Lång räckvidd
En gateway placerad högt på en byggnad eller mast kan ta emot signaler från sensorer flera kilometer bort.
LoRaWAN & IoT
LoRaWAN inom lantbruk – vad fungerar i praktiken?
Mät markfukt, väder, vattennivåer och annan information på platser där Wi-Fi, fast internet och ibland även mobilnät saknas. ELJI kan hjälpa till med hela kedjan – från givare och LoRaWAN-gateway till datainsamling, larm och presentation av mätvärden.
Kort sammanfattning
Små datamängder över långa avstånd
LoRaWAN är särskilt lämpat för små datamängder som ska överföras över långa avstånd med mycket låg energiförbrukning. En enda gateway kan täcka stora områden och hantera ett stort antal sensorer för exempelvis markfukt, vattennivå, väder och djurövervakning.
Vad är LoRaWAN?
LoRaWAN står för Long Range Wide Area Network. Tekniken är konstruerad för att överföra små mängder data över långa avstånd med mycket låg energiförbrukning.
Till skillnad från mobil kommunikation behöver varje sensor normalt inget SIM-kort eller eget mobilabonnemang. Sensorerna kommunicerar istället via radio med en LoRaWAN-gateway.
Ett LoRaWAN-system består i princip av fyra delar:
- En sensor mäter exempelvis markfukt, temperatur, vattennivå eller väder.
- En LoRaWAN-gateway tar emot radiosignalen.
- Gatewayen skickar informationen vidare till en nätverksserver.
- Ett program eller en IoT-plattform presenterar och behandlar mätvärdena.
Eftersom sensorerna bara behöver sända små datamängder under korta ögonblick kan ett stort antal enheter använda samma gateway.
Fördelar i fält
Varför passar LoRaWAN bra inom lantbruk?
Förutsättningarna inom lantbruk är ofta raka motsatsen till dem som vanliga trådlösa nätverk är konstruerade för. Avstånden är stora, tillgången till el är begränsad och mobiltäckningen kan variera kraftigt.
Låg energiförbrukning
Sensorerna kan vara batteridrivna och fungera under lång tid utan tillgång till elnät.
Inget SIM-kort
Ett eget LoRaWAN-nät kräver normalt inte något mobilabonnemang för varje enskild sensor.
Skalbart
Samma infrastruktur kan användas för allt från några få sensorer till mycket stora installationer.
Tillämpningar
Vanliga användningsområden
1 Markfukt och bevattning
Markfuktgivare kan exempelvis skicka mätvärden var 15:e eller 30:e minut. Informationen kan användas för att avgöra när bevattning verkligen behövs. Det kan minska vattenförbrukningen, energianvändningen och behovet av manuella kontroller ute på fältet.
2 Övervakning av djur
LoRaWAN kan användas i halsband eller andra enheter som rapporterar djurens position och aktivitet. Avvikande rörelsemönster kan då upptäckas tidigare.
3 Vattennivåer och tankar
Ultraljuds- eller nivåsensorer kan övervaka vattentankar, djurtråg och andra behållare. Det minskar behovet av att åka ut enbart för att kontrollera nivån.
4 Väder och mikroklimat
Temperatur, luftfuktighet, nederbörd och andra väderdata kan mätas på flera platser inom samma lantbruk. Det är värdefullt eftersom förhållandena kan skilja sig betydligt mellan olika fält och odlingsområden. En enda väderstation behöver därför inte alltid ge hela bilden.
5 Växthus
Batteridrivna sensorer kan placeras på många platser i ett växthus för att upptäcka lokala variationer i temperatur och luftfuktighet.
6 Skadedjur och växtsjukdomar
Smarta fällor och sensorer för exempelvis bladfukt kan hjälpa till att upptäcka förhållanden som ökar risken för svamp, skadedjur och andra problem.
7 Grindar och utrustning
Även mycket enkla signaler kan vara värdefulla. En sensor kan exempelvis rapportera om en grind är öppen eller stängd eller om en pump eller annan utrustning är i drift.
Från givare till mätvärde
Så kan en LoRaWAN-lösning från ELJI byggas upp
En LoRaWAN-installation är mer än själva radiosensorn. Givaren ska passa mätuppgiften, radiotäckningen ska fungera på platsen och mätvärdena ska tas om hand på ett användbart sätt.
ELJI kan hjälpa till med val och placering av sensorer och gateway, konfiguration av LoRaWAN-nätet och vidare överföring av data till exempelvis nätverksserver, dashboard, webbplats eller annat befintligt system.
1 Givare
Exempelvis markfukt, temperatur, luftfuktighet, nederbörd, vattennivå, bladfukt eller en enkel statuskontakt.
2 LoRaWAN
Sensorn skickar små datamängder trådlöst över långa avstånd med låg energiförbrukning.
