Utviklingen av tingenes internett (IoT) har ført til utviklingen av ulike IoT-kommunikasjoner, som WiFi og Bluetooth. LoRa er en annen teknologi som har sett sitt gjennombrudd i denne perioden. LoRa (forkortelse av “long range”) er et trådløst kommunikasjonssystem som gjør at man kan distribuere små mengder data over et store avstander. Dette er en teknologi som er veldig vanlig i industrielle tings internett (IIoT), spesielt i bruksområder med store avstander og lavt strømforbruk. Det er svært sensitiv og kan identifiseres selv ved svake signaler.
Og det blir bare sterkere. Ifølge Statista, forventes det at LoRa-tilkoblinger øker til 730 millioner i 2023, sammenlignet med 470 millioner i 2022, noe som viser hvor viktig det kommer til å være for IoT i året som kommer.
“LoRa-enheter og nettverk som LoRaWAN® gjør at smarte IoT-applikasjoner kan løse noen av de største utfordringene vi står overfor i dag: energihåndtering, reduserte naturressurser, forurensing, effektiv infrastruktur og ulykkeprevensjon. LoRa-enheter fra Semtech har samlet flere hundre kjente bruksområder for smarte byer, hjem og bygninger, samfunn, måleinstrumenter, forsyningskjede og logistikk, landbruk, og mer. Med millioner av enheter koblet til nettverk i mer enn 100 land og stadig flere, skaper LoRa en smartere planet.”
Semtech
Hvordan fungerer LoRa?
LoRa er en trådløs modulasjon utviklet av Semtech, basert på CSS-teknologi (Chirp Spread Spectrum). Små pulseringer, kjent som ‘chirp-pulser’, brukes for å kode informasjon via radiobølger. LoRa-modulerte overføringer kan mottas på tvers av store avstander og er motstandsdyktig mot forstyrrelser.
LoRa er perfekt til bruk ved overføring av små mengder data ved lave bit-rater og med sensorer og aktuatorer med lav effekt, sammenlignet med WiFi, Bluetooth eller ZigBee.
Lisensfrie subgigahertz-bånd, som 915 MHZ, 868 MHz og 433 MHz er ideelle her. For raskere datarater fungerer LoRa også ved 2.4 GHz, selv om dette vil påvirke avstandsområdet. Disse frekvensene faller innenfor verdensomspennende ISM-bånd, som kun brukes for industrielle, vitenskapelige og medisinske applikasjoner.
Fra et nettverkssynspunkt utvikler LoRa ganske enkelt en fysisk lagtilnærming til trådløs transport, som en transceiverbrikke, for eksempel. Fordi det ikke styrer trafikk for datainnsamling og endepunkt-enheter mangler det nettcverksprotokoller. mangler har det ikke nettverksprotokoller. Her kommer LoRaWAN på banen.
Hva er LoRaWAN?
LoRA Alliance skapes og vedlikeholdes av LoRaWAN, som er en åpen, nettskybasert standard som fasiliterer trådløs enhetskommunikasjon. LoRaWan kombinerer nettverksbehandling med trådløs teknologi, og har sikkerhetsfunksjoner som node-autentisering og datakryptering. Målet er å trådløst koble sammen bærbare, elektroniske enheter til lokale, regionale og internasjonale nettverk.
Men kanskje viktigst, gjør LoRa det mulig å sømløst integrere enheter som er laget av ulike produsenter. I IoT-sektoren har dette ført til at bruken har akselerert betraktelig.
Ifølge LoRa Alliance er det for tiden 181 LoRaWAN nettverksoperatører over hele verden. I tillegg til dette har ABI Research konkludert at innen 2026 vil LoRa stå for mer enn en fjerdedel av alle LPWA-nettverk, noe som gjør det til den ledende ikke-cellulære LPWA-teknologien.
Så, hvordan fungerer LoRaWAN?
LoRaWAN består av fire hoveddeler:
- Endenoder
- Gateway
- Nettverksserver
- Applikasjonsserver
Endenoder
Endenoder er enheter som fins helt ved enden av et nettverk. De har ofte sensorer installert for periodevis datainnsamling og overvåking. De ligner på en mikrokontroller med lav effekt som kan brukes ute i felten i flere år uten vedlikehold og som er utrustet med en LoRa-transmitter for å kommuniser data til gatewayen.
Gateway
Nettverket kobles til nodene ved hjelp av LoRaWAN-gatewayer. De bruker en LoRa-konsentrator for å samle data fra endenodene og sender disse til en server på offentlige eller private nettverk.
Nettverksserver
Applikasjonsserveren mottar alle dataene. The Things Network (TTN) er et godt eksempel på en nettverksserver.
