LoRaWAN – „гореща” технология на 2018 година

LoRaWAN е технология хит на 2018 година. През петте дена на Световния мобилен конгрес в Барселона (MWC 2018) – събитие, което традиционно се приема като определящо за тенденциите в областта на мобилните устройства и мрежите за цялата година – LoRaWAN бе една от най-често споменаваните, най-показваните технологии. Индустриални приложения от всякакви области стъпват на LoRaWAN. Интелигентните домове и градове изглеждат реалистично в светлината на мрежовата система за комуникации с минимален разход на енергия.

LoRa е технология за пренос на данни на далечни разстояния при много ниска консумация на енергия. Представлява мрежа „звезда”, съставена от множество по-малки „звезди”. Всяко LoRa устройство комуникира с определен комуникационен модул (gateway), а самите комуникационни портали комуникират помежду си. Ниското енергийно потребление е ключово: отделните устройства в мрежата могат да се захранват от една малка батерийка в продължение на няколко години. Това прави системата подходяща за мрежи от типа „интернет на нещата”, обхващайки дори труднодостъпни и отдалечени уреди.

Водопреносните мрежи

Приложенията за мониторинг на водопреносни мрежи бяха сред най-честите примери за приложение на LoRaWAN в рамките на Световния мобилен конгрес 2018. В светлината на случващото се в Кейптун (500-хиляден град в ЮАР, който ще остане съвсем без вода през април 2018) темата за пестенето на водата бе „гореща”.

Водомерите в домове и офиси биха могли сами да отчитат данните си посредством комуникационния протокол LoRa. Наред с това обаче тя позволява датчици и сензори, разположени по водопреносните системи, да докладват данни за налягането, температурата, дебита по тръбите.

Сравнението на данните от тези множества точки на измерване може да разкрие наличието на течове по водопреносните мрежи, защото централизираните софтуерни системи, агрегиращи данните, ще покажат къде има нередности – например несъответствие между измерванията на водомер и реалния дебит по съответната тръба. Това означава, че ВиК дружествата могат да узнават моментално за възникнали аварии. Пестят се водните ресурси, но се пестят и парите на потребителите.

„Умни” водомери и сензори за водопреносните мрежи помагат за пестенето на водата – и за намаляването на сметките

Разработка за пестене на вода бе показана в сектора „Градовете на бъдещето” на мобилния конгрес. В същата посока е и проектът „Умна вода” на немския стартъп G.Bernhardt’s Sohne Ges.m.b.H.

Интересно решение в тази посока е CityTaps – платформа, която цели да свърже ВиК дружествата и бедните градски жители, лишени от течаща вода в домовете си. Идеята е да се създаде предплатена услуга за течаща вода, базирана на „умен” водомер и билинг-софтуер на база LoRa. Надеждата на ентусиазираните създатели на системата е тя д помогне на милионите бедни по света, които живеят в мизерия и нямат вода у дома, което застрашава здравето им.

Умните домове

По аналогичен начин не само водните мрежи, но и всички ресурси в дома могат да се наблюдават чрез LoRa устройства. Това е лесно постижим сценарий за така наречения умен дом.

„Tabs” бе едно от представените решения в тази област. Това е система за домашен мониторинг на база LoRa, разработка на младата фирма TrackNet. Нейното LoRaWAN решение е система за мониторинг на дома тип „всичко в едно”, където крайният интерфейс е приложение за мобилни телефони.

Системата се състои от носими локационни устройства за децата във вид на гривни; обектни локатори – сензори за движение, които се прикрепват към ценните вещи в дома; сензори за движение; датчици за врати и прозорци; сензор за качеството на въздуха в дома; конфигурируем бутон за конкретни функции (програмира се за конкретни задачи, например за извикване на помощ за възрастен човек), родителски контроли.

Всички тези уреди заедно би трябвало да подпомогнат за сигурността и здравето на дома и неговите обитатели – и вътре, и навън. Не на последно място системата има функция за предпазване на децата от нередно онлайн съдържание. За целта са предвидени родителски контроли на ниво Wi-Fi.

Интелигентният транспорт

Умният транспорт в града бе тема на няколко разработки на MWC 2018. В общия случай става дума за проследяващи сензори, които разкриват по всяко време кое превозно средство къде се намира и какво прави. Често това се съчетава с предаване на данни от бордови сензорни системи.

