Elérhetőségeink

SB-Controls Kft.

H-2038 Sóskút, Ipari Park 3508/64 Hrsz. 

T [06] 23-501-170 F [06] 23 501 180

E office@sb-controls.hu

Tanfolyam

Események

Naptár

2019. Október
H
K
Sze
Cs
P
Szo
V
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 
 

webshop

Hírlevél

Szavazás

Milyen ingyenes képzésre lenne Önök szerint szükség?
Épületautomatikai alapok
SAIA konfigurálási képzés

Kiolvasó szoftverek

Adatkiolvasás LoRaWAN-hálózaton

Alig néhány éves a LoRa, a nagy hatótávolságú, vezetékmentes kommunikáció új „reménysége”, amely gyökerestől formálhatja át a vezetékmentes mérő-adatgyűjtő rendszereket nemcsak az ipar és az infrastruktúra számos területén, hanem akár a mezőgazdaságban is.
 
A vezetékmentes hálózatok számos területen jelentősen átalakíthatják a gép-gép közötti (M2M) kommunikáció megoldásválasztékát. A számos ígéretes technológia közt szükség volt (legalább) egy olyan megoldásra is, amely egymástól távoli, ritkán elhelyezkedő végpontok – tipikusan kis mennyiségű – adatát képes kis sávszélességgel, nagy (nyílt terepen akár 10 km-es) hatótávolsággal továbbítani. A Cycleo francia cég 2013-ban bejelentett szabadalmán alapuló LoRa rendszer, és a technológiára alapozott LoRaWAN (Low Power Wide Area Network) hálózati rendszer megfelelni látszik ezeknek az elvárásoknak, ezért máris számos gyakorlati alkalmazásra talált, és további, gyors térhódításával kell számolnunk.

 
A megindult fejlesztések eredménye-képpen a francia ATIM ACW® (ATIM Cloud Wireless®) termékcsalád rádiómodemjei az elsők között léptek túl a Modbus-alapú, 868 MHz-es sávban működő helyi M2M rendszerszemléleten és a LoRa technológia felé nyitottak. Cégünk, az SB-Controls Kft. is forgalmaz rendszermegoldásokat ezekre az eszközökre alapozva. Munkánk során gyakran találtuk szembe magunkat azzal a kényelmetlenséggel, hogy a LoRa szerverekről kiolvasható adatok hexadecimális adatmegjelenítése miatt az adatok értelmezése nehézkes.
Ez gyártótól függetlenül, világszinten jellemző. Ennek feloldására az SB-Controls Kft. saját fejlesztésbe fogott, és létrehozta adatkiolvasó szoftverét, amely a felhasználó számára minimális jelentőségű eszközazonosító helyett a fogyasztási helyet, a hálózaton továbbított (hexadecimálisan megjelenített) bináris adat helyett fizikai mennyiségben jeleníti meg a LoRa-üzenet adattartalmát.
 
 
 
 Az RF-kommunikáció jövője: a LoRa
 
A 2015-ben bemutatott LoRa (Long Range) technológia a 868 MHz-es ISM sávban (ipari, tudományos és orvosi sáv – Industrial, Scientific and Medical band), engedélyezéshez nem kötött, kis teljesítményű rádióval (25 mW) akár 10…15 km távolság áthidalására is képes. Az adatátvitel a 128 bites AES titkosításnak és a kettős kódolásának köszönhetően teljesen védett a külső (illetéktelen, esetenként ártó szándékú) behatásoktól. A kettős kódolás lényege, hogy a külső „burok” tartalmazza a hálózati adatokat és azon belül, mintegy belső, saját kódvédelemmel ellátott burokban helyezkedik el a „hasznos teher”,
a felhasználói adat. 
 
