Dezentral organisierte Bildungs-Institution managet 10.000 Stromzähler über 500 LoRaWAN Gateways
Eine Bildungs-Initiative mit dem Auftrag „Klimaanlage in jedem Klassenzimmer“ und „Stromerzeugung in jeder Schule“ konnte 2020 in einer Bezirksregierung in Nordtaiwan mit einem umfassenden LoRaWAN Projekt optimal, und d.h. einfach und kosteneffizient, umgesetzt werden. Die Projektziele waren die Installation von Klimaanlagen und Sonnenkollektoren für deren effizienten Betrieb, sowie die Implementierung eines Energiemanagementsystems (EMS), um aus der Ferne überwachen und steuern zu können und den erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand für die zentrale Verwaltung der vielen Einrichtungen zu reduzieren.
Energiemanagementsystem - Projektanforderungen
Projektvorgabe war, dass alle Arbeiten innerhalb eines halben Jahres abgeschlossen und dabei die Auswirkungen auf das Lernen im Klassenzimmer möglichst gering gehlaten werden mussten, was bei über hundert Mittel- und Grundschulen eine erhebliche Herausforderung und Einschränkung für die Umsetzung bedeutete. Es war für die Projektverantwortlichen schnell klar, dass unter diesen Voraussetzunge ein Energiemanagementsystem nur mit einer drahtlosen Netzwerklösung, die Installationszeit spart und kabelgebundene Netzwerke überflüssig macht, implementierbar ist.
Energiemanagementsystem - Entscheidung für LoRaWAN
Die Entscheidung viel auf eine LoRaWAN-Lösung von Advantech, die die LoRaWAN-Technologie nutzt, um Informationen aus der Cloud mit dem Edge-Terminal zu verbinden. Verglichen mit den Einschränkungen von Wi-Fi, das eine zu kurze Reichweite hat, und kabelgebundenen Netzwerken, deren Installation zeitaufwändig und kostspielig ist, bietet LoRaWAN entscheidende Vorteile. Dazu zählen die Konnektivität über große Entfernungen, große Abdeckung, hohe Durchdringung, geringer Stromverbrauch, keine Verdrahtung und Verkabelung und vieles mehr. Darüber hinaus wird, basierend auf den Testergebnissen von Advantech, die Netzwerkqualität von LoRaWAN innerhalb von 100 Metern bis 500 Metern in Gebieten mit einer dichten Konzentration von Gebäuden überhaupt nicht beeinträchtigt; In offenen Gebieten kann die Reichweite sogar 10 km überschreiten.
Energiemanagementsystem - Projektumsetzung
Für den Empfang der Daten von den Sensoren und Messgeräten im Klassenzimmer wurde als Front-End das LoRaWAN I/O Modul WISE-2200-M eingesetzt. Die Daten werden dann vom LoRaWAN Gateway WISE-6610 konvertiert und an den eingebetteten lüfterlosen Automatisierungscomputer UNO-2484G übertragen, der sich im Verwaltungsbüro der jeweiligen Schule befindet. Dieser ist mit dem Schulverwaltungssystem verbunden und visualisiert die Daten.
LoRaWAN I/O-Module
Ein Hauptbestandteil der Lösung ist der WISE-2200-M, ein Plug-and-Play-LoRaWAN-I/O-Modul, mit dem Benutzer Datenerfassungseinstellungen einfach konfigurieren und Sensor- und Zählerdaten über die Unterstützung des Modbus/RTU-Protokolls erfassen können. Überzeugend ist das kompakte Design, das nur die Größe einer Handfläche (Größe: 71 x 52 x 30 mm) hat. Darüber hinaus benötigt das I/O-Modul kein separates Stromkabel, sondern kann direkt an den USB-Anschluss der Klimaanlage angeschlossen werden, was die Installation sehr viel einfacher machte.
LoRaWAN Gateway
Ein weiteres Schlüsselprodukt ist der WISE-6610, ein leistungsstarkes LoRaWAN-Gateway mit mehreren Konnektivitätsoptionen für industrielle Umgebungen und Unterstützung des LoRaWAN-Protokolls für den Aufbau privater und öffentlicher LoRaWAN-Netzwerke. Es unterstützt auch andere Protokolle, einschließlich MQTT, und seine Hardware- und Softwareflexibilität bietet umfangreiche Funktionen für Edge-Intelligence-Systeme. Der WISE-6610 ermöglicht die Erstellung eines VPN-Tunnels mit verschiedenen Protokollen, womit eine sichere Kommunikation gewährleistet wird.
Energiemanagementsystem - Projektfazit
Die LoRaWAN-Lösung von Advantech für das Campus-Energiemanagement bietet überzeugende Vorteile gegenüber anderen Drahtlos-Technologien oder kabelgebundener Umsetzung. Aufgrund der breiten Abdeckung und der hohen Durchdringung der LoRaWAN-Technologie benötigt das Projekt nur eine kleine Anzahl von Gateways, um mit mehreren i/O-Modulen zu kommunizieren und Daten von hunderten Geräten zu übertragen und zu aggregieren. Advantech konnte mit seiner Lösung Daten von 10.000 WISE-2200-M (verbunden mit 10.000 Stromzählern!) empfangen, indem es nur 500 WISE-6610-Gateways für die Grund- und Mittelschulen des Bezirks bereitstellte. Darüber hinaus gestalten die Plug-and-Play-Funktionalität und die vielseitigen Innen- und Außenanwendungsmöglichkeiten des WISE-2200-M eine Inbetriebnahme einfach und machen vor allem das Verlegen von Kabeln überflüssig, was Installationszeit und -kosten spart und die Gerätebereitstellung beschleunigt.
Weiterführende Links:
Hersteller: Advantech | IoT Wireless I/O | IoT – Internet of Things
Produktübersicht: Remote I/O | Iot – Internet of Things