pokryť veľkú a geograficky rozmanitú oblasť, by nebol možný. Prvé výsledky potvrdzujú hodnotu funkcie dlhodobého sledovania: v počiatočnej fáze projektu bolo identifikovaných viac ako 1 000 únikov na strane zákazníkov, čo ušetrilo 1,22 megalitra vody denne. Tieto úniky by pri manuálnom odčítavaní zostali nezistené mesiace alebo roky. Architektúra siete kombinuje vysoké veže pre široké pokrytie s bránami strednej vrstvy a riešeniami pre vnútorné priestory, aby sa zabezpečilo spoľahlivé prenášanie údajov z každého vodomera, bez ohľadu na to, ako hlboko je umiestnený. Pre inžinierov, ktorí tento projekt riadia, bola funkcia dlhého dosahu nie len pohodlnou možnosťou – bola to nevyhnutná požiadavka.
Ako adaptívna rýchlosť prenosu dát zvyšuje spoľahlivosť
Dosah nie je pevnou vlastnosťou; mení sa v závislosti od podmienok prostredia. Dážď, rastlinstvo a dokonca aj poloha meracieho zariadenia vzhľadom na bránu môžu ovplyvniť kvalitu signálu. LoRaWAN tento problém rieši mechanizmom adaptívnej prenosovej rýchlosti (ADR). Keď je kvalita signálu dobrá, meracie zariadenie môže využívať vyššiu prenosovú rýchlosť, čím prenáša údaje častejšie a v kratších časových intervaloch. Ak sa signál oslabí, zariadenie sa automaticky prepne na nižšiu prenosovú rýchlosť, ktorá je robustnejšia a dosahuje väčšiu vzdialenosť, čím sa zabezpečí, že údaje sa stále odoslu, aj keď sú podmienky nepriaznivé. Táto dynamická úprava znamená, že meracie zariadenie dokáže udržať spoľahlivé pripojenie aj pri meniacich sa podmienkach bez nutnosti manuálneho zásahu. Server siete posiela správy meracím zariadeniam, ktoré používajú ADR na optimalizáciu prenosovej rýchlosti, a samotné zariadenia tiež môžu ADR aktivovať, aby upravili svoje vysielacie parametre na základe prijmitej úrovne signálu. Práve táto inteligencia umožňuje dlhodobé sledovanie v reálnom svete, nie len na papieri.
Výkon a dosah pracujú spoločne
Dlhý dosah má hodnotu len vtedy, ak ho meter dokáže udržať v čase. Meter, ktorý prenáša údaje na veľké vzdialenosti, musí použiť dostatok výkonu na dosiahnutie brány, avšak príliš vysoký výkon by batériu rýchlo vybil. LoRaWAN túto rovnováhu zabezpečuje pomocou techniky modulácie so šírkou spektra, ktorá umožňuje spoľahlivú komunikáciu pri veľmi nízkych úrovniach výkonu. Výsledkom je meter, ktorý môže prenášať údaje na niekoľko kilometrov a zároveň spotrebuje minimálne množstvo energie. V reálnych podmienkach nasadené metre bežne dosahujú životnosť batérie 10 až 15 rokov. Táto kombinácia dlhého dosahu a dlhej životnosti batérie tvorí základ obchodného prípadu pre diaľkové meranie. Dodávateľ energie môže nainštalovať meter v odľahlej lokalite a mať istotu, že bude po dobu desiatich rokov spoľahlivo prenášať údaje bez nutnosti častých návštev miesta a bez súvisiacich nákladov a pracovnej náročnosti.
Samotný meter je dôležitý
Dosah a spoľahlivosť vodného merača LoRaWAN závisia nielen od siete, ale aj od hardvéru vo vnútri merača. Návrh antény, kvalita rádiových komponentov a celková konštrukcia merača ovplyvňujú, ako dobre dokáže posielať a prijímať signály. ZPMETER, s viac ako sedemnástimi rokmi skúseností s ultrazvukovým meraním, tieto požiadavky dobre pozná. Ich merače s podporou LoRaWAN sú vybavené krytmi s ochranou IP68, ktoré chránia elektroniku pred vodou a prachom, a anténami navrhnutými tak, aby maximalizovali prenos signálu z náročných lokalít, napríklad z podzemných jam. Merače ponúkajú tiež flexibilné možnosti komunikácie, vrátane rozhrania M-Bus a impulzných výstupov na integráciu so stávajúcimi systémami. Pre dodávateľov vody a systémových integrátorov je výber merača od výrobcu s overenými skúsenosťami v oblasti merania aj bezdrôtovej komunikácie zárukou toho, že sa plne využije ďalekohodná schopnosť siete LoRaWAN. Keď sa hardvér a sieť bezproblémovo dopĺňajú, výsledkom je sledovací systém, ktorý je zároveň spoľahlivý a cenovo výhodný.