樓宇自動(dòng)化中的LoRaWAN

借助LoRaWAN走向數(shù)字化建筑

如今，基于LoRaWAN無線電標(biāo)準(zhǔn)的集成解決方案在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域的改造和新建項(xiàng)目中越來越受歡迎。通過 LoRaWAN無線連接傳感器、儀表或操作設(shè)備與其他無線技術(shù)相比具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，例如：

現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)與云解決方案與LoRaWAN靈活性的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了新的高效使用場(chǎng)景：目標(biāo)是減輕技術(shù)設(shè)施管理，降低運(yùn)營(yíng)成本，透明地處理建筑數(shù)據(jù)并激發(fā)建筑業(yè)主新的舒適功能。

什么是LoRaWAN？

LoRaWA 代表“遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)”，是指專為物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 開發(fā)的具有超遠(yuǎn)距離的節(jié)能無線電技術(shù)。它屬于所謂的LPWAN技術(shù)（低功耗廣域網(wǎng)，LoRaWAN 聯(lián)盟），電池壽命長(zhǎng)達(dá) 10 年，具體取決于傳感器類型和數(shù)據(jù)傳輸?？梢愿采w長(zhǎng)達(dá)15公里的距離（取決于環(huán)境和外部影響）。LoRaWAN 的另一大優(yōu)勢(shì)是其高建筑滲透率。然而，低功耗和遠(yuǎn)距離的組合將最大數(shù)據(jù)速率限制為50kbit/s。（擴(kuò)展閱讀：與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)共成長(zhǎng)——回顧LoRa?突飛猛進(jìn)的10年發(fā)展）

LoRaWAN的優(yōu)勢(shì)

建筑物中的LoRaWAN

在樓宇自動(dòng)化，尤其是智能樓宇中，重點(diǎn)是數(shù)據(jù)透明度，以便盡可能節(jié)能地運(yùn)營(yíng)樓宇。LoRaWAN是為滿足物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的要求而開發(fā)的，具有高無線電范圍和出色的建筑物穿透力。這樣一來，即使是整個(gè)企業(yè)大樓和相關(guān)的場(chǎng)地也可以僅由一個(gè)網(wǎng)關(guān)覆蓋。即使是通常難以融入無線網(wǎng)絡(luò)的地下室，也不會(huì)對(duì)LoRa無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成問題。

由于物聯(lián)網(wǎng)傳感器和執(zhí)行器消耗的數(shù)據(jù)量很小，幾乎任何數(shù)量的傳感器都可以通過單個(gè)網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通信。這使得LoRa無線傳感器的集成非常有利，因?yàn)榧炔恍枰罅康木W(wǎng)關(guān)也不需要中繼器。

此外，低功耗數(shù)據(jù)傳輸可使LoRa傳感器和LoRa執(zhí)行器使用電池實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。同時(shí)，它們的電池壽命可達(dá)15年。這將設(shè)施管理中的維護(hù)工作降至最低，并使現(xiàn)有建筑物的改造變得輕而易舉，因?yàn)殡S后無需重新布線。

為了集成到現(xiàn)有的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中，一些LoRa網(wǎng)關(guān)已經(jīng)具有標(biāo)準(zhǔn)化的GA接口，例如Modbus。這樣，從LoRa終端設(shè)備收集的數(shù)據(jù)可以很容易地流回樓宇控制系統(tǒng)。這種通信是雙向的，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的集成。

資料來源：DEOS

以DEOS的LoRaWAN解決方案為例。其LoRa網(wǎng)關(guān)具有集成的LoRa網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 (LNS)，可將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)保存在本地網(wǎng)絡(luò)上。此外，標(biāo)準(zhǔn)的Modbus TCP接口允許輕松地將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)解耦到建筑物中任何支持Modbus的DDC控制器。因此，LoRa終端設(shè)備與現(xiàn)有GA系統(tǒng)雙向交換數(shù)據(jù)，或?qū)⑹占降臄?shù)據(jù)提供給DEOS pro.Building Suite（IoT 平臺(tái)）。

該平臺(tái)可視化各種應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)，例如智能計(jì)量、按需清潔或預(yù)測(cè)性維護(hù)。也可以通過MQTT將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到pro.Building Suite或任何MQTT代理。為了使用DEOS解決方案輕松調(diào)試LoRa傳感器，他們?yōu)榭蛻籼峁┝艘环N用于大規(guī)模集成的工具。這意味著大量傳感器可以集成到網(wǎng)絡(luò)中，只需點(diǎn)擊幾下即可激活。這將部署工作減少到最低限度。

因此，DEOS的解決方案提供了 LoRaWAN 無線電協(xié)議的所有優(yōu)勢(shì)，并提供專門用于樓宇自動(dòng)化應(yīng)用的補(bǔ)充功能和服務(wù)。