Транспондерите FAME за мониторинг на коли, камиони, лодки, самолети – захранват се със слънчева батерия (снимка: FAME Systems)

Една дръзка стъпка напред в тази посока бяха представените тракери FAME, които са групирани в три вида: за автомобилни автопаркове, за плавателни съдове и за самолети. Чрез тях лодките, самолетите и автомобилите могат да се проследяват в реално време на компютър или мобилно устройство. Транспондерите са водоустойчиви, прахоустойчиви и заякчени, но най-хубавото е, че могат да бъдат снабдени със соларни клетки. По този начин те ще са на практика напълно автономни и десетки години няма да се налага подмяна на батериите им.

Енергийната ефективност

Не само водата трябва да се пести и управлява разумно – енергията също. SteamIQ е мониторингова система на база LoRaWAN IoT радио-технология, която позволява мониторинг на топлофикационните системи. Парното може да бъде изцяло управляемо и енергията да се използва рационално, като се следят всички параметри на топлофикационната система от котела до радиаторите в домовете.

Когато в топлофикационните мрежи се образуват „джобове”, някоя помпа не работи добре или друг компонент функционира неправилно, хората или студуват в домовете си, или се принуждават да отварят прозорците посред зима, за да се разхлаждат. И в двата случая енергийното управление е лошо. Това може да се избегне чрез LoRaWAN системата за мониторинг. Сензорите са водоустойчиви, прахоустойчиви и издържат на високи температури – до 125 градуса. LoRaWAN радио-комуникациите обещават сензорите да могат да общуват дори и в тежка среда.

Безопасността в шахтите

Подземните системи от шахти, които минават под тротоари и улици, може да бъде по-безопасна за работниците благодарение на LoRa. Подземните шахти регулярно се инспектират от работници „на живо”, за да се установят повреди по тръбите и кабелите, течове, попадане на нежелани обекти вътре и т.н.

Системата Digimondo е била разработена след инцидент с работник в такава шахта. Тя предвижда мониторинг на температурата и водното ниво с цел разпознаване и различаване на канализационните мрежи, водоснабдителните тръбопроводи, тръбите на парното отопление и системите за оттичане на дъждовната вода. Може да информира операторите в реално време за увреждане на тръбите. Спестява разходи благодарение на навременното откриване на течове. Проникването на сигналите е регулируемо според различните дълбочини на шахтите.

Интелигентният град

Свързването на всичко в сензорна мрежа, мониторингът и анализът на натрупваните данни е в основата и на идеите за интелигентния град – базиран пак на LoRa. Един емблематичен пример за това е LORIOT – система за управление на големи мрежи тип „интернет на нещата” за градската среда. Базиран, разбира се, на LoRaWAN. Това е географски разпределен LoR облак за високоскоростен достъп до комуникационните портали.

Самият софтуер за мониторинг и управление се базира на концепцията за управляемите услуги. Може обаче да се използва и самостоятелно, като инфраструктурата може да се лицензира за изграждане на частни облаци. Първият сценарий обаче е много по-привлекателен в светлината на интелигентните градове, тъй като за общинските администрации е много по-естествено да използват инфраструктура и софтуер като услуга, вместо да го изграждат самостоятелно.

За приложението на LoRa в управлението на системите за интелигентно градско осветление ни разказа Уилям „Трей” Дън на щанда на LoRaWAN Alliance по време на Световния мобилен конгрес в Барселона.

И околната среда

За да е пълна картината, интелигентното бъдеще не може без LoRa системи за управление на околната среда. Тази година многобройни бяха приложенията за следене на качеството на въздуха. Много от тях се базираха именно на LoRa.

Така например платформата ParticleDust представлява решение за мрежа от сензори, които измерват съдържанието на фини прахови частици във въздуха, и ги докладват към централизиран софтуер, който отчита комплексните данни в реално време. MagnaSCI пък е персонален носим уред, който крие в себе си компактна измервателна станция в алуминиева кутия със заякчен дизайн. Вътре има сензори за радиация, формалдехид, въглероден диоксид, летливи органични съединения, както и лазерен сензор за твърди частици PM 2.5.