Gids voor LoRaWAN-sensoren: Gebruikssituaties en -typen

Dit artikel is een inleiding tot Long Range Wide Area Network (LoRaWAN)-sensoren en waarom ze belangrijk zijn. Het legt uit wat de voordelen zijn van het inzetten van een LoRaWAN-sensor, wat een Internet of Things (IoT)-sensor is, welke soorten sensoren beschikbaar zijn en wat het werkingsprincipe van de LoRaWAN-sensoren is, gevolgd door een paar verschillende soorten LoRaWAN-sensoren. Tot slot sluiten we af met de voordelen van het gebruik van LoRaWAN-sensoren in uw IoT-toepassing. 

Wat is LoRaWAN en waarom is het belangrijk? 

Zoals besproken in eerdere artikelen, LoRaWAN staat voor "Long Range Wide Area Network" en is een netwerkprotocol bovenop de LoRa-radiomodulatie. Het is populair geworden door de vooruitgang van allianties die LoRa promoten in Internet of Things (IoT)-toepassingen. Deze veelbelovende functies omvatten: 

• Lange-afstandswerking: LoRaWAN IoT-toepassingen kunnen langeafstandscommunicatie tot stand brengen tot 13 km in een landelijke omgeving en tot ~ 10 km in een stedelijke omgeving. 
• Laag stroomverbruik: LoRaWAN-apparaten die gebruikmaken van LoRa-radiomodulatie verbruiken weinig energie in vergelijking met andere Wide Area Networks (WAN's) zoals cellulaire commcommunicatie. 
• Veilige verbinding: LoRa-apparaten zijn voorzien van 128-bits AES-encryptie om de overdracht van informatie te beveiligen. 
• Verbeterde levensduur van de batterij: LoRa-apparaten werken meestal op batterijen en hebben een levensduur van ongeveer 10 jaar. 
• Lage kosten van apparaten 

Deze eigenschappen maken LoRaWAN een populaire optie voor Low Power WAN (LPWAN) IoT-toepassingen die een kleine payload en bandbreedte vereisen. 

Wat is een LoRaWAN-sensor? 

LoRaWAN-sensoren zijn de eindapparaten die worden ingezet in een LoRaWAN-netwerk. Ze vallen in de grote categorieën van IoT-sensoren. Daarom is het de moeite waard om te bespreken wat een IoT-sensor is.  

Een IoT-sensor is het eindapparaat dat verantwoordelijk is voor interactie met de fysieke omgeving. Ze verzamelen fysieke parameterwaarden en zetten deze om in signalen die vervolgens worden gelezen door een intelligent knooppunt zoals een microcontroller. Het belangrijkste kenmerk van een IoT-sensor is dat hij de verzamelde fysieke gegevens via het internet doorstuurt naar het intelligente knooppunt. Om de internetverbinding te vergemakkelijken worden verschillende draadloze communicatiemedia zoals Wi-Fi en mobiele telefonie veel gebruikt. 

Nu we een kort begrip hebben van wat een IoT-sensor is, laten we eens kijken wat LoRaWAN-sensoren zijn. LoRaWAN-sensoren zijn een type IoT-sensor waarbij het draadloze co1TP14communicatiemedium LoRa-radiomodulatie is. Deze hebben inherent de voordelige eigenschappen van LoRa radiomodulatie die we eerder bespraken. Afgezien van deze inherente eigenschappen gedragen LoRaWAN-sensoren zich als gewone IoT-sensoren. Ze zijn echter aangepast om te worden ingezet in LoRaWAN-netwerken in plaats van in conventionele WAN-netwerken. 

De behoefte aan dergelijke LoRaWAN-sensoren ontstond door de vele toepassingen die gebruikmaken van LoRa-radiomodulatie. Dit werd gemotiveerd door hun goedkope kosten en lagere stroomverbruik, waardoor ze ideaal zijn voor batterijgevoede sensoren. Bovendien kunnen LoRaWAN-sensoren informatie over een lange afstand overdragen, waardoor ze superieur zijn in vergelijking met conventionele IoT-sensoren. Door het gebruik van LoRa radiomodulatie kunnen ze ook zeer goed presteren in omgevingen waar er meer storingen en ruis kunnen zijn.  

Werkingsprincipe van LoRaWAN-sensor

LoRaWAN-sensoren bestaan uit twee hoofdelementen: 

• Detectie-element 
• LoRa-module 

Het sensorelement is verantwoordelijk voor het verkrijgen of detecteren van de gewenste fysieke parameters. Deze kunnen variëren van verschillende sensorelementen zoals versnellingsmeters, temperatuursensoren, druksensoren, enz.  

De LoRa-module fungeert als radiomodule of co1TP14communicatiemodule. Deze maakt LoRa-modulatie mogelijk voor de overdracht van verzamelde sensorgegevens naar een intelligente eenheid. De module is ook verantwoordelijk voor beveiligingsmaatregelen zoals de juiste encryptie om LoRa-modulatie mogelijk te maken. LoRa-modules verzenden gegevens niet continu en hebben een beperkte transmissiesnelheid. Dit voegt echter vertraging toe in communicatie. LoRaWAN-sensoren zijn onderverdeeld in drie hoofdklassen, afhankelijk van hun datatransmissiemodus zoals in de ontvangstlink: 

• Klasse A: deze mogen informatie ontvangen op gespecificeerde ontvangstvensters 
• Klasse B: Deze krijgen extra ontvangstvensters, maar zijn vooraf gepland 
• Klasse C: Deze ontvangen informatie tenzij ze gegevens verzenden, vandaar minder latentie. Deze klassen apparaten zijn echter zeer energie-intensief. 