A LoRaWAN technológia egyik legnagyobb előnye robusztus üzemén kívül az energiahatékonyságában rejlik. Ugyanis a szenzor jelét több bázisállomás is veszi, de a hálózathoz a szenzor és a bázisállomás oldalon sincs szinkronizálás. Ennek köszönhetően az egyes szenzorok, képesek akár 3…5 évig is elemcsere nélkül, esetleg a környezeti „hulladékenergiából” gyűjtött energiát hasznosítva (energy harvesting) akár korlátlan ideig is működni, és közben információt, mérési adatokat szolgáltatni a felügyelni kívánt területről, berendezésről. Az esetek jelentős többségében a jellemző kommunikációs irány aszimmetrikus, vagyis az eszköztől a hálózat felé mutat. Ezek a kis fogyasztású kommunikációs modulok megkönnyíthetik a mérő-adatgyűjtő rendszerek kiépítését, növelve a hatékonyságot és az üzembiztonságot: 
  • a vízműveknél: mérőállások begyűjtésével, nyomásmérésekkel, esetleges vízbetörés jelzésekkel;
  • távhő-szolgáltatóknál: mérőállások begyűjtésével, EX-es kivitelű eszközökkel gázméréseknél, nyomás és hőmérséklet mérésekkel és vízbetörés érzékeléssel;
  • a mezőgazdaságban: a talajnedvesség, a hőmérséklet és a páratartalom mérésével, vagy a GPS-adóval ellátott eszközök esetében a legelő állatok nyilvántartásával;
  • ipari üzemeknél: a telephelyen szétszórt, akár szigetüzemű mérők, érzékelők adatgyűjtésével.

 Kiolvasó szoftverek 

 
A 2. ábrán látható adatmegjelenítés értelmezése gyakorlott szemet és némi időt igényel, hiszen a üldés időpontján, a frekvenciasávon és a portszámon kívül első pillantásra más adat nem felismerhető. A gyakorlottabbak számára már a SeqNo oszlop adatai is értékelhető információval szolgálnak, hiszen az az adatcsomag sorszámát jelenti. A legfontosabb adatok értelmezése további feladatot ad, hiszen a Data, mint küldött érték egy hexadecimális karakterhalmaz, amelynek visszafejtése néhány percet is igénybe vehet. Természetesen az emberi számolgatás (és hibázás) kivédhető, ha egy rendelkezésre
álló SCADA (pl: VisionX) szoftver azt kezelni és mértékegységgel együtt kijelezni is tudja. Azonban a „hagyományosnak” tekinthető PC-s megjelenítés is megkövetelte egy kiolvasó szoftver elkészítését, amelyre a továbbiakban még visszatérünk. 
 
Adatkiolvasási lehetőségek
  • Impulzusszámlálás: Elsőként az impulzusszámlálóval ellátott LoRa-modemek  megjelenítését láthatjuk az ábrán. A LoRa kommunikációra alapozott mérő-adatgyűjtő rendszerek kiépítése leghamarabb a fogyasztói méréseknél merül fel, ahol vízórát, gázórát, esetleg impulzuskimenetű villamos fogyasztásmérőt szeretnének rendszerbe illeszteni. Az ACWLW8-MR2-(EX) típusú RF-modemek fejlesztésekor a fő célterület a mérés volt, ezért 2 db – bármilyen – digitális impulzus vagy állapot továbbítására alkalmasak. Ahogy a megjelenítő képen látszik, a mérőazonosító helyén az eredetileg kommunikált „eszközazonosító” helyett már a hozzárendelt fogyasztó azonosítója jelenik meg, amely könnyen értelmezhető. A két mért érték kijelzése az esetleges vezetékszakadás (vagy szabotázs) érzékelését hivatott jelezni. 

