Техническое решение

по построению беспроводной LPWAN и интернет вещей IoT

Введение

В настоящее время большое внимание приковано к технологиям беспроводных энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (Low-power Wide-area Network). Также быстрыми темпами развиваются технологии Интернета Вещей (InternetofThings - IoT), то есть сети физических предметов, оснащенных возможностью связи с внешней средой и друг с другом. Компания "Смарт-4” рада предложить свои решения в этих областях.

Применяемые технические решения

Решение LPWAN & IOT от компании "Смарт-4” состоит из двух частей:

· локация и сбор данных с датчиков вне помещений;

· аналогичные операции для датчиков, расположенных внутри помещений.

Локация положения абонента внутри помещений осуществляется с помощью системы GPS/GLONASS, координаты передаются по обратному каналу LoRa. Внутри помещений определение местоположения осуществляется на сервере. Помимо определения местоположения абонента датчики передают необходимую полезную информацию.

Оборудование вне помещений

Для построения сети LPWAN вне помещений используется оборудование альянса LoRa. Данный стандарт связи широко применяется для обеспечения радиообмена на больших расстояниях для систем с низким энергопотреблением.

LoRaиспользует технологию ультра узкополосной модуляции ultra-narrowband (UNB), что позволяет работать на больших дальностях. В этом стандарте расширенное покрытие обеспечивается за счет низкой скорости передачи данных, что повышает отношение сигнал-шум на информационный бит. Небольшие по размерам блоки передачи информации – 12-20 байт обеспечивают низкое время излучения передатчиков LoRa (порядка 1 сек.), что обеспечивает низкое энергопотребление.

Срок действия батарей абонентских устройств LoRa, предлагаемых потребителям, составляет до 10 лет.

В соответствии с решением ГКРЧ (Государственной Комиссии по радиочастотам при министерстве информационных технологий и связи РФ) от 28 апреля 2008 года N 08-24-01-001, диапазон частот 864-865 МГц может использоваться для построения таких сетей без лицензирования.

В отличие от остальных производителей (операторов), предоставляющих аналогичные услуги в других стандартах связи LPWAN, оборудование "Смарт-4” совместимо на уровне стандарта LoRa (физический и MACуровень).

Оборудование базовой станции и сетевое оборудование

В качестве оборудования базовой станции используется оборудование компании b810, более подробно http://www.b810group.it/.

Рис. 1. Архитектура сети LPWAN.

Оборудование абонентских станций

В качестве абонентского оборудования доступны следующие варианты датчиков:

· измерительные датчики (Gauge) (см. Рис. 2);

· лампы с индикатором потребления энергии;

· розетка с мониторингом и управлением потребления энергией;

· сенсоры – индикаторы напряжения;

· носимые датчики с возможностью определения местоположения, тревожной кнопкой и обмена короткими сообщениями.

При необходимости датчики оборудуются системой определения местоположения по каналам GPS, GLONASS.

Рис. 2. Измерительный датчик (Gauge) LoRa.

Рис. 3. Лампы с индикатором потребления энергии LoRa.

Рис. 4. Розетка с мониторингом и управлением потребления энергии LoRa.

Рис. 5. Сенсоры – индикаторы напряжения LoRa.

Рис. 6. Сенсоры – индикаторы напряжения LoRa (для пожилых людей, для детей, для животных, в т.ч. домашних).

Оборудование внутри помещений

Решение LPWAN и интернет вещей IoT внутри помещений предназначено в основном для снижения рисков получения травматизма на работе и снижения стоимости и количества аварий на производстве.

Согласно статистическим данным, расходы на преодоление последствий аварий и несчастных случаев на производстве, превышают уровень расходов на зарплату более чем в 5 раз. В число таких расходов входят больничные листы, расходы на лечение, повреждение оборудования, остановка производства, выбывание сотрудника из работы на некоторый срок.

Предлагаемое решение основано на Bluetooth Low Energy (BT 4.0) с поддержкой iBeacon.

Решение от компании b810

Расчет положения абонента осуществляется в приложении на мобильном телефоне, либо на специальном устройстве, размещаемом на одежде абонента.

Также приложение может размещаться в отдельном устройстве с размещением на частях одежды абонента, например, шлеме (Рис. 7). Устройство производит локацию объекта в помещении и автоматически выходит в эфир по каналам сотовой связи для передачи информации.

Рис. 7. Размещение устройства локации в помещении от компании b810 в шлеме.

Решение от компании Ruijie

Прием сигнала метки, расположенной на абоненте, осуществляется в Точках Доступа RG-MA1220 от компании Ruijie, которые поддерживают BT 4.0 и iBeacon. Расчет местоположения абонента осуществляется в облачной платформе.

Внешний вид точки доступа представлен на рисунке ниже.

Рис. 8. Внешний вид устройства RG-MA1220 от компании Ruijie.

Точка доступа поддерживает такие приложения BT 4.0, как "слежение за положением абонента” (locationtracking), а также "датчик движения” ("shakecontrol”).