Wrocławski system zdalnego odczytu wodomierzy w sieci LoRaWAN

Wrocław należy dziś do polskiej awangardy Smart City dzięki obecności w mieście zasięgu LoRaWAN. Pozwala to na wprowadzanie innowacyjnych rozwiązań, które ułatwiają zarządzanie miastem. Jednym z nich jest system zdalnego odczytu wodomierzy.

 

Już w 2018 roku został podpisany list intencyjny między miastem a jednym z operatorów telekomunikacyjnych. Miało to na celu objęcie miasta zasięgiem sieci LoRaWAN i dalsze działania z tym związane. Kolejnym krokiem było zamontowanie 52 sensorów umożliwiających naprowadzanie autobusów turystycznych na wolne miejsca parkingowe.

 

Następnie przyszedł czas na system zdalnego odczytu wodomierzy przez Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji we Wrocławiu. Stworzyły go firmy Emitel i Aiut. Pierwsza znana jest z transmisji przez naziemną infrastrukturę sygnału radiowo-telewizyjnego, druga specjalizuje się w rozwiązaniach z dziedziny automatyki przemysłowej i Smart Meteringu. Stworzone rozwiązanie pozwala na rozliczanie odbiorców z ich rzeczywistego, a nie szacunkowego zużycia wody w cyklach miesięcznych. Nie wymaga to również osobistego stawiennictwa przedstawiciela wodociągu w celu spisania licznika, a wszystko odbywa się automatycznie poprzez sieć LoRaWAN.

 

Taki system z codziennym odczytem pozwala również na ograniczenia strat wody. Od razu daje się wykryć przecieki – pojawiają się wówczas różnice pomiędzy licznikami  indywidualnymi i zbiorczymi. Wszystkie dane wykorzystywane są również do kontroli rzeczywistego poboru wody w obiektach i efektywnego planowania jej zakupu. 

 

Projekt to docelowo 70 tysięcy liczników wody z zainstalowanymi specjalnymi urządzeniami dostarczonymi przez Aiut. To właśnie dzięki nim możliwa jest bezprzewodowa komunikacja w sieci. Pozwala to także na monitorowanie odczytów z liczników umieszczonych w trudno dostępnych miejscach, takich jak piwnice czy studzienki. 

 

Dlaczego wybrano LoRaWAN?

Przede wszystkim z uwagi na dobrą propagację sygnału, który dociera także z tych wspomnianych trudno dostępnych miejsc. Ponadto zasięg tej sieci mierzony jest w kilometrach i jest odporna na zakłócenia elektromagnetyczne. co sprawdza się w gęstej zabudowie. Do tego dochodzi jeszcze oszczędność energetyczna i ekonomiczna. Urządzenia w sieci LoRaWAN mogą pracować na jednej baterii przez wiele lat. Transmisja danych odbywa się natomiast bez udziału operatora telekomunikacyjnego i bez ponoszenia opłat za abonament. 

 

Wrocław nie jest jedynym przykładem miasta stosującego technologię LoRaWan. W 2018 r. Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Ząbkach także zdecydowało się na jej wykorzystanie w celu monitorowania zużycia wody, wykrywania wycieków i innych awarii oraz bezprawnych przyłączy. Tam również technologię wybrano z uwagi na daleki zasięg, energooszczędność i doskonałą propagację. 

Po sukcesie projektu pilotażowego miasto zdecydowało się na ogłoszenie przetargu na wymianę pozostałych wodomierzy. 

System zdalnego odczytu wodomierzy w sieci LoRaWAN jest sprawdzonym i godnym polecenia sposobem monitorowania zużycia wody. Niezależnie od tego czy wykorzystywany jest w mniejszym czy większym mieście.

LoRaWAN śledziło rozprzestrzenianie się wirusa

Łącząc technologię i infrastrukturę IoT z nowymi modelami matematycznymi symulującymi rozprzestrzenianie się COVID-19, pilotażowe rozwiązanie w głównym paryskim ośrodku szpitalnym uniwersyteckim wykazało, jak zarządcy budynków mogą ograniczać rozprzestrzenianie się wirusów. Śledzenie działań prowadzonych przez ludzi będzie jednym z priorytetowych projektów IoT, szanując naszą prywatność.

 

Badania na Wydziale Medycyny w Kremlin-Bicêtre Assistance Publique-Hôpitaux de Paris odbywały się w 2021 r. i trwały przez osiem miesięcy. Objęły prawie 200 studentów i około 20 wolontariuszy, którzy nosili odznaki obsługujące technologię Bluetooth podczas zajęć, laboratoriów i pracy. 

 

Oprócz ciągłego monitorowania jakości powietrza w budynku system monitorował ruchy i miejsce pobytu mieszkańców za pomocą modeli matematycznych opracowanych przez dwójkę naukowców z Uniwersytetu Paris-Saclay. Modele te symulowały cyrkulację koronawirusa w populacji studentów, na podstawie śledzenia ich kontaktów.

 

Kontakt a zarażenia

– Nasza technologia umożliwia śledzenie kontaktów między ludźmi, a także oszacowanie roli aktywności, takich jak gromadzenie się w źle wentylowanych pomieszczeniach oraz długości i rodzaju komunikacji między jednostkami w ramach rozprzestrzeniania się epidemii – powiedział Bertrand Maury, który wraz z kolegą, Sylvainem Faure, stworzył algorytm.

