Записки IoT-провайдера. Кейс: делаем сеть LoRa для ТРК в Челябинске
Здравствуйте, уважаемые любители Интернета Вещей.
Продолжу цикл статей о нашей сети LoRaWAN. Сегодня расскажу про реальный кейс. Это проект для крупнейшего торгово-развлекательного комплекса в Челябинске. Поделюсь с вами цифрами и решениями по проекту.
В конце статьи расскажу, почему мы выбрали протокол передачи LoRa, а не zigbee. Возможно, кто-то с этим поспорит. Тем интереснее будет обсуждение.
Что имеем:
Запрос от развлекательного комплекса, который расположен в торговом центре «Родник».
Вводные: в комплексе есть несколько точек со своими электрическими счетчиками на каждой. Нужно наладить систему сбора показаний с приборов учета и их передачу по api на сторону клиента.
Какие очевидные сложности для нас при такой постановке задачи?
1 — Нет опыта работы с ТРК. Это не совсем сложность, а скорее особенность этого проекта для нас. Важная.
2 — Клиенту нужна передача данных по api, минуя наш интерфейс.
В предыдущих статьях я уже говорил, что мы заморочились и разработали свой удобный интерфейс, куда передаем данные. Это привычный для нас формат: мы настраиваем проект, загружаем данные в интерфейс и выдаем к нему доступ. В этом случае клиенту нужна была перманентная передача информации на их сторону. Задача простая, но нестандартная. Поэтому отношу к сложностям — особенностям.
3 — Негативные отзывы коллег. По их словам, работа с ТРК — это сплошная головная боль.
4 — Уникальность проекта, нет примера для подражания.
Все ТРК уникальны. В каждом своя компоновка внутренних помещений, разные материалы для фасадов и «темные углы». Нет какого-то одного образца для подражания и копирования. Все нужно делать с нуля.
Что сделали:
Начали с радиопокрытия.
ТРК «Родник» — крупный шопинг-центр Челябинска. Масштабы передает фото в начале статьи.
Окружение — парковая зона с железной дорогой, лес, пустыри, река и многополосная дорожная развязка.
По административным причинам поставить базовую станцию внутри комплекса нельзя. Ближайшая возможная для установки точка — в километре от самого комплекса. Причем оборудование там уже есть. Ставить новую базовую станцию не нужно.
Между комплексом и базовой станцией — прямая видимость.
Характеристика здания:
ТРК «Родник» — это монолитное сооружение. Фасад представлен двухуровневой парковкой. Она отгорожена от здания бетонной стеной и мощными дверями. Атриум накрывает огромная «шапка» из стекла и бетона. От клиента мы не получили информацию о характеристиках стекла и материале дверей. Комплекс также оснащен загрузочными воротами сбоку и позади. Есть окна, но их мало.
Фасад:
Окна:
Двери внутри комплекса:
Еще двери:
Оборудование клиента стояло в техпомещении.
Получается, что радиоволне нужно пройти километр по прямой, а дальше извилистыми, но широкими коридорами комплекса добраться до клиента.
Возможно ли это?
Практика показала, что вполне.
Обследование:
Для работы использовали обычный радиомодуль СИ-11.
Инженер просто ходит и периодически проводит его активацию. Далее подтягиваются значения уровня сигнала (RSSI) и сигнал/шум (SNR) с сервера и делается оценка.
У компании Вега есть специализированное устройство ТС-1 (тестер сети).
Мы с ним не подружились. Устройство не видит сеть там, где она есть, врет по уровням. Пожалуй, пока это единственный продукт Веги, который нам не пошел.
Первое обследование заняло день, «темные углы» мы не обнаружили. Связь была устойчивой на всем доступном пространстве.
Для большинства помещений хватило установки СИ-11.
На 1 счетчик — 1 час работы бригады из 2-х человек вместе с установкой и настройкой. Точное количество подключенных счетчиков указать не могу (коммерческая тайна), но их много. Мы были удивлены количеству. Счет на десятки.