Applikasjonsserver
En applikasjonsserver brukes for å tolke data på en visuell eller analytisk måte. Datapunkter kan også integreres på en plattform for å ta beslutninger, som å slå av en regnvannspumpe i landbruksapplikasjoner eller åpne vindu i et drivhus for å ivareta spesifikke fuktighetsnivå. Man kan også sette opp varslinger som gir beskjed når et potensielt problem kan oppstå.
Hvorfor trenger smarte fabrikker LoRa?
Smarte fabrikker har en datadreven tilnærming for å håndtere anlegg, forbedre prosesser og oppdage problemer. Dette er mulig gjennom et sammenkoblet nettverk av maskiner, enheter og kommunikasjonsverktøy. Med et langt rekkevidde og lavt strømforbruk kan LoRa og LoRaWAN bidra til å gjøre smart-fabrikker mer effektive og produktive. Nedenfor kan du se ulike måter LoRa forbedrer og effektiviserer daglige arbeidsprosesser på:
Eiendels- og anleggsoveråvking
Telemetri- og geolokaliseringsdata gir et tydelig bilde av hvordan eiendelene fungerer. Sensorer gir større innsikt i fysiske områder for IT- og operasjonelle miljø. For å øke operasjonell effektivitet, redusere tyveri og optimalisere logistikk brukes geolokaliseringsdata for å spore og overvåke eiendeler, og områdene de befinner seg i.
Miljøovervåking
Temperatur og fuktighet, status om lukkede/åpne dører, belysningsnivå og plass kan alle måles med LoRaWAN-sensorer. Personlig data gjenopprettes ved bruk at et LoRaWAN-nettverk og leveres til et SCADA-system for visualisering og oppbevaring.
Fabrikkautomasjon
Kobler man Modbuss-data til et privat LoRaWAN-nettverk kan man hente data fra eksterne eiendeler ved bruk av intelligente sensorer som kanskje befinner seg flere kilometer unna, gjennom hindringer som bygninger og vegger. Dette vil eliminere manuell datagjenoppretting og dyr kabelføring som ofte fører til feil i systemene.
Smart industriell administrasjon
I ressurshåndtering kan sensorer brukes for å overvåke utstyr og kjøretøy eksternt. Dette inkluderer strømetesting, temperatur- og vannmålinger, dampfeller på tungt utstyr som gaffeltrucker, lastebiler, dieseltankbiler, gravemaskiner og betongblandere.
Co2-overvåking
Med denne teknologien kan Co2-sensorer monteres på kontorbygninger og arbeidsplasser for å overvåke ventilasjon, sørge for at det er nok naturlig lys, håndtere støynivå og forbedre andre deler av ansattes velvære.
Fordeler ved LoRa-teknologi i smartfabrikker
Ulike prioriteringer gjelder for hver smartfabrikk. Som et resultat kan LoRa forlenges for å møte kravene til ulike prosjekter med følgende fordeler:
- Øke operasjonell effektivitet.
- Gjøre arbeidsplassen mer ideell.
- Lave karbonutslipp.
- Spare penger og energiforbuk.
- Oppdage potensielle feil og farer.
- Maksimalisere bruk av ansatte og ressurser.
Fordeler ved å bruke LoRaWAN i smarte fabrikker
- Stort kringkastingsrekkevidde
- Lavt strømforbruk
- Lave kostnader
- Ekstern konfigurasjon
- Trådløs datainnsamling
- Latenstoleranse med foreslåtte rapportintervaller
Anbefalte LoRa-produkter
LoraWAN Gateway-modul fra Seeed Studio
Arduino Edge Control, sett
M5Stack LoRa kommunikasjonsmodul
ST-LoRa Tracker and GPS evalueringskort
SparkFun expLoRaBLE LoRa Thing Plus utviklingskort
Adafruit FeatherWing RadioFruit-kort med LoRa radio
FAQs
LoRa og WiFi brukes av ulike grunner: WiFi sender store mengder data raskt over korte avstander, mens LoRaWan sender små mengder data flere ganger i timen eller om dagen over avstander på flere kilometer.
Den eneste kommunikasjonskanalen en LoRaWAN-node trenger er et LoRaWAN-nettverk. Men, en gateway trenger enn skyserver, som TTN (The Things Network).
LoRa-overføringer kan trenge gjennom metall, betong og glass, noe som gjør at de ofte foretrekkes i forhold til andre nettverk, som WiFi.
I bebodde områder kan LoRa nå opptil fem kilometer og opptil 15 kilometer i mer landlige strøk.
Med et stort rekekvidde og dyp penetrering gjør at LoRa er ideell for underjordisk arbeid, som smart-gruvearbeid.
