Технология LoRaWAN: жизнь после карантина

COVID-19, пожары, засуха. Это всё то, что рано или поздно должно было случиться. Задумались? А ведь могло быть и хуже! Уверен, что мир уже зеркально преобразился. Но как? А как раньше, когда были другие кризисы? Время новым технологиям.

"Маячки" в медицине

Недавно смотрел новость на YouTube о том, что девушка родила в туалете роддома. Да уж, история не из приятных. Не знаю подробностей, но определение местоположения внутри помещения это уже реальность. Наличие «мобильной» (тревожной) кнопки в кармане роженицы точно бы ускорило своевременное прибытие медперсонала. Но там её не было! Ведь подобные случаи есть редкость. А сколько нужно потратить денег на такие «кнопки»? Оправданно?

С COVID-19 всё как-то иначе. Это уже могут быть не единичные случаи. За всеми не уследишь. А если в палатах, в коридорах и даже в том же туалете установить BLE-метки (Bluetooth Low Energy), а пациентам и медикам выдать персонализированные «маячки», которые будут передавать их местоположение? Диспетчер сможет на экране монитора контролировать обстановку и при экстренной необходимости вызвать медперсонал. Точность определение более чем достаточна, например пациент находится в своей палате.

Но ведь BLE-метки много лет как применяются. Что нового? Ранее «маячки» передавали информацию по GSM-сети, используя GPRS-каналы (или более скоростные). Время работы «маячка» составляло всего несколько часов. Заряда аккумулятора хватало настолько же насколько в мобильном телефоне при работающем интернете. А вот в LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), благодаря запатентованной технологии цифровой беспроводной передачи данных LoRa, время работы батарейки составляет несколько лет (зависит от частоты передачи данных). LoRaWAN использует безлицензионные радиодиапазоны, что также позволяет её быстро разворачивать.

Программное обеспечение имеет функционал похожий на тот, что есть в GPS-системах мониторинга транспорта. Уведомления о выходе за периметр (геозону), о приближении к запретным зонам, о скоплении людей в одной комнате более заданного количества. Для медучреждений может быть добавлен контроль медперсонала, чтобы перед посещением пациентов мыли руки, пользовались антисептиками (дозаторами) и не выносили лекарства за пределы больницы. Из этого можно сделать выводы, что не все 100% персонала выполняют требования обязательной спец гигиены, повышая риски заражения.

В Мадриде Actility реализовал комплексный проект COVID. Был организован контроль: воздуха (CO, CО2), температуры, влажности и применялись «тревожные» кнопки. Датчики LoRaWAN также контролировали температуру хранения медицинских препаратов.

Солнце, воздух и вода - наши лучшие друзья!

Киев недавно был признан самым грязным городом мира. Причиной стали пожары лесов в Полесье. Хочется верить, что это временное явление. Но факт того, что горел не просто лес, а лес, который находится в зоне отчуждения, уже заставляет задуматься. Также горели сёла и кладбища возле них. Согласно данным с ресурса https://airquality.spsolutionslab.com/ уровень «Озона – O3» в некоторых районах Киева незначительно превышал норму (0,11). А вот индекс качества воздуха – US AQI превышал норму почти в несколько раз. Соответственно, вдыхая такой воздух мы загрязняем легкие, что может привести к легочным заболеваниям, болезни сердца и онкологии.

Но причём тут LoRaWAN? Данная сеть, кроме высокой энергоэффективности, как нельзя лучше подходит для IoT-задач (Internet of Things). Радиус действия передатчиков достигает 15 км в прямой видимости и несколько километров в городе (зависит от интенсивности застройки). Главное её достоинство в том, что на ее базе можно построить защищенную локальную сеть похожую на WiFi. Установив заранее базовые станции в городах и возле критически важных объектов можно быстро организовать практически любой вид контроля. Ведь беспроводные датчики не нужно подключать к электропитанию, а их время автономной работы составляет несколько лет. Датчик своевременно проинформирует о том, что заряд аккумулятора низкий и его нужно заменить.