Поначалу наши радиомодули активировались на SF=12 (как и предусматривает логика). Мы с большим интересом наблюдали за их качественными параметрами, думали, что связь будет на грани. Но нет, пакеты ходили стабильно и без потерь. RSSI местами достигал -100 дБм.
Когда включился ADR, некоторые радиомодули снизили SF с 12 до 10–11. Радиоусловия это позволяли. Параметры связи на SF=10 держатся на уровне RSSI = -110 дБм, SNR колеблется в районе нуля.
Про «темные углы»:
Без них не обошлось.
В одном месте СИ-11 упорно не хотел выходить на связь. Тогда задействовали СИ-21.
Это тот же СИ-11, только с внешней антенной. Очень удобная штука, в комплекте поставляется плоская антенна с двусторонним скотчем. Методом подбора нашли наилучшее расположение антенны и просто наклеили ее на стену… Работает!
Минус — параметры связи на грани. Но это единственный датчик с такой ситуацией. Будем считать, что для данных условий мы можем себе это позволить.
А что дальше?
Мы добились хождения пакетов.
Честно признаюсь, я был приятно удивлен результатами. По отзывам коллег слышал, что внутри ТРК проект без indoor базовой станции работать не будет, а у нас получилось. Это приятно.
Пару слов про API
Запрос клиента на api решили просто. Клиент получает данные сервера через веб-сокет. Что он с ними делает дальше — не нашего ума дела.
Сервер позволяет настроить систему таким образом, что клиент видит информацию только со своих датчиков.
Наш интерфейс — штука, конечно, универсальная, но потребности у клиентов могут быть специфическими. Поэтому мы готовы передавать им сырые данные.
Делаем выводы.
Все ли ТРК нам по плечу?
Наш пилот построен на Веге, но в будущем планируем вводить устройства других производителей. Еще один плюс в открытости стандарта LoRaWAN.
Первый шаг оказался успешен. Но работа с другими ТРК показала, что расслабляться не стоит.
Главные проблемы, на мой взгляд:
1) Каждый ТРК уникален. Какой-то может иметь сквозную подземную парковку с хорошими проходами в магазины и атриум. С такими просто. Другие — это настоящие каменные мешки с крошечными стеклами и оборудованием в подвале. Это уже беда.
2) Крупные ТРК часто занимают значительную площадь, имеют огромные парковки и транспортные развязки вокруг себя. Разумеется, такую махину сложно расположить в центре города, поэтому их строят на пустырях, территориях бывших заводов и в прочих местах, непригодных для установки базовой станции.
В таких случаях правильное решение — размещение indoor базовой станции в самом комплексе. Однако в нашей работе мы руководствуемся не только технической необходимостью, но и административными соображениями. Последнее же вносит существенные трудности.
А zigbee нам не подошел
Так получилось, потому что:
1) Построить mesh-сеть в этом ТРК мы не могли. Не было возможности равномерно распределить датчики по периметру комплекса. Радиомодули находились в удаленных друг от друга местах. Между ними — стекло и бетон. Mesh-сеть в такой ситуации навряд ли поднялась бы.
2) В самом ТРК нашей сети нет. Связаться с ближайшей базовой станцией не получится из-за ее удаленности от здания.
3) Мы хотели сделать все максимально просто и с наименьшими затратами. Поэтому выбрали LoRa. Она подошла идеально.
На этом все. Я рассказал, как мы сделали реальный проект для ТРК. Описал сложности, задачи и наш опыт их решения. Пояснил, почему решили работать на протоколе LoRa.
Будет интересно услышать мнение про этот кейс от специалистов и тех, кто в теме Интернета вещей.
Архив прошлых статей:
#1. Введение → #2. Покрытие → #3. Зоопарк приборов учета → #4. Проприетарность → #5. Активация и безопасность в LoraWAN → #6. LoRaWAN и RS-485
→ #7. Девайсы и перекупы→ #8. Немного про частоты
