Internet of Things (IoT) – LoRaWAN w praktyce

• Autorzy: Lipka Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.02.06

Warianty tytułu

EN

Internet of Things (IoT) – LoRaWAN in practice

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Internet rzeczy (Internet of Things – IoT) jest koncepcją informatyczną polegającą na połączeniu materialnych przedmiotów ze sobą oraz z Internetem. Zdefiniowanie tego terminu jest skomplikowane. Zdecydowana większość ludzi, słysząc termin „Internet rzeczy” wyobraża sobie smartfony czy komputery, jednak świat IoT jest zdecydowanie szerszy. Po raz pierwszy termin ten został użyty w 1999 roku przez Kevina Ashtona, eksperta w dziedzinie innowacji cyfrowych, jednak dopiero po kilkunastu latach idea ta została potraktowana poważnie. Obecnie niemal każdy z otaczających nas przedmiotów może być wyposażony w chip umożliwiający mu łączność z Internetem. Ideą Internetu rzeczy jest to, że ma on obejmować wszystkie przedmioty mogące zostać podłączone do globalnej sieci. W artykule omówiono zagadnienia związane z niskoenergetyczną rozległą siecią LoRaWAN, która została stworzona na potrzeby komunikacji Internetu rzeczy. Opisano architekturę sieci oraz jej najbardziej charakterystyczne cechy. Zestawiono dostępne kanały transmisyjne dla poszczególnych regionów oraz opisano składowe wyrażenia pozwalającego na dobór odpowiednich parametrów transmisji do wymagań aplikacji. W dalszej części artykułu przedstawiono praktyczną realizację Internetu rzeczy z wykorzystaniem standardu LoRaWAN na przykładzie systemu do archiwizacji odczytu impulsów z liczydła gazomierza miechowego. Opisano budowę urządzenia oraz zasadę jego działania. W treści artykułu zawarto wyniki testu mającego na celu sprawdzenie poprawności transmisji danych z nadajnika impulsów do serwera sieciowego, dowodząc tym samym prawidłowości działania wykonanego systemu. Przedstawiono przykładowe zastosowanie aplikacyjne stworzonego modułu celem optymalizacji zużycia gazu. Dodatkowo zaprezentowano wyniki sprawdzenia maksymalnego zasięgu zbudowanego systemu. Stwierdzono poprawność przesyłania danych na odległości rzędu 690 metrów w terenie miejskim oraz 915 metrów w obszarze z zabudową domów jednorodzinnych.

EN

Internet of Things (IoT) is an IT concept consisting in connecting material objects both together and to the internet. This term is complicated to define. Most people associate this term with smartphones or computers, but the world of IoT is definitely wider. IoT was used for the first time in 1999 by Kevin Ashton, who is an expert in technical solutions, but it took more than a decade for people to take this idea seriously. Currently, almost all of the elements surrounding us can be equipped with a chip that allows them to connect to the Internet. The idea of the IoT is that it should encompass all the items that can be connected to the global network. This article firstly discusses issues related to the low-power wide-area LoRaWAN network, which was created for the needs of communication with IoT. Next, the network architecture and its characteristic features are described, followed by a list of available transmission channels for individual regions and description of components of expressions allowing to select the transmission parameters for the application requirements. Next, the article describes practical implementation of IoT with the use of LoRaWAN standard on the example of a system for archiving impulse readings from gas meter index of a bellows gas meter. Finally, this article describes the construction of the device and the principle of its operation. Most importantly, the results of the test aimed at checking the correctness of data transmission from the pulse transmitter to the network server, proving the correct operation of the system, were given in this article. This article also presents an example of the implementation for the module built aimed at the optimization of gas consumption. The results of checking the maximum range of the system built were also given. This correctness of data transmission at a distance of 690 meters in urban areas and 915 meters in the area with single-family houses was found.

Słowa kluczowe

PL

Internet rzeczy (IoT); LoRa; LoRaWAN; Things Network; gazomierz miechowy; zdalny odczyt

EN

Internet of things (IoT); LoRa; LoRaWAN; Things Network; gas meter; remote reading

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 2
• Strony: 119--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Lipka Tomasz