Основные параметры, которые контролируют датчики:

1. Температура, влажность, давление и загрязнение воздуха
2. Состояние и влажность почвы (температура, pH, химосадки), «умное» орошение
3. Мониторинг погоды, качество воды (более 50 параметров)
4. Утечка воды (прорыв канализации), уровень наполнения колодцев
5. Освещенность улиц, цифровые дисплеи на остановках
6. Контроль вывоза мусора, управление парковками
7. Мониторинг велосипедов и транспортных средств

Кроме локального исполнения, LoRaWAN может работать в роуминге. Да, именно в роуминге, который бывает двух видов:

1. Пассивный, когда сеть использует сетевые шлюзы других операторов без передачи контроля над конечным устройством
2. Бесшовный, когда домашняя сеть передает контроль над конечным устройством

Глобальный роуминг особенно востребован для компаний, которые ведут свой бизнес в разных странах. Такая функция как отслеживания грузов (контейнеров) позволит логистическим компаниям в онлайн режиме контролировать их своевременное прибытие. А использование метеостанций в различных регионах планеты позволит изучать природные явление и своевременно предсказывать катаклизмы.

В мире уже десятки операторов разворачивают сети IoT используя технологию LoRaWAN. В Украине первым таким оператором стал lifecell в партнерстве с компанией IoT Ukraine. Базовые станции установлены во всех областных городах.

Мир без GPS. Геолокация

LoRaWAN определяет положение «маячка» (геолокацию) по триангуляции, используя временные метки от шлюзов и измеряя задержку распространения сигнала (TDoA). Если «маячек» содержит GPS-модуль, то координаты с него конечно же будут передаваться. Кроме шлюзов, конечные стационарные устройства (BLE-метки) также могут иметь заранее определенные координаты, что позволяет определить точное местоположение. Например, в каждой комнате здания установлены BLE-метки. «Маячек» находясь в кармане сотрудника считывает эти метки и передает информацию о них на диспетчерский пульт. В случае внештатной ситуации (травма, пожар, утечка вредных веществ), сотрудник нажимает «тревожную» кнопку тем самым вызывая дежурную бригаду.

А вот применение «маячков» с GPS-модулем оправдано там, где определение местоположения по методу триангуляции и BLE-меток не возможно. А это, как правило, пастбища. Кроме определения местоположения домашнего животного, «маячки» ещё могу проводить мониторинг их состояния здоровья. При задании геозон, фермер сможет вовремя получить информацию об их пересечении. А в случае травмы животного, быстро оказать ему помощь.

На мой взгляд, «маячки» с ультразвуковыми датчиками могли бы себя хорошо зарекомендовать при определении глубины обработки почвы. Соответственно, информация об использовании работы плуга (или глубокорыхлителя) передавалась бы сразу агроному на планшет. Для них не нужно подключение к GPS-трекерам, которые установлены в тракторах. Особенно эта функция была бы востребована при сдаче агрегата в аренду. Кроме глубины, можно было бы ещё контролировать заполнение зерном бункера комбайна или жидкости в емкости опрыскивателя. А на элеваторах, для предотвращения самовозгорания зерна, можно организовать мониторинг параметров температуры и влажности.

Экономический эффект ещё получают от технологии IoT в области контроля за потреблением энергоресурсов. В большинстве стран показатели потребления с приборов учета ресурсов от домохозяйств и элементов базовой инфраструктуры передаются дистанционно при помощи оснащения счётчиков IoT-датчиками. Автоматический контроль использования электричества, газа, теплой и холодной воды позволяет применять «зеленый» тариф в заданное время суток.

Но у LoRaWAN есть и свои недостатки. Данная технология не поддерживает приложения для которых необходима высокая скорость передачи. Однако эта технология может управлять другими беспроводными устройствами, например для удаленного запуска передачи данных с камер в режиме экономии электроэнергии. Для устройств (Класс С), которые находятся непрерывно в режиме ожидания приема, исполнительные устройства работают с питанием от сети. А вот для датчиков, которые работают от батарейки (Класс А) прием с сервера доступен только после отправки датчиком данных.

Время новым технологиям уже настало. Будет ли это LoRaWAN пока не понятно. Но то, что IoT-технологии в ближайшее время начнут стремительно развиваться это уже факт. Ресурсы природы иссякают. Чистый воздух и вода станут для человечества более ценным ресурсом. Контроль над их использованием ужесточиться. А тут без датчиков точно не обойтись).