LoRa Bežična mreža senzora

za merenje temperature i relativne vlažnosti u prostoru


Opšte

LoRa (Long Range), je novi standard u bežičnim komunikacijama sa velikim dometom koji se odlično pokazao u primeni merenja temperature i relativne vlažnosti u prostoru. Teoretski mreža može da uspostavi bežičnu komunikaciju i do 5 km u uslovima optičke vidljivosti i pri povoljnim meteorološkim prilikma. Testovi koje je sproveo ED su pokazali domet u krugu od 600 do 1200 metara u tipičnim gradskim uslovima. LoRa koristi posebnu vrstu modulacije - LoRa ili „Chirp“ modulaciju, koja je veoma otporna na smetnje, pa predstavlja najpouzdaniji bežični sistem u svojoj kategoriji. LoRa bežična mreža sastoji se od THS sensora, Gateway-a, PC servera i specijalizovanog softvera.

THS sensor (Temperature Humidity Sensor), je uređaj za merenje temperature i relativne vlažnosti, koji je razvijen kao osnovna komponenta za bežične LoRa mreže i dizajniran je za različite primene i okruženja. Opseg merenja vlažnosti je 0 do 100% i temperature od -40 do +85ºC (sa produženom sondom do +120ºC). Ovaj tip senzora ima tipičnu tačnost od ±2% (na 25ºC) za vlažnost i ±0,3ºC za temperaturu.

 

 

Osnovne karakteristike

  • Domet mreže u krugu od 600 do 1200m
  • Višegodišnje trajanje baterija
  • Plastično IP66 kućište sensora
  • Podržava do 100 senzora po Gateway-u
  • Daljinsko očitavanje na PC-u ili Internetu
  • Gotovo trenutna instalacija sistema
  • U slučaju alarma, senzori se odmah javljaju
  • VTP µScada softver za prikupljanje, obradu,  analizu i grafičku prezentaciju podataka
  • Garantni rok je 5, a servisni je 7 godina
 

 Primene

  • Farmacija, proizvodnja i čuvanje lekova
  • Proizvodnja hrane i skladišta
  • Pametne zgrade, humani prostor
  • Čiste sobe i bolnički prostor
  • Laboratorije i istraživanja
  • Visokoregalna skladišta
  • Hladnjače, frižideri, zamrzivači
  • Sušare, inkubatori, tople komore
  • Bilo koje primene gde se meri Rh i t
  • Standardna komponenta IOT mreže

 


LoRa mreža bežičnih sensora

Zahvaljujući velikom "link budžetu" od čak 168 dBm, senzori ne zahtevaju upotrebu rutera ili ripitera u okviru, na primer, jedne tipične kuće ili između kuća, što značajno povećava pouzdanost i sigurnost prenosa podataka. U THS se ugrađuju senzorski elementi poznate kompanije „Sensirion“, koji su izuzetno tačni, precizni i dugoročno pouzdani. Senzor napaja Litijum-jon ili za primene na vrlo niskim temperaturama Litijum-Tionil baterija koja radi u opsegu  od -40 do +85°C. Samo-pražnjenje oba tipa baterija je izuzetno malo, pa se očekuje da će senzori raditi više godina, (teoretski do 5) u zavisnosti od učestalosti javljanja. Ukoliko detektuje alarm, THSenzor će trenutno poslati podatke.

 

 

Konfiguracija LoRa sistema za distribuirano merenje ambijentalne temperature i relativne vlažnosti

Kratak istorijat

Tehnologija dugog dometa (LoRa) je pokrenula transformaciju bežičnih senzora koji već dugo čekaju radio uređaje sa većim pouzdanošću, većim dometom i smanjenom potrošnjom baterijskog napajanja.  

Na početku, WiFi je bio vrlo popularna platforma za bežično povezivanje IoT senzora za različite aplikacije. Međutim, velika potrošnja, relativno mali domet (10 - 100 m) kao i ograničena pouzdanost su postali važne prepreke, posebno u slučajevima kritičnih primena. S druge strane Zigbee mreža prenosi podatke preko rutera sa ograničenim routing tabelama, pa je samim tim ceo sistem prilično nepouzdan.

