Статья описывает беспроводную передачу данных LoraWAN, а также ее промышленное использование на примере измерения потребления воды. Дальнейшее применение таких разработок позволит значительно уменьшить эксплуатационные расходы коммунальных и промышленных предприятий за счет автоматизации процесса мониторинга потребления воды у абонентов предприятия.
Ключевые слова: автоматизация, учет воды, LoraWAN, IoT, давление воды
The article describes the wireless data transmission of Larawan, as well as its industrial use on the example of measuring water consumption. Further application of such developments will significantly reduce the operating costs of utilities and industrial enterprises by automating the process of monitoring water consumption at the subscribers of the enterprise.
Keywords: automation, water metering, Larawan, IoT, water pressure
Использование систем беспроводной передачи данных необходимо в 21 веке. Данное направление необходимо ввиду всеобщей автоматизации процессов, что в свою очередь, приводит к значительному положительному экономическому эффекту на любом предприятии.
В нашем случае дистанционный сбор показания потребления воды позволит производить достоверный и оперативный контроль за потреблением ресурса, с возможность дальнейшего автоматизированного биллинга.
Использование технологии беспроводной передачи LoraWANвполне оправдано по нескольким причинам:
— возможность автономной работы конечных устройств вплоть до 10 лет от одного аккумулятора типоразмера АА за счет сверхнизкого энергопотребления LoRa-модемов (в режиме приема данных — от 9,7 мА, в режиме передачи — от 40 мА, в режиме сна — 200 нА);
— высокая помехоустойчивость за счет возможности демодуляции сигналов на уровне ~20dB ниже уровня шумов.
Первая особенность является ключевой, ведь в дистанционной работе ключевым фактором является автономность, что LoraWANдает в полной мере. Устройства с использованием данного типа передачи данных на практике показали долгий срок автономной службы и высокую «выживаемость» в самых специфических ситуациях.
Перейдем непосредственно к описанию устройств, применяемых для измерения потребления воды в магистральной сети или же в бытовых условиях.
Перед нами стоит задача в сборке функционального, но в то же время простого для сборки комплекса устройств для измерения потребления жидкости. Наш стенд будет состоять из двух устройств: счетчика холодной воды класса С и радиомодема OrionMeterLAIP67 (рисунок 1).
Рис. 1. Радиомодем OrionMeter и счетчик холодной воды с импульсным выходом класса С
Счетчик холодной воды мы можем купить в любом доступном магазине сантехники. Согласно 621 приказа Министра финансов Республики Казахстан, все счетчики, устанавливаемые в помещения, должны иметь импульсные выходы для дистанционной передачи данных.
Рис. 2. Купленный счетчик воды с импульсным выходом
Рис. 3. Купленный радиомодем OrionMeter
Процесс сборки и установки стенда
Радиомодем имеет 3 пары зажимных контактов и позволяет подключать водо-, газо-, тепло-, электросчётчики, датчики движения, разбития стекла, дыма, имеющие дискретные/импульсные выходные цепи или следующие типы замыкающих контактов:
— геркон (сухой контакт);
— механическая кнопка;
— «открытый коллектор» (диод или транзистор).
Расположение, полярность и нумерация дискретных/импульсных входов (IN),интерфейсного порта RS-485 и канала внешнего питания DC 9V радиомодема LA-IP-RSP:
Рис. 4. Электрическая схема подключения радиомодема LA-IP-RSP
Расположение, полярность и нумерация дискретных/импульсных входов (IN),интерфейсного порта RS-485 и канала внешнего питания DC 9V радиомодема LA-IP-RSP/AC:
Рис. 5. Электрическая схема подключения радиомодема LA-IP-RSP/AC
Счетчик холодной воды имеет интерфейс передачи данных RS-485, что и модем, то есть как теоретически, так и практически устройства могут работать в паре. Исходя из схемы подключения радиомодема, подключаем импульсные разъемы в необходимые input под названием in1 и in2. У модема есть возможность подключения нескольких устройств, поэтому разъем in3 существует как дополнительный.
После подсоединения счетчика к радиомодему необходимо осуществить монтаж устройства в сборе в водопроводную сеть, с диаметром трубы 15 дм. В нашем случае мы просто заменим существующий счетчик на новый с дистанционным сбором показаний.
Рис. 6. Установка радиомодема
Рис. 7. Монтаж счетчика
Практический замер потребления жидкости
После завершения монтажных работ радиомодем автоматически активируется и начинает передавать данные 1 раз в сутки (стандартные настройки). При необходимости это число можно изменить. Данные передаются в облачный сервер на ПО OrionMeter- https://amr.orion-m2m.online/.
Сервис является платным, и месяц абонентский платы составляет 147 тенге.
Вот что мы получаем в результате на выходе:
Рис. 8. Показания счетчика на веб-интерфейсе
Рис. 9. Расход воды начиная с 1 февраля 2022 года
Рис. 10. Вкладка «Информация»
Литература:
- LoRaWAN™ Specification, N.Sornin (Semtech), M.Luis (Semtech), T.Eirich (IBM), T.Kramp (IBM), O.Hersent (Actility), V1.0, 2015 January
- LoRaWAN Regional Parameters, RU 864–869MHz ISM Band
- AN1200.22 LoRa™ Modulation Basics, 2015 Semtech Corporation
- SX1272/73–860 MHz to 1020 MHz Low Power Long Range Transceiver, Datasheet, 2015 Semtech Corporation
- Решение ГКРЧ при Мининформсвязи России от 07.05.2007 N 07–20–03–001 «О выделении полос радиочастот устройствам малого радиуса действия»
- Агеев, В. И. Контрольно-измерительные приборы судовых энергетических установок (устройство, эксплуатация, эффективность). Справочник / В. И. Агеев. — М.: Судостроение, 1985. — 416 c.
- Алиев, Т. М. Вероятностные измерительно-вычислительные устройства / Т. М. Алиев, Г. С. Тер-Исраелов, А. А. Тер-Хачатуров. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 168 c.
