Kiss Zoltán - Export Manager - Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH
E-IOT átjárók a lokális Neo.Mesh (LPLAN) okosszenzorhálózat (LP)WAN hálózatokhoz való illesztésére 2. rész
2023 10 24.
Összefoglalás :
A magazin előző számában a multipont-pont IoT struktúrában működő lokális okosszenzor hálózatok Internet -átjáróinak bemutatását kezdtük el a legegyszerűbb megoldással indulva : bemutattuk a Neo.Mesh-t integráló USB kulcs eszközt. Ebben az esetben igazi átjáróról nem is beszélhetünk, hiszen az eszköz önmagában nem rendelkezik Internet kapcsolattal, ahhoz szükséges egy számítógép is. A sorozat jelen részében olyan POC (proof of concept) megoldásokat veszünk szemügyre, melyek önállóan is képesek az adatok felhőbe juttatására, azaz a Neo.Mesh integráción kívül képesen önéllóan is az Internethez csatlakozni és a lokális hálózatból érkező okosszenzor adatokat az Endrich Cloud Db felhő alapú adatbázisába juttatni.
Az E-IOT platform alacsony fogyasztású ad-hoc helyi hálózattal kombinálva.
A cikksorozat előző számában egy alacsony fogyasztású rádiós modul köré épített vezetéknélküli ad-hoc helyi hálózati megoldást alkalmaztunk a NeoCortec Neo.Mesh protokollt használatával. Nagyszámú intelligens, ultraalacsony energiafogyasztással rendelkező okosérzékelő kapcsolódik vezetékmentesen a helyi hálózathoz, ahol egyetlen internetkapcsolattal rendelkező adatkoncentrátor/ átjáró gondoskodik az adatok E-Cloud DB-be való eljuttatásáról a mobilhálózaton keresztül, például az LTE-M, NB-IoT LPWA vagy CAT-1 technológia segítségével. Abban az írásban egy egyszerű vezetékmentes NeoCortec mesh rádió modult és UART-USB átalakítót tartalmazó USB eszközt részleteztünk.
Ez az eszköz kicsit kilóg a hagyományos átjárók közül, hiszen nem teljesértékű gateway-ről van szó, azonban funkcionalitását tekintve nagyon is beleillik az E-IoT koncepció vonatkozó részébe. Az USB kulcsba foglalt NeoCortec modul lehetővé teszi az USB interfésszel rendelkező (mini)számítógép integrálását a lokális Neo.Mesh hálózatba és „szoftveres gateway” funkción keresztül képes a lokális hálózat felől érkező adatok felhőbe juttatására a számítógép saját internetkapcsolatán keresztül. Azonban sok esetben nem lehetséges vagy nem gazdaságos akár egy egylapos-,panel-, vagy teljes értékű PC használata, és mivel a NeoMesh adatforgalma nagyon kis méretű csomagokból áll ( a payload mindössze 21 byte), kiválóan megfelel egy alacsony fogyasztású (akár telepes vagy napelemes táplálást lehetővé tévő) ARM CORTEX M0 mikrovezérlő köré épülő áramkör is. Jelen írásunkban különböző feladatokra ilyen tulajdonságokkal rendelkező átjárókról írunk.