Ova ograničenja daju primat LoRa mreži bežičnog povezivanja na velikim udaljenostima. LoRa radi sa manje el. snage što je naročito značajno kod industrijskih IoT (IIoT) aplikacija. LoRa okuplja javne i privatne mreže na temelju LoRaWAN protokola i sa posebno dizajniranim i opremljenim senzori omogućava prikupljanje podataka na razdaljinama i do 10 kilometara.

LoRa tehnologiju je razvio Cycleo, koga je 2012. godine kupio Semtech, a zatim je došlo do stvaranja LoRa konzorcijuma koji je pokrenuo nove LoRaWAN specifikacije.

Semtech, mada ne i jedini, je vodeći dobavljač RF integrisanih kola za LoRa mreže.
 

 

Etaloniranje, kalibracija i senzorski filtri

THS sensor se isporučuje na zahtev sa ISO17025 atestom akreditovane laboratorije za merenje temperature i relativne vlažnosti. Kalibracija vlažnosti i temperature se obavlja softverski. Takođe, postavljanje senzora u radni režim i podešavanje parametara vrši se softverski.

Kao i mnogi drugi senzori i THS sensor ima sondu za smeštaj senzoskog elementa. Ova sonda služi da termo mostom izoluje senzor od elektronskih komponenata koje su smeštene u kutiji. Ovo se radi zbog toga što te komponente svojom, iako malom, disipacijom ipak mogu da utiču na finu tačnost merenja senzora. Kućište senzora ima IP66 zaštitu i optimizovano je za montažu na zid pomoću dva zavrtnja ili čičak trakom za bolju manipulativnost. THS sensor je tako dizajniran da izdrži niske amplitudne vibracije koje mogu da se pojave u nekim karakterističnim radnim okruženjima.

U osnovnoj verziji THS sensor ima plastičnu sondu sa prečnikom od 12 mm na čijem vrhu se nalazi senzorska komponenta koja je zaštićena mehaničkim filtrom od prskajuće vode i čestica većih od 100 µm. Prečnik od 12 mm je podesan za mehaničko uključenje u kalibrator vlažnosti (komoru) kada se radi godišnje etaloniranje ili kada za to nastane potreba. Filter se lako rastavi i sito se pere pod mlazom vode ili u ultrazvučnoj kadi i nakon toga može se osušiti vazduhom iz fena ili kompresora. Filtri su plastični i otporni su na hemijska sredstva za pranje. Po potrebi, sonda može biti montirana preko produžnog kabla dužine do 2 m, radi montaže na mašine, kanale, zamrzivaće ili teško dostupna mesta.
 

Gateway i prednosti LoRa mreže

Senzori šalju podatke u vremenskom intervalu od 1 do 100 minuta, bežično, na LoRa Gateway, koji ih konveruje na TCP/IP protokol i prosleđuje do servera koji može biti u okviru kompanije ili na Internetu. Server, za komercijalne primene, može biti i običan PC računar sa pratećim softverom VTP µSCADA koji ima integrisanu aplikaciju PC servera. Za standardne primene preporučujemo PC sa kvalitetnijom specifikacijom, a za odgovorne vrlo pouzdane primene preporučujemo industrijski PC A3-200. Lora Gateway može biti povezan na računarsku mrežu preko LAN porta ili preko WiFi bežične veze. Ovo omogućava da se Gateway postavi na idealnu poziciju za prijem podataka sa svih senzora iz okruženja, bez obzira gde je postavljen PC server. LoRa Gateway se napaja preko mrežnog adaptera, a ima i Litijum – Jonsku punjivu bateriju za slučaj nestanka električnog napajanja. THSenzor i LoRa gateway mogu da pamte podatke u slučaju da dođe do prekida veze ili napajanja. Senzori imaju mogućnost pamćenja do 20.000, a gateway do 10.000 merenja.