In het ideale geval zouden LoRaWAN-sensoren de sensorgegevens communen naar een LoRa gateway in het LoRaWAN, of in sommige gevallen communiceert het rechtstreeks naar een centraal knooppunt zoals een server. Deze informatie wordt dan verwerkt door een centraal knooppunt zoals een lokale server of een cloud server, waar de gebruiker toegang heeft tot zijn toepassing en deze kan controleren. 

Soorten LoRaWAN-sensoren 

LoRaWAN-sensoren kunnen worden onderverdeeld in verschillende categorieën, afhankelijk van het type toepassing dat wordt gebruikt. LoRaWAN-netwerken zijn populair in de volgende sectoren: 

• Bewakingstoepassingen: LoRaWAN-apparaten kunnen informatie verzenden in de vorm van korte berichtuitbarstingen, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen die geen ononderbroken bewaking vereisen. 
• Veilige toepassingen: Vanwege de inherente beveiligingsfuncties zijn LoRaWAN-sensoren geliefd in toepassingen die een hoge beveiliging vereisen. 
• Toepassingen op lange afstand: LoRaWAN-sensoren kunnen informatie over een groot bereik verzenden, waardoor ze een ideale kandidaat zijn voor vermogensbewaking waarvoor een groot bereik nodig is. 

LoRaWAN-sensoren verschillen naargelang de verticale markt en de verschillende toepassingen. In dit artikel overlopen we kort enkele van de common LoRaWAN-sensoren. 

• Bewegingssensoren 

Deze worden gebruikt om beweging te detecteren in toepassingen zoals activabewaking, huisbeveiliging, automatiseringstoepassingen en het volgen van bezetting. Bewegingssensoren kunnen de beweging van mensen en objecten detecteren. Deze activeren dan een alarm of tellen de gedetecteerde beweging. Er zijn verschillende commercial bewegingssensoren beschikbaar voor verschillende gebruikerstoepassingen. 

• Volgsensoren 

Tracking LoRaWAN-sensoren zijn nuttig bij het traceren van bedrijfsmiddelen in industrieën zoals toeleveringsketens. Deze worden meestal bovenop objecten of mensen gemonteerd om ze over grote afstanden te volgen. Het belangrijkste voordeel van LoRaWAN-trackingsensoren in vergelijking met andere trackingapparaten is hun energie-efficiëntie. 

• Omgevingssensoren 

Dit zijn de populairste LoRaWAN-sensoren die momenteel worden gebruikt. Omgevings-LoRaWAN-sensoren kunnen het CO2-niveau, de vochtigheid, de temperatuur, de luchtkwaliteit, enz. meten en worden veel gebruikt in slimme landbouw, rampenbewakingstoepassingen, slimme steden en andere openbare diensten. Momenteel is er een enorme vraag naar LoRaWAN omgevingssensoren, vanwege hun lage vermogen en goedkopere onderhoudskosten. 

Waarom een LoRaWAN-sensor gebruiken? 

U kunt LoRaWAN-sensoren in uw toepassing overwegen als u de volgende factoren controleert: 

• Gebruik van LoRaWAN-netwerk om werking op lange afstand mogelijk te maken 
• Gebruik van eindapparaten die op batterijen werken, waardoor het toegestane stroomverbruik wordt beperkt 
• De aanwezigheid van talloze geluidsbronnen en storingen in de bedrijfsomgeving. Een goed voorbeeld van zo'n omgeving is een automatiseringsfabriek 
• Veiligheid en betrouwbaarheid zijn belangrijke factoren bij de toepassing 

De redenen om te kiezen voor LoRaWAN-sensoren zijn echter niet beperkt tot de bovengenoemde drijvende factoren, maar zijn afhankelijk van de aard van de toepassing van de gebruiker. 

Voordelen van LoRaWAN-sensor

Enkele van de belangrijkste voordelen van het inzetten van LoRaWAN-sensoren zijn: 

• Ze zijn eenvoudig te implementeren. Ook zijn de onderhoudskosten erg laag in vergelijking met andere IoT-oplossingen zoals Wi-Fi. 
• LoRaWAN-sensoren maken gebruik van de Frequentiespectrum zonder vergunningwaarvoor geen extra licentiekosten nodig zijn 
• Laag stroomverbruik en groot werkbereik maken ze tot een populaire LPWAN-netwerkoplossing 
• Met de oprichting van LoRa AlliantieOp LoRa gebaseerde sensoren worden wereldwijd ondersteund en erkend. 
• Batterij met lange gebruiksduur 
• Veilige en betrouwbare verbinding 

Conclusie 

Concluderend kunnen we zeggen dat LoRaWAN-sensoren een populaire oplossing zijn voor uw IoT-toepassing als het werkingsbereik en de levensduur van de batterij uw grootste zorgen zijn. Niettemin zorgen LoRaWAN-sensoren voor de betrouwbaarheid van Wide Area Network IoT-toepassingen.