3 Gateway och nätverk
En lämpligt placerad gateway tar emot sensorerna och skickar informationen vidare till nätverksservern.
4 Presentation och larm
Mätvärdena kan lagras, visas i dashboard eller på webben och användas för larm, historik och vidare integration.
Räckvidd & batteri
Utformningen avgör hur bra systemet fungerar
Räckvidd och batteritid ser ofta imponerande ut i datablad, men ute i fält påverkas resultatet av terräng, vegetation, antennplacering och hur ofta sensorerna sänder.
Placera högt
En gateway på tak eller mast får normalt betydligt bättre räckvidd.
Anpassa sändintervallet
Ju mer sällan sensorn behöver sända, desto längre kan batteriet räcka.
Testa i verkligheten
Vegetation, grödor, kullar och byggnader påverkar radiosignalen.
Bygg för platsen
En extra gateway är ofta bättre än att försöka kompensera dålig placering.
Räckvidd – placeringen är avgörande
LoRaWAN kan under goda förhållanden nå mycket långt. I öppen terräng anges räckvidder på upp till omkring 15 kilometer, men verklig räckvidd påverkas kraftigt av terräng, vegetation, byggnader och antennplacering.
Höjd är ofta viktigare än högre sändareffekt.
En gateway på ett tak eller en mast kan få betydligt bättre
räckvidd än samma utrustning placerad nära marknivå.
För lantbruk bör täckningen helst provas när grödorna är som högst och vegetationen som tätast. Ett system som fungerar bra tidigt på våren kan få sämre räckvidd mitt under odlingssäsongen.
Batteritid
Batteritiden beror i hög grad på hur ofta sensorn sänder. En sensor som rapporterar var femte minut förbrukar betydligt mer energi än en som rapporterar var trettionde minut eller några gånger per dygn.
För vissa typer av mätningar kan flera års batteritid vara realistiskt. Därför bör rapporteringsintervallet anpassas efter hur snabbt det som mäts faktiskt förändras.
Hur många sensorer kan användas?
LoRaWAN fungerar annorlunda än ett vanligt Wi-Fi-nät. Sensorerna är normalt inte kontinuerligt anslutna utan vaknar, skickar en liten mängd information och går sedan tillbaka till viloläge.
Därför kan en gateway hantera ett mycket stort antal sensorer. Den praktiska kapaciteten beror bland annat på hur ofta sensorerna sänder, hur stora datamängderna är och vilka radioinställningar som används.
Ett lantbruk kan därför börja med ett mindre antal sensorer och senare byggas ut utan att hela infrastrukturen behöver bytas.
Placering av LoRaWAN-gateway
Gatewayens placering är en av de viktigaste faktorerna för ett stabilt LoRaWAN-nät.
- Placera gatewayen högt. Tak, mast eller annan hög placering ger normalt bättre räckvidd.
- Undvik onödiga hinder. Kullar, skog, byggnader och framför allt metall kan dämpa radiosignalen.
- Testa under verkliga förhållanden. Kontrollera täckningen när vegetation och grödor är som tätast.
- Komplettera hellre med ytterligare en gateway. Om ett område ligger utanför täckningen är en extra gateway ofta en bättre lösning än att försöka öka sändareffekten.
LoRaWAN i praktiken
LoRaWAN passar bäst när uppgiften är tydlig: små datamängder, långa avstånd och låg energiförbrukning.
Inom lantbruk passar den kombinationen mycket bra. Markfukt, temperatur, väder, vattennivåer och statusinformation förändras normalt inte så snabbt att stora datamängder behöver överföras kontinuerligt.
Resultatet kan bli ett sensornät där många mätpunkter täcker ett stort område och kan fungera under lång tid utan kabeldragning eller kontinuerlig extern strömförsörjning.
ELJI & LoRaWAN
Bygg vidare på den mätning som redan finns
ELJI har lång erfarenhet av professionella väderstationer och mätteknik. LoRaWAN är ett naturligt komplement när mätpunkterna behöver flyttas längre ut i fält eller när kabeldragning och lokal strömförsörjning blir opraktisk.
Har du redan en väderstation eller andra givare behöver det inte alltid betyda att allt ska bytas ut. I många fall går befintlig mätutrustning att komplettera med kommunikation eller interface så att informationen kan ingå i ett LoRaWAN-baserat system.
ELJI kan också hjälpa till att bedöma gatewayplacering och radiotäckning innan ett större antal sensorer installeras.
LoRaWAN-lösningar från ELJI
Berätta vad och var du vill mäta
Beskriv vad du vill mäta, ungefärliga avstånd och hur du vill använda mätvärdena. Då kan vi hjälpa till att ta fram en lämplig kombination av givare, gateway, kommunikation och presentation.