 

Softver

VTP µSCADA meri, linearizuje, beleži, arhivira, alarmira, grafički prikazuje, štiti i štampa podatke u numeričkom ili grafičkom formatu u zahtevanom broju kanala i vremenu.  Operativan je u lokalnoj mreži i na Internetu.

Softverski paket VTP µSCADA podržava LoRa mrežu do 100 senzora ali se u slučaju potrebe može proširiti na 200, 300 ili više senzora. Program je namenjen za očitavanje podataka sa mreže senzora, zapisivanje izmerenih vrednosti u fajlove, prikaz i tumačenje merenja i alarmnih stanja, analizu i štampanje. Namenjen je za rad na PC računaru, pod operativnim sistemom Microsoft Windows 7/8/8.1/10. Softver podržava "21 CFR Part 11" od FDA (Američka Federalna Agencija za hranu i lekove). Takođe, softver podržava dojavu alarma preko SMS kratkih poruka na više mobilnih brojeva. Podržava preporuke od FDA (Američke agencije za hranu i lekove) 21CFR part 11.

Ovaj program je Electronic Design poslednjih desetak godina razvijao za akviziciju podataka i merenje sa različitih tipova senzora. Razvijen je tako što je u dugom vremenskom periodu unapređivan sa novim potrebama mnogih korisnika, a naročito za potrebe farmaceutskih kompanija i njihovim idejama.

 

Karakteristike THSensora

 

Parametar Uslovi Tipične vrednosti Jedinica
 Relativna vlažnost
 Tačnost (bez kondenzacije)  od 10 do 90% na 25°C ±2  %
 od 0 do 100% na 25°C ±3  %
 Dugoročna Stabilnost-Drift  Godišnje 0,2  %
 Histerezis  TA=25°C 1  %
 Radni opseg  -40°C do +85°C 0 do 100 bez kond.  %
 Temperatura
 Tačnost -10°C do +50°C ±0,4 max.  °C
 Merni opseg   -40 do +85  °C
 Napajanje
 Napon napajanja UV  Napon baterije, 3 - 3,7  V DC
 Potrošnja  Maksimum pri predaji 100  mA
 Opšte
 Tip kutije   IP65 ABS kutija  
 Primena   Humani ambijent ili Industrijski uslovi  
 Montaža   Zavrtnji, lepljiva ili čičak traka  
 Temperaturski opseg   -40 do 85  °C
 Dimenzije kućišta   84 x 58 x34  mm
 Radio veza
 Frekvencijski opseg   433-434 ili 867-869  MHz
 Snaga predaje   0 do +20  dBm
 Prijem signala Minimalna prijemna snaga signala -148  dBm


Rokovi isporuke, količine i garantni rok

  • Za male količine (10-15 senzora) rok isporuke je odmah.
  • Veće količine (do 100 komada) se mogu isporučiti u roku od dve do tri nedelje.
  • Test uzorci su raspoloživi odmah na zahtev
  • Prezentacija sistema se može zakazati u roku od 5 sledećih dana
  • Postavljanje nekoliko senzora kod budućeg kupca radi probe je moguća u roku od par dana.

THS sensori su uređaji visokog kvaliteta pa je garantni rok 5 godina, a servisni rok je 7 godina. Za senzorsku komponentu garantni rok je od dve do tri godine, u zavisnosti od spoljnih uticaja, ili ako se zahteva početno specificirana tačnost u dugom vremenskom razdoblju. Korisnička dokumentacija je na srpskom jeziku. Softver je napisan na srpskom jeziku.
 

 

  © 1982 - Electronic Design
  Makenzijeva bb-Pejton, Beograd
Tel:  +381 11 308 50 30
Fax: +381 11 308 50 31
Tel: 011 2 450 480
Tel: 011 308 74 59
   www.ed.rs
  ed@ed.rs