Почему HPI Networks
Радиомодемы и LoRaWAN для промышленной телеметрии и мониторинга
Радиоканал применяется там, где прокладка кабеля затруднена, экономически нецелесообразна или требуется подключить большое количество распределённых устройств. В зависимости от задачи используются классические промышленные радиомодемы либо сети LoRaWAN с конечными устройствами и шлюзами.
Радиомодем обычно организует беспроводную передачу данных между двумя или несколькими устройствами и может использоваться как замена кабельного соединения RS-232/RS-485. LoRaWAN представляет собой сетевую архитектуру LPWAN, рассчитанную прежде всего на энергоэффективную передачу небольших объёмов телеметрии от большого количества удалённых устройств.
Как выбрать радиомодем или оборудование LoRaWAN
Радиомодем или LoRaWAN
Классический радиомодем подходит, когда необходимо организовать прозрачный беспроводной канал между промышленными устройствами, например передать данные последовательного интерфейса RS-232 или RS-485 без прокладки кабеля между точками.
LoRaWAN целесообразно использовать для распределённых систем мониторинга, где множество датчиков и узлов периодически передают небольшие пакеты данных через один или несколько шлюзов. Это могут быть измерения температуры, влажности, состояния оборудования, энергопотребления, протечки, открытия дверей и другие параметры.
LoRa и LoRaWAN — в чём разница
LoRa — это технология радиомодуляции физического уровня, а LoRaWAN — сетевой протокол и архитектура, использующие LoRa для обмена данными между конечными устройствами и шлюзами. Поэтому наличие поддержки LoRa у устройства ещё не означает, что оно является полноценным LoRaWAN-устройством.
При подборе необходимо проверять, какую именно технологию поддерживает оборудование, его роль в системе и совместимость с используемой LoRaWAN-инфраструктурой.
LoRaWAN-шлюз
LoRaWAN Gateway принимает радиосообщения от конечных LoRaWAN-устройств и передаёт их в IP-сеть к сетевому серверу или IoT-платформе. Один шлюз может обслуживать множество датчиков и узлов в пределах своей зоны радиопокрытия.
Шлюзы могут подключаться к внешней сети через Ethernet, Wi-Fi или сотовую связь. Для удалённых объектов особенно удобны модели, совмещающие LoRaWAN с 4G/5G и позволяющие передавать данные в центральную систему без отдельного проводного WAN-канала.
LoRaWAN-датчики и узлы ввода-вывода
Конечным устройством LoRaWAN может быть готовый беспроводной датчик либо универсальный узел, к которому подключаются внешние датчики, дискретные и аналоговые сигналы или последовательные интерфейсы. Такой подход позволяет интегрировать в LoRaWAN как новые беспроводные устройства, так и существующее промышленное оборудование.
При выборе конечного устройства необходимо учитывать измеряемый параметр или требуемые интерфейсы, способ питания, периодичность передачи данных, условия установки и совместимость с используемым LoRaWAN Network Server.
Частотный диапазон
LoRaWAN и промышленные радиомодемы работают в определённых радиочастотных диапазонах. Конкретная частота зависит от исполнения оборудования и требований национального регулирования радиочастотного спектра.
Перед заказом необходимо проверить частотную версию устройства и возможность её законного применения в Казахстане. Нельзя выбирать LoRaWAN-оборудование только по совпадению модели или функциональности, если его региональное радиочастотное исполнение отличается.
Дальность радиосвязи
Фактическая дальность беспроводной связи зависит от частоты, мощности передатчика, чувствительности приёмника, типа и расположения антенн, высоты установки, рельефа, препятствий и уровня радиопомех. Поэтому указанную производителем максимальную дальность следует рассматривать как характеристику для определённых условий испытаний, а не как гарантированное расстояние на любом объекте.
Для ответственных проектов желательно оценивать радиотрассу и размещение оборудования с учётом реальных условий площадки.
Антенны и радиочастотный тракт
Антенна существенно влияет на качество и дальность радиосвязи. При подборе учитываются рабочая частота, диаграмма направленности, коэффициент усиления, тип разъёма и потери в коаксиальном кабеле.
Если устройство устанавливается внутри металлического шкафа или помещения с неблагоприятными условиями распространения радиосигнала, может потребоваться выносная антенна. Подходящие варианты представлены в разделе антенн.
Питание и автономная работа
Одно из преимуществ LoRaWAN — возможность создания энергоэффективных конечных устройств. Беспроводные датчики могут работать от батарей и передавать данные только через заданные интервалы или при возникновении события.
Реальное время автономной работы зависит от ёмкости батареи, частоты передачи, качества радиоканала, режима устройства и условий окружающей среды. Для шлюзов и промышленных узлов, напротив, обычно предусматривается постоянное питание, а для наружных объектов могут применяться автономные решения с солнечной панелью.
Промышленное и наружное исполнение
Для производственных и инфраструктурных объектов необходимо учитывать рабочую температуру, степень защиты корпуса, способ монтажа, питание и требования к антенным соединениям. Outdoor-устройства могут иметь защищённый корпус для наружной установки, тогда как оборудование для шкафа автоматики должно соответствовать условиям внутри шкафа и требованиям проекта.
LoRaWAN, Wi-Fi или сотовая связь
LoRaWAN оптимизирован для передачи небольших объёмов данных от большого количества устройств с низким энергопотреблением. Он не предназначен для задач, требующих высокой пропускной способности, например передачи видео или больших файлов.
Для локальных беспроводных сетей с более высокой скоростью передачи используется Wi-Fi оборудование. Если удалённому объекту требуется прямое IP-подключение через сеть мобильного оператора, следует рассмотреть сотовые маршрутизаторы и шлюзы 4G/5G.
Основные параметры при подборе радиомодема и LoRaWAN-оборудования
- тип решения — радиомодем, LoRaWAN Gateway, конечный узел или датчик;
- поддерживаемый радиочастотный диапазон и региональное исполнение;
- интерфейсы подключаемого оборудования — RS-232, RS-485, DI/DO, аналоговые входы и другие;
- способ подключения шлюза к IP-сети — Ethernet, Wi-Fi или 4G/5G;
- совместимость с LoRaWAN Network Server и IoT-платформой;
- требуемая дальность и условия распространения радиосигнала;
- тип, размещение и характеристики антенны;
- способ питания и требования к автономной работе;
- диапазон рабочих температур и степень защиты корпуса;
- условия монтажа и эксплуатации.
Радиомодемы и LoRaWAN-оборудование ICP DAS, PLANET и других производителей
В каталоге представлены промышленные радиомодемы, LoRaWAN-шлюзы, узлы ввода-вывода и беспроводные датчики для построения систем телеметрии, мониторинга и промышленного IoT. Доступны решения для подключения последовательного оборудования, сбора дискретных и измерительных сигналов и передачи данных от удалённых объектов.
Для подбора рекомендуем описать задачу связи, количество и расположение узлов, тип передаваемых данных, интерфейсы существующего оборудования, условия питания и установки. Для LoRaWAN-проектов дополнительно важно определить используемую серверную платформу и допустимый частотный диапазон оборудования.