Neo.Mesh / LPWA (NB-IoT/LTE-M) átjáró beépített energiaméréssel
A korábban részletesen bemutatott Endrich smartFridge projecthez készült az a gateway, mely azon kívül hogy tetszőleges számú NeoCortec alapú okosszenzor adatát képes összegyűjteni és az Internet felé LPWA kapcsolaton keresztül továbbítani, alkalmas arra is, hogy a hozzá csatlakoztatott hálózati feszültségű berendezések fogyasztási adatait rögzítse és a WLAN hálózatról érkező adatokkal egyetemben azokat az Endrich Felhőbe juttassa. Létrejötttét az indokolta, hogy a z okoshűtőkben a fenntarthatóság és a hosszú működtethetőség érdekében direkt LPWA modemmel szerelt okosszenzorok csak akkor alkalmazhatók, ha megoldott azok folyamatos hálózati tápellátása, például a világítás vagy egyéb perifériákhoz behúzott kábelkorbácsról. Ha ez nem megoldható, vagy a szenzornal a hűtőgép elektronikájától függetlennek kell maradnia, akkor a mobilhálózat alapú megoldások elemes táplálással nem képesek kellően hosszú ideig működni. Nem így a direkt telepes táplálásra tervezett NeoCortec alapú szenzorok, melyek megfelelő kialakítás mellett évekig képesen adatokat küldeni. Ezekhez egy külső NeoMesh/LPWA átjáróra van szükség, melynek folyamatos hálózati tápellátásáról is gondoskodni kell. Mivel hűtőgépek esetén gyakori igény azok áramfelvételének és fogyasztási adatainak monitorozása, kézenfekvő volt egy olyan átjárót készíteni, ami energiamérőként a fali dugalj és a hűtőgép közé illesztve képes begyűjteni a hűtőtérben elhelyezett különféle szenzorok alkotta LPLAN (NeoMesh) felől érkező adatokat is. Vegyük észre, hogy a NeoMesh sub-GibgaHertz frekvenciája lehetővé tesz a jelek könnyebb kicsatolását, mintha 2.4 GHz-es BlueTooth vagy WiFi hálózatot használtunk volna.
A fenntarthatóságot a beépített tápegység (220AC / 5V DC) hosszútávon is biztosítani képes, az alkalmazott NB-IOT / LTE-M modem képes a hosszú működésre még akkor is, ha lefedettség hiányában a 2G hálózatra kel kapcsolódnia. A beépített tölthető elem képes áramkimaradás esetén további 6-7 státuszüzenet küldését támogatni. Az eszköz a fogyasztási adatok mellett méri a környezeti hőmérsékletet és páratartalmat, ami jó referenciaérték a hűtő(k)ből származó mérések értékeléséhez.
Neo.Mesh / LPWA (NB-IoT/LTE-M) átjáró vízügyi mérésekhez
Egy a fentihez hasonló mikrovezérlő alapú hálózati átjáró a csapadékmennyiség, a talajvízszint valamint a talaj nedvességtartamának monitorozására alkalmas szenzorok fogadására készített WATER-BOX nevű PoC eszközünk is. Ez a lap a Neo.Mesh/LPWA átjáró funkció mellett alkalmas a vízügyi mérésekhez használt szenzorok leggyakoribb vezetékes interfészeinek támogatására is, így helyett kapott rajta a talajvízszint mérő nyomásszenzorokhoz használt RS485 és 4-20mA áramhurok interfész, saját fejlesztésű és harmadik féltől származó szenzorok támogatására elhelyezett I2C, SPI port, valamint 2 pólusú záróérintkező a billenőkapcsolós csapadékmennyiségmérőkhöz. A szokásos egyszerű vízszint mérés 3 pólusú szintmérő interfésze is megtalálható az eszközön.
Neo.Mesh / CAT-1 átjáró általános feladatokra
A fenti célorientált megoldások mellett szükségét éreztük egy egyszerű , olcsó és a lehető legáltalánosabb funkcionalitással bíró gateway elkészítésének is. Ez az átjáró társaitól abban különbözik, hogy nagyon nagyszámú, akár ezres nagyságrendben telepített neoCortec okosszenzor adatát képes továbbítani az Internet felé. A korábbi LPWA megoldások helyett itt LTE CAT-1 hálózati kapcsolatot létesítünk, amely 5 Mbps sebességgel képes az adatok felhőbe juttatására és az integrált WiFi Scan funkció segítségével beltéri helymeghatározást is lehetővé tesz.
Ennek az eszköznek a részletes működésével és programozásával egy külön cikk keretei között foglalkozunk majd.
| Megosztás a Facebookon | Megosztás a LinkedIn-en |
Hivatkozások
A cikk megjelent az alábbi helyeken:
| # | Média | Link |
|---|---|---|
| 1 | Magyar Elektronika 2023/11 | E-IoT átjárók a lokális Neo.Mesh okosszenzor-hálózat illesztésére – 2. rész |
| 2 | Magyar Elektronika online | E-IoT átjárók a lokális Neo.Mesh okosszenzor-hálózat illesztésére – 2. rész |