 

  • Analóg mérés és digitális jelek: Amennyiben analóg érték mérésére van szükségünk, úgy a 0…10 V/0…20 mA jel fogadására alkalmas ACWLW8-DINDA lehet a megoldás, amely LoRaWAN hálózaton 300 bit/s…10 kbit/s sebességtartományban képes adatokat küldeni a bázisállomás felé. Ahogy az ábrán látható, akár nyomásérték, akár folyadékszint kijelzésére is lehetőségünk adódik. Érdekességként érdemes megjegyezni, hogy a modem tápfeszültsége 10…30 VDC, amelyet akár szigetüzemű „vízgenerátor” segítségével is biztosítani lehet, ami jelentős segítség lehet a vízművek számára a hálózatuk nyomásellenőrzési rendszerének kiépítésekor. Irodánkban a gyakorlati megvalósítás tesztelésére egy egyszerű kis vízturbinát használtunk, amelynek dokumentációja alapján maximális kimeneti feszültségként elvárt 18 V helyett 22 V feszültséget sikerült elérnünk, amely már gond nélkül, üzembiztosan képes az RF-modemet tápfeszültséggel ellátni.

  • Adatcsomagok kiolvasása: Az automatizálás területén talán a leghasznosabb RF-funkció a „vezetékhosszabbítás”, amely transzparens modemek segítségével akár több száz méteres kábelezéstől tud megmenteni. Ez akkor tesz szert különleges jelentőségre, ha a kábelezést műszaki és/vagy jogi akadályok miatt nehéz, hosszadalmas, költséges, sőt nem ritkán lehetetlen kivitelezni. A 868 MHz-es szabadfrekvencián számos alkalommal használtuk már a soros kommunikáció meghosszabbítására az ATIM DINRS modemeket. LoRaWAN környezetben azonban még hasznosabbnak bizonyult, hiszen a ACWLW8-DINRS RF-modem egyszerre 6 db Modbus (RTU 8N1) eszközt tud lekezelni és eszközönként 16 regiszternyi adatot tud továbbítani adatcsomagok formájában. Ezáltal az impulzusadós mérőhöz képest jelentősen több adatot (Pl.: feszültség, áram, hatásos és meddő teljesítmény, teljesítménytényező – akár fázisonként is) gyűjthetünk villamos fogyasztásmérőnkből.

Másik alkalmazási példáját mutatja az ábra, ahol LoRa hálózatra csatlakozó RF-modemmel megvalósítható egy napelemes rendszer távfelügyelete is, amennyiben a telepített inverterek képesek a MODBUS RTU 8N1 kommunikációra.

Épületdiagnosztikai mérőpontok integrálása LoRaWAN segítségével

 
Az épületen belüli hőmérséklet és páratartalom ismerete nemcsak a fűtési-hűtési rendszerek vezérlésének és szabályozásának fontos paramétere, hanem a benne élők/dolgozók komfortérzetének biztosításához is elengedhetetlen, sőt az épületek állapotfelmérésekor is fontos információkkal szolgálhat.
 
Az épületdiagnosztikáról röviden
Az épületdiagnosztika fogalmának számos meghatározása ismeretes. Ezt „saját használatra” ezúttal az alábbiak szerint értelmezzük: az épületdiagnosztika egy olyan – az épületfizikai szakterülethez tartozó – információszerzési eljárás, amelynek bemeneti adatai a rendszer vagy objektum tönkretétele nélkül, annak határfelületén történő mérésekből szerzett adatok, célja pedig a már meglévő problémák felderítése, illetve a jövőben adódók előrejelzése, és javaslattétel azok megoldására.
Míg régebben az épületdiagnosztika csak az épületek rekonstrukciója során, a tervezési-előkészítési szakaszban, a tényleges munkakezdés előtt kapott szerepet, addigra napjainkban a régi épületek szakmailag nyomon követhető és felügyelhető költséghatékony felújítását, rekonstrukcióját és korszerűsítését segíti.
A tapasztalatokat összegezve azt mondhatjuk, hogy – többletköltségek árán ugyan, de – a megfelelően előkészített épületdiagnosztikai vizsgálatokkal és megvalósíthatósági elemzésekkel alátámasztott felújítási-helyreállítási projekt jelentősen kevesebb többletköltséget és egyéb erőforrás-ráfordítást követel a megvalósítási szakaszban, mint a kevésbé előkészített, de a költséghatékonyságot érvényesíteni kívánó társai.
Egy épület esetében számos alkalommal (adásvétel, átépítés, felújítás, ráépítés, melléépítés, szerkezeti hiba gyanúja stb.) érdemes épületdiagnosztikai elemzést kérni, de témánk szempontjából  a legfontosabb eset, ha a szóban forgó épület régebben, a helyiséghőmérsékletek mérése és regisztrálása nélkül épült.
Egy épületdiagnosztikai vizsgálat során számos jellemzőt válogatnak be a vizsgált tulajdonságok körébe, amelynek kötött lépései vannak:
• a rendelkezésre álló adatok beszerzése,
• helyszíni állapotfelmérés, a szerkezet meghatározása,
• az erőtani követelmények felmérése, igazolása,
• az eredmények kiértékelése,
• az épület minősítése, kategorizálása.
 