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Adelantado F., Vilajosana X., Tuset-Peiro P., Martinez B., Melià-Seguí J., Watteyne T., 2017. Understanding the Limits of LoRaWAN. IEEE Communications Magazine, 55(9).
• Badowski J., 2011. Wizualizacja ryzyka eksploatacyjnego gazociągów w wybranym systemie informacji geograficznej (GIS). Nafta-Gaz, 12: 920–924.
• Bor M., Vidler J., Roedig U., 2016. LoRa for the Internet of Things. International Conference on Embedded Wireless Systems and Networks (EWSN), Austria.
• Čolaković A., Hadžialić M., 2018. Internet of Things (IoT): A review of enabling technologies, challenges, and open research issues. Computer Networks, 144: 17–39.
• Dietrich A., 2016. Obliczenia w chmurze i obliczenia gridowe. Nafta-Gaz, 12: 1150–1155. DOI: 10.18668/NG.2016.12.20.
• Dudek A., Jaworski J., 2017. Wpływ warunków temperaturowych otoczenia na wymianę ciepła w przemysłowych gazomierzach miechowych. Nafta-Gaz, 5: 321–331. DOI: 10.18668/NG.2017.05.04.
• Gacek Z., 2014. Różne drogi do osiągnięcia tego samego celu. Ocena zgodności gazomierzy na podstawie wymagań norm europejskich i zaleceń OIML. Nafta-Gaz, 12: 952–960.
• Gacek Z., Jaworski J., 2018. Analiza techniczna metody doszacowywania zużycia gazu stosowanej w polskim systemie dystrybucyjnym w przypadku odbiorców grupy WS. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 12: 431–435. DOI: 10.15199/17.2018.12.2.
• Jaworski J., Kukulska-Zając E., Kułaga P., 2019. Wybrane zagadnienia dotyczące wpływu dodatku wodoru do gazu ziemnego na elementy systemu gazowniczego. Nafta-Gaz, 10: 625–632. DOI: 10.18668/NG.2019.10.04.
• Jaworski J., Kułaga P., Gacek Z., 2018a. Gazomierze termiczne w rozliczeniach indywidualnych. Charakterystyka i perspektywy zastosowania. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 11: 390–395. DOI: 10.15199/17.2018.11.1.
• Jaworski J., Swat M., 2016. System oceny zgodności dla wyrobów stosowanych do budowy sieci i instalacji gazowych oraz odbiorników gazu. Nafta-Gaz, 12: 1124–1136. DOI: 10.18668/NG.2016.12.17.
• Jaworski J., Swat M., Kułaga P., 2018b. Q INiG jako element wzrostu bezpieczeństwa technicznego i jakości wyrobów – zasady badań i certyfikacji. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 12: 426–430. DOI: 10.15199/17.2018.12.1.
• Karbowniczek M., 2019. Aktualne standardy komunikacji radiowej. Elektronika Praktyczna, 6: 61–69.
• Kułaga P., 2014. Ocena zgodności gazomierzy inteligentnych w świetle wymagań dyrektywy metrologicznej. Nafta-Gaz, 6: 375–382.
• Kułaga P., 2015. Trwałość gazomierzy miechowych – różne metody badania. Nafta-Gaz, 8: 565–571.
• Kułaga P., 2017. Wzorcowanie wysokociśnieniowe gazomierzy – stanowisko z pętlą zamkniętą. Nafta-Gaz, 5: 332–339. DOI:10.18668/NG.2017.05.05.
• Kułaga P., Jaworski J., 2016. Wyniki badań trwałości gazomierzy miechowych uzyskiwane z zastosowaniem różnych metodyk – analiza porównawcza. Nafta-Gaz, 8: 645–650. DOI: 10.18668/NG.2016.08.09.
• LoRa Alliance – LoRaWAN. <https://lora-alliance.org/about-lorawan> (dostęp: wrzesień 2019).
• LoRa Alliance, 2017. LoRaWAN 1.1 Regional Parameters. <https://lora-alliance.org/sites/default/files/2018-04/lorawantm_regional_parameters_v1.1rb_-_final.pdf> (dostęp: wrzesień 2019).
• Matusik J., 2018. Mikrokontroler – narzędzie bardzo przydatne w pracach badawczych. Nafta-Gaz, 5: 391–398. DOI:10.18668/NG.2018.05.07.
• Matusik J., Jaworski J., 2017. Optymalny dobór gazomierzy miechowych przez operatora systemu gazowniczego. Nafta-Gaz, 4: 274–286.DOI: 10.18668/NG.2017.04.08.
• Mekki K., Bajic E., Chaxel F., Meyer F., 2019. A comparative study of LPWAN technologies for large-scale IoT deployment. ICT Express,5: 1–7.
• Ministerstwo Cyfryzacji, 2019. IoT w polskiej gospodarce. Raport grupy roboczej ds. Internetu Rzeczy przy Ministerstwie Cyfryzacji, kwiecień 2019.
• Standard Europejski, 2012. Final draft ETSI EN 300 220-1, V2.4.1 2012-01.
• The Things Network. <https://www.thethingsnetwork.org> (dostęp: 04.11.2019 oraz 17.04.2019).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).