資料來源：DEOS

LoRaWAN在樓宇中的應(yīng)用實(shí)例

LoRaWAN具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并且其知名度和重要性正在穩(wěn)步增長(zhǎng)。但LoRaWAN解決方案究竟應(yīng)該用于樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域的什么用途呢？通過智能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用示例，我們展示了一些最有趣的用例。

現(xiàn)有建筑的后數(shù)字化

據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約80%的總建筑成本發(fā)生在建筑物的使用階段或運(yùn)營(yíng)期間。因此，這里有巨大的節(jié)約潛力，必須加以利用。LoRa無線傳感器在操作過程中的簡(jiǎn)單集成，例如，數(shù)字化和自動(dòng)化加熱控制是孩子們的游戲。這大大降低了能源成本，投資成本低。

通過智能恒溫器進(jìn)行加熱控制

使用智能LoRaWAN恒溫器可以提高帶有舊散熱器的現(xiàn)有建筑物的效率。加熱控制不再需要手動(dòng)，而是根據(jù)需要進(jìn)行智能化和全自動(dòng)控制。通過存儲(chǔ)的節(jié)能計(jì)劃，供暖輸出在特定時(shí)間（例如周末）降至最低。

智能計(jì)量

LoRaWAN無線電解決方案適用于自動(dòng)化耗時(shí)且容易出錯(cuò)的抄表。數(shù)據(jù)記錄和歷史化提高了過去時(shí)期數(shù)據(jù)的透明度和可驗(yàn)證性……與計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的接口也是可以想象的。因此不再需要手動(dòng)讀取，并減輕了技術(shù)設(shè)施管理的負(fù)擔(dān)。

使能源消耗透明化

建筑的透明度是最重要的。使用LoRaWAN電能表，可以看到建筑物的能源消耗。由于記錄時(shí)間間隔較短，因此可以對(duì)每日消耗量進(jìn)行說明。同樣，可以收集能源效率的證據(jù)，并將數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步優(yōu)化建筑物中的能量流。

預(yù)測(cè)性維護(hù)

LoRaWAN解決方案可用于減輕設(shè)施管理并在錯(cuò)誤或故障發(fā)生之前識(shí)別它們。通常，應(yīng)用或設(shè)備的狀態(tài)會(huì)受到監(jiān)控并及時(shí)報(bào)告臨界值。例如，可以傳輸通風(fēng)系統(tǒng)中過濾墊的填充量，及時(shí)更換并避免停機(jī)。

按需清潔

現(xiàn)場(chǎng)員工的出勤時(shí)間越來越個(gè)性化。具有不同利用率的時(shí)期現(xiàn)在是常態(tài)。因此，有一天房間幾乎空無一人，而第二天就超載了。對(duì)于按需清潔管理，使用數(shù)據(jù)通過 LoRaWAN 存在檢測(cè)器收集并轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)提供商。這使得使用數(shù)據(jù)的操作更加高效。

室內(nèi)空氣監(jiān)測(cè)

使用支持LoRaWAN 的CO2信號(hào)燈或替代傳感器監(jiān)控和優(yōu)化建筑物內(nèi)人員的室內(nèi)空氣質(zhì)量。受到新冠病毒的影響，因此為建筑用戶建立了安全感非常重要。然而，優(yōu)化的室內(nèi)空氣氣候也可以明顯提高生產(chǎn)力，并且可以減少員工病假。

如何選擇：LoRaWAN、WiFi、藍(lán)牙、EnOcean 還是 Sigfox？

物聯(lián)網(wǎng)的重要性日益增加以及對(duì)特定應(yīng)用解決方案的強(qiáng)烈需求目前正在為競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)帶來許多新技術(shù)。這些技術(shù)中的每一種都有其存在的理由，這使得直接比較變得困難。在決定一項(xiàng)技術(shù)時(shí)，考慮個(gè)別應(yīng)用場(chǎng)景很重要。

特別是在消費(fèi)領(lǐng)域，如智能家居，WiFi 和藍(lán)牙等協(xié)議通常用于控制或讀取照明、遮陽甚至提供溫度等房間信息。這樣做的主要原因是這種基礎(chǔ)設(shè)施通常已經(jīng)到位并且通常完全適合家庭應(yīng)用。

然而，對(duì)于工業(yè)用途，局域網(wǎng) (LAN) 在大多數(shù)要求中表現(xiàn)很差，或者根本不滿足這些要求。例如，這些技術(shù)主要是為短距離內(nèi)的高數(shù)據(jù)量而設(shè)計(jì)的，而且成本也非常高。然而，這種大帶寬并不是必需的，因?yàn)橹悄芙ㄖ械臄?shù)據(jù)量通常非常低。根據(jù)3GPP（全球移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)合作）的數(shù)據(jù)，大約99.9%的LPWAN設(shè)備每月消耗不到150 KB的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)量、能量需求和范圍彼此直接相關(guān)。

本文資料來源：DEOS

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