Komunikacja · radio

LoRa dla wodomierzy i ciepłomierzy

Tam, gdzie nie ma okablowania lub liczniki są mocno rozproszone, H2O i DELTA III przesyłają swoje wartości drogą radiową. Wyjaśniamy, czego potrzeba do odczytu radiowego i gdzie leżą jego granice.

Zasada działania

Od licznika przez bramkę do aplikacji

M-BusprzewodowoRS-485 · Modbus RTUprzewodowoLoRaradio, 868 MHzEMU M-CenterMaster M-BusHelvatron H2OAdres wtórny 2401 0001DELTA IIIAdres wtórny 2401 0002Helvatron H2OAdres wtórny 2401 0003ok. 40 V · 2 żyłyWybór po adresie wtórnymOdpowiedź przez modulację prąduMaster ModbusBramka lub sterownikHelvatron H2OAdres 1DELTA IIIAdres 2Helvatron H2OAdres 3120 Ω120 ΩA/B skręcone + GNDZapytanie: adres 2 · FC 03Odpowiedź z CRC-16Aplikacjanp. Joulio-Web, system nadrzędnySerwer sieciowyBramkaBramkaHelvatron H2OLoRaDELTA IIILoRaUplink 868 MHzDołączenie przez OTAAZasięg zależy od budynku i lokalizacji
  1. M-Bus: jeden kabel, wiele licznikówMaster zasila linię dwuprzewodową napięciem ok. 40 V. Wszystkie liczniki są połączone równolegle; biegunowość nie ma znaczenia.
  2. M-Bus: odczytMaster wybiera licznik po jego adresie wtórnym. Odpowiada tylko ten licznik, modulując pobierany prąd.
  3. RS-485: linia z terminacjąSkręcona para A/B biegnie jako linia od urządzenia do urządzenia, z rezystorem 120 Ω na obu końcach. RS-485 to interfejs fizyczny.
  4. Modbus RTU: zapytanie i odpowiedźWarstwa protokołu: master odpytuje adres slave (1–247) z kodem funkcji; licznik odpowiada z sumą kontrolną CRC-16.
  5. LoRa: radio do bramkiLicznik wysyła krótkie uplinki na 868 MHz. Odbiera je każda bramka w zasięgu, bez kabla do punktu pomiarowego.
  6. LoRa: serwer i aplikacjaBramki przekazują dane do serwera sieciowego, który przesyła je do aplikacji. Zasięg i interwał nadawania ograniczają ilość danych i ich aktualność.
Uproszczona ilustracja. Identyfikatory i adresy są przykładowe.

Jak działa LoRa

LoRa to technologia radiowa: rodzaj modulacji, który pozwala przesyłać dane na duże odległości przy niewielkim zużyciu energii. W Europie wykorzystuje nielicencjonowane pasmo 868 MHz.

Zbudowany na niej protokół sieciowy nazywa się LoRaWAN. Określa, jak urządzenia dołączają do sieci, jak dane są szyfrowane i jak współpracują bramki i serwery. Liczniki Helvatron dołączają do sieci przez OTAA (over-the-air activation); przy każdym dołączeniu generowane są nowe klucze sesji, które nie są trwale zapisywane w urządzeniu.

Elementy sieci LoRa

Urządzenie końcowe
H2O lub DELTA III z interfejsem LoRa, wysyła krótkie komunikaty uplink
Bramka
odbiera transmisje wszystkich urządzeń w zasięgu i przekazuje pakiety przez internet
Serwer sieciowy
sprawdza i odszyfrowuje pakiety oraz usuwa duplikaty, gdy ten sam pakiet odbiera kilka bramek
Aplikacja
dekoduje dane użytkowe (payload) i udostępnia je, np. w Joulio-Web lub systemie sterowania

Granice transmisji radiowej

  • Zasięg w dużym stopniu zależy od budynku, studzienki i położenia bramki. Liczniki w piwnicach i studzienkach często wymagają bramki w pobliżu.
  • W paśmie 868 MHz obowiązują ograniczenia współczynnika wypełnienia (duty cycle). LoRa nadaje się do stanów liczników i wartości interwałowych, a nie do wartości sekundowych.
  • Każda transmisja obciąża baterię. Dla DELTA III jest to 10 + 1 lat przy transmisji codziennej i 11 + 1 lat przy transmisji co drugi dzień.
  • Przed montażem licznika należy sprawdzić odbiór w miejscu instalacji.

Wodomierz H2O z LoRa

DN15 do DN100, przyrostek ABL, 868 MHz.

Numery katalogowe H2O

Ciepłomierz DELTA III z LoRa

DN15 do DN100, przyrostek ABL. W połączeniu z M-Bus jako ABML.

Numery katalogowe DELTA III

Alternatywa: NB-IoT

W pojedynczych lokalizacjach bez sieci LoRa oba liczniki mogą też przesyłać dane przez NB-IoT w sieci komórkowej.

NB-IoT w skrócie

Pytania o LoRa

Czy potrzebuję własnej sieci LoRa?

Niekoniecznie. Liczniki współpracują z własnymi bramkami i serwerem sieciowym albo z istniejącą siecią publiczną lub prywatną. Decydujące jest pokrycie bramkami w miejscu instalacji.

Jak dane trafiają do Joulio-Web?

Aplikacja odbiera pakiety z serwera sieciowego i je dekoduje. Joulio-Web oferuje osobną licencję dla liczników EMU i Helvatron.

Jak często licznik wysyła dane?

Interwał transmisji ustawia się podczas konfiguracji. Krótsze interwały skracają żywotność baterii.

Szczegóły dotyczące ścieżki danych LoRa i dekodera payloadu znajdą Państwo na stronach naszej siostrzanej firmy EMU na emuag.com.