 

W ramach systemu wykorzystano technologię opracowaną wspólnie przez Kerlink, specjalistę w rozwiązaniach IoT, Microshare, dostawcę przodujących rozwiązań do zarządzania oraz Enless Wireless, producenta inteligentnych rozwiązań samoobsługowych, takich jak czujniki komunikujące się w trybie radiowym i oraz urządzenia niezbędne do zastosowań związanych z wydajnością energetyczną i komfortem w budynkach.

 

System oparty na LoRaWAN wykorzystuje Kerlink Wanesy Wave, wielozadaniową platformę łączącą Wi-Fi i LoRaWAN do zbierania danych i śledzenia osób z identyfikatorem Bluetooth – oraz wewnętrzny gateway Kerlink Wirnet iFemtoCell do przesyłania danych do aplikacji Microshare, która ma zapewniać bezpieczeństwo, prywatność i niezawodność w dostarczaniu informacji.

 

Wentylacja a wirus

Aplikacja śledzenia kontaktów w budynkach została połączona z monitoringiem jakości powietrza, który obejmował:

  • poziomy CO2 w pomieszczeniach w zależności od liczby przebywających osób i godzin obłożenia,
  • awarie w wentylacji lub wymagane konserwacja urządzeń wentylacyjnych,
  • godzinowy wskaźnik odnowień lub całkowite odnowienie powietrza w pomieszczeniu, który jest kluczowym wskaźnikiem wydajności monitorowanym przez zarządców budynków.

Twórcy zapewniają, że projekt pilotażowy w Kremlin-Bicêtre AP-HP został zatwierdzony przez jednostkę badań klinicznych Wydziału Lekarskiego Paris-Saclay, a ochrona danych prywatnych i tożsamości uczestników projektu pilotażowego była w pełni zgodna z przepisami RODO.

LoRaWAN w szkole. Kontroluje jakość powietrza i poziom CO2

We francuskich szkołach uruchomiona została kontrola poziomu CO2 poprzez system czujników połączonych dzięki LoRaWAN. Long Rage Wide Area Network, czyli bezprzewodowa sieć małej mocy umożliwiająca komunikację na duże odległości przy niskiej przepływności i niskim poborze energii, opiera się na innowacyjnym podejściu do wykorzystania pasma radiowego.

 

90 proc. osób we Francji uważa, że jakoś powietrza ma wpływa na stan ich zdrowia, a jednocześnie nie uznaje tych zanieczyszczeń za poważne zagrożenie. Ponadto mając świadomość tego, że powietrze poza miejscem zamieszkania może być zanieczyszczone – na ulicy, ale też w transporcie publicznym czy budynkach użyteczności publicznej – uznają jednocześnie, że powietrze w ich domach jest raczej dobrej jakości.

Podobne wyniki badań świadomości na temat jakości powietrza uzyskano w Belgii. Tam również pytane osoby były zaskoczone tym, że powietrze w budynkach może być zanieczyszczone tak samo lub nawet bardziej, niż na zewnątrz. W praktyce jednak monitorowanie jakości powietrza we wnętrzach potrafi wskazywać spore zanieczyszczenia. 

 

Test powietrza

We Francji uznano w związku z tym za celowe wprowadzenie obowiązku stałego sprawdzania stanu powietrza w placówkach edukacyjnych. W przedszkolach i szkołach podstawowych jest to obowiązkowe od 2018 r., zaś od 2020 r. również w szkołach średnich i wyższych. 

Rozwiązaniem technologicznym, które ułatwia prowadzenie takich badań na szeroką skalę, są czujniki wykorzystujące do komunikacji sieć LoRaWAN. Tego typu urządzenie (Adeunis Comfort CO2) zostało niedawno wybrane  przez władze francuskiego regionu Owernia-Rodan-Alpy, by za jego pomocą monitorować powietrze w placówkach edukacyjnych. 

 

Nie tylko szkoły

Systemy kontroli powietrza oparte na LoRaWAN można wykorzystać nie tylko w celu monitorowania francuskich szkół. To propozycja z bardzo szerokiego obszaru rozwiązań Smart Building/Smart Home.

Sygnał radiowy sieci LoRaWAN umożliwia uruchamianie bezprzewodowej transmisji danych na duże odległości (nawet do kilkudziesięciu50 kilometrów). Dotyczy to również miejsc, które były niedostępne dla innych technologii (np. piwnic i budynków znajdujących się na terenach, na których występują zakłócenia elektromagnetyczne).

 

Moduły transmisji dalekiego zasięgu (LoRa) mają też niskie zapotrzebowanie energetyczne. Oznacza to możliwość zasilania urządzeń bateryjnych przez wiele miesięcy, a w niektórych przypadkach nawet wiele lat. Dzięki temu nie trzeba doprowadzać przewodów zasilania do urządzeń w sieci LoRaWAN i można montować je nawet tam, gdzie nie ma możliwości doprowadzenia takiej sieci. 

Brak konieczności doprowadzania przewodów zasilających i sygnałowych, to kolejne istotne kwestie związane z wykorzystaniem sieci LoRaWAN. Urządzenia takie znajdują coraz więcej zastosowań także w takich miejscach, w których wcześniej żadne rozwiązania sieciowe nie były brane pod uwagę. 

Instalacja takiego systemu czujników nie wiąże się również z koniecznością przeprowadzenia żadnych prac budowlanych. Jest to istotna kwestia w przypadku budynków użyteczności publicznej, które muszą być dostępne codziennie lub prawie codziennie. Pełny system może być zamontowany bez przerwy w działaniu obiektu. To wszystko sprawia, że produkt ten jest dobrym rozwiązaniem przy monitorowaniu jakości powietrza i pomiarów w nim zawartości dwutlenku węgla.