A tartalmi kötöttségek miatt, a téma szempontjából itt csak a legfontosabb vizsgálati pontokat említjük, amelyek a helyszíni állapotfelméréshez és a meglévő adatok összegyűjtéséhez köthetők:
• külső és belső környezeti tényezők vizsgálata (páratartalom, hőmérsékletek, vízvezetékek és csatornahálózatok állapotfelmérése, szerves és szervetlen anyagok jelenléte, hatása),
• a falak nedvességtartalmának mérése, megállapítása,
• szerkezetrészek nedvesedésének vizsgálata.
 
Adatgyűjtés – akár saját hálózaton is
Az említett mérendő paraméterek közül ezúttal a páratartalom és a hőmérsékletek mérését és regisztrálását emeljük ki, amelyekből kiszámítható és figyelemmel kísérhető a harmatpont alakulása az
egyes helyiségeken belül. A mérő-adatgyűjtő rendszer kiépítésénél azonban érdemes körültekintően megismerni a piacon található mérési megoldásokat és fontolóra venni a kiépítéshez szükséges járulékos költségek mértékét is.
Számos alkalommal kihívást jelent egy épületen (iskola, irodaház stb.) belül a különböző helyiségekbe telepített mérők „összefűzése”, egyetlen rendszerbe integrálása. Kevés alkalommal engedhetjük meg magunknak, hogy akár száz méter(ek)ben mérhető kábeleket építsünk ki egy-egy adatgyűjtőhöz. Mivel a gyakorlatunkban igen jellemzőnek találtuk a szétszórtan elhelyezett, egy-két mérési pontot igénylő rendszereket, a továbbiakban ezek kiépítésével foglalkozunk.
A szenzorok és az adatgyűjtő összekapcsolására megoldást jelenthetnek a különböző vezeték-mentes megoldások (WiFi, RF, stb.) az épületen belül, de mindenképp számolni kell az épület szerkezetéből és méretéből adódó, esetlegesen felmerülő kommunikációs nehézségekkel.
 
Nehezebb kérdésnek tűnhet, ha épületegyüttesből – esetleg több különálló épületből – kell az adatokat egyetlen közös platformra gyűjteni. Ekkor már felmerülhet a nagy hatótávolságú, vezetékmentes kommunikációs csatornák (GPRS, mikrohullám stb.) alkalmazása vagy a helyi adatkoncentrátorok telepítése, de minden esetben többletráfordításként jelentkezik a bekerülési és üzemeltetési költség. Az ilyen – tipikusan kis adatforgalmú – mérőrendszerek kiépítésére számos megoldás született, többek között a LoRa kommunikációra alapuló rádiófrekvenciás modemek alkotta mérő- adatgyűjtő rendszer. Azonban sokszor fordul elő, hogy egy zárt kommunikációs hálózaton belül szeretnénk tartani az adatokat, amely a külvilág felőli illetéktelen hozzáférési kísérletek számára így elérhetetlen maradhat. Ennek az igénynek a kielégítésére született a SPN (Small Private Network) megoldás, amelyből – a korábban ismertetett LoRa hálózati felépítéstől eltérően – kimarad a Network Server, illetve az SPN Licenc segítségével a Gateway (GW) hálózati kiszolgálót is tartalmazó átjáróvá alakul át. Ezáltal előfizetési díj nélkül egy – akár 2000 db végpontig (berendezésig) bővíthető – saját hálózat hozható létre, ahol a GW nemcsak nyugtázásra képes, hanem optimalizálni tudja a berendezések adatsebességét, illetve tárolni tudja a végberendezések üzeneteinek vételi időpontját és RF paramétereit is.
 
 
Kompakt mérőtávadók az ATIM-tól
Akár a hagyományosnak tekinthető 868 MHz-es csatornára, akár a LoRa-ra alapozó mérőhálózat kialakítása mellett döntünk, a kitűzött feladatra eleve alkalmasak az ATIM cég kompakt RF-modemei, mivel hőmérséklet- és páratartalom-mérőérzékelővel vannak ellátva. Egy épület üzemeltetése, biztonsága és állapotfelmérése szempontjából elsődleges fontosságú lehet az esetleges vízbetörés detektálása. E célra jól alkalmazható a WaterLeak távadó, amely a kevésbé szem előtt lévő pincék, aknák, átemelők védelmét és felügyeletét hivatott biztosítani. Egy épület esetében egy későn észrevett vízbetörés jelentős nedvesedést, szerkezeti állapotromlást eredményezhet, amely könnyen megelőzhető egy távadó telepítésével.
 
  • A belső hőmérséklet- és páratartalom-érzékelővel ellátott RF-modemek óránként egyszeri üzenetküldéssel, karbantartási igény nélkül képesek mérési adataikat továbbítani két darab AA-elemet energiaforrásként felhasználva. Hiteles mérésre – 20 °C…+55 °C közötti hőmérséklettartományban képesek. Adatátviteli sebességük a kommunikáció típusától függően széles tartományban mozog, hiszen ez a paraméter 1200 bit/s-tól 115 kbit/s-ig terjed a 868 MHz-en működő ACW/868-TH modellnél, míg a LoRa hálózaton át működő ACW/LW8-TH típussal 300 bit/s…10 kbit/s sebesség állítható be.

 

  • ACW868-TH-O típusnévvel a 868MHz-es, ACWLW8-TH-O típusnévvel pedig a LoRa hálózat kiépítésekhez is kínálnak külső hőmérséklet- és páratartalom-érzékelővel ellátott RF-modemeket, amelyek beltéri társaikéhoz hasonló üzemi paraméterekkel rendelkeznek, de IP 66 védettségű PVC burkolatuknak köszönhetően tökéletesen védettek a por ellen, és az erős vízsugárral szemben is ellenállóak. 

 

  • Az ATIM vízbetörés távadója IP 68 védettségi besorolású, öntött burkolatú RF-modem, amelynek tápellátását kettő darab AA elem biztosítja. A lokális 868 MHz-es hálózaton installálható ACW868-WL és a LoRa kommunikációt megvalósító ACWLW8-WL típusok kialakításából adódóan az elemek ugyan nem cserélhetők, de a vízbetörés távadók működési élettartama hosszúnak tekinthető, hiszen napi három üzenetküldéssel akár 5 évig is el tudják látni feladatukat. Az ATIM fejlesztőit dicséri, hogy a távadó üzembe helyezéséig a tápellátást biztosító elemeket egy mesterségesen – külső mágnes által – nyitva tartott relé védi, kizárva ezzel azok túl korai lemerülését. 

Vissza a kezdő oldalra  

 

Kövessen Minket a Facebookon   
vagy íratkozzon fel Youtube csatornánkra!

 

Honlap készítés