Menerapkan Solusi berbasis LoRa untuk Pengukuran Cerdas
Artikel ini membahas penggunaan perangkat LoRa untuk pengukuran utilitas jarak jauh dan berdaya rendah, yang memungkinkan operasi harian jarak jauh dan pengumpulan data .
Peningkatan teknologi terhubung berdampak langsung pada pasar pengukuran cerdas karena kota dan bisnis mencari cara baru untuk membantu memantau dan mengendalikan berbagai operasi. Faktanya, IHS Markit memperkirakan bahwa lebih dari 700 juta meter pintar dipasang di seluruh dunia pada tahun 2018 dan perusahaan tersebut memproyeksikan bahwa pada tahun 2025, sepertiga dari semua meter akan digantikan oleh meteran pintar.
Di masa lalu, operasi pemantauan meteran untuk utilitas dilakukan secara manual oleh teknisi khusus. Proses ini tidak hanya memakan waktu, tetapi juga padat karya. Solusi penghubung awal mengandalkan pembacaan jarak jauh melalui perangkat nirkabel jarak pendek. Seorang teknisi biasanya akan berkendara di suatu area atau lingkungan dan menerima data pengukuran dari jarak jauh. Metode ini terbatas pada daerah pedesaan dan pinggiran kota, membuat pembacaan meter jarak jauh menjadi sangat sulit di lingkungan perkotaan yang padat, di dalam ruangan, dan di bawah tanah.
Mengingat tantangannya, banyak manajer, pemilik, dan organisasi telah beralih ke solusi pengukuran cerdas yang terdiri dari perangkat LoRa, karena memiliki kemampuan untuk menembus lingkungan padat – baik di atas maupun di bawah tanah. Artikel ini membahas bagaimana perangkat LoRa dapat digunakan untuk mengukur utilitas dan menyajikan kasus penggunaan yang menunjukkan perangkat beraksi.
Penerapan LoRa Tipikal
Penerapan LoRa yang khas (lihat Gambar 1) terdiri dari empat elemen kunci dan protokol LoRaWAN, protokol jaringan terbuka yang dirancang untuk interoperabilitas solusi di jaringan regional, nasional, atau global.
Gambar 1. Kerusakan jaringan LoRa
Solusi jaringan area luas (LPWAN) berdaya rendah ini dimulai dengan perangkat simpul akhir. Solusi IoT mentransmisikan data menggunakan protokol LoRaWAN ke aplikasi gateway LPWAN, sebuah hub di mana beberapa sensor utilitas pintar dapat terhubung. Data tersebut kemudian dikirim ke server jaringan dan diarahkan ke server aplikasi atau layanan cloud IoT untuk diproses. Setelah itu, data dikirimkan ke komputer atau perangkat pintar pengguna akhir.
Keamanan untuk Pemantauan Utilitas Nirkabel
Dengan transmisi nirkabel data pengukuran, privasi dan keamanan menjadi prioritas utama bagi penyedia layanan. Kerangka kerja otentikasi dan keamanan dasar protokol LoRaWAN diambil dari skema enkripsi AES 128 seperti yang diterapkan oleh IEEE 802.15.4/2006 Annex B [IEEE802154]. Dalam penerapan cerdas yang khas, kunci terpisah digunakan untuk enkripsi data pengguna dan otentikasi/integritas jaringan.
Perangkat IoT menggunakan salah satu dari dua metode untuk terhubung ke jaringan LoRaWAN. Metode pertama adalah aktivasi dengan personalisasi (ABP) dan mengharuskan kunci sesi jaringan dan kunci sesi aplikasi sudah disimpan di perangkat IoT bersama dengan alamat perangkat 32-bit yang unik dan ID jaringan 24-bit yang unik. ID jaringan 24-bit yang unik mengidentifikasi jaringan LoRaWAN spesifik yang dimaksudkan untuk perangkat.
Gambar 2. Bergabung permintaan dan bergabung menerima format pesan.
Metode yang lebih umum untuk menghubungkan perangkat berbasis LoRa adalah melalui aktivasi over the air (OOTA). Agar ini berfungsi, setiap perangkat IoT akan mengirimkan pesan permintaan bergabung ke server jaringan yang kemudian meneruskan pesan ini ke server bergabung. Perintah MAC permintaan bergabung juga akan mengirimkan AppEUI unik yang mengidentifikasi server aplikasi yang ingin disambungkan oleh simpul akhir tertentu.
Sekarang mari kita lihat beberapa kasus penggunaan utilitas pintar.
Pengelolaan Air Cerdas
Banyak bisnis mencari cara untuk memasukkan praktik yang lebih berkelanjutan dan berwawasan lingkungan. Ini termasuk Apana yang berbasis di Washington, sebuah perusahaan yang melihat peluang untuk menjadi “sistem keamanan untuk konsumsi air.” Solusi pengelolaan air Apana memberikan wawasan yang dibutuhkan bisnis untuk mengurangi total jejak air mereka melalui identifikasi penyimpangan proses, malfungsi mekanis, dan titik kegagalan di mana kebocoran air terjadi tetapi tidak sering terlihat.
Gambar 3. Cuplikan pencapaian Apana.
Costco Wholesale menerapkan solusi pengelolaan air Apana dan dapat dengan cepat mengidentifikasi bagaimana bangunan perusahaan menggunakan air dan penyebab lonjakan yang tidak biasa, yang terkait dengan praktik operasional yang boros atau peralatan yang rusak. Hasilnya, Costco mampu mengurangi penggunaan airnya hingga 20 persen, yang menghasilkan penghematan sekitar 22 persen dalam tagihan airnya.
Jalan Prancis Menuju Tiga Juta Perangkat Terhubung
Perusahaan lain yang melihat pengukuran air pintar adalah Birdz, anak perusahaan Nova Veolia dan pemimpin global dalam pengelolaan sumber daya yang dioptimalkan. Pada tahun 2015, kota Lyon, Prancis menerapkan sistem pengelolaan air berbasis LoRa Birdz, yang terdiri dari lebih dari 400.000 perangkat berbasis LoRa.
Sejak menerapkan teknologi tersebut, kota tersebut telah memperbaiki lebih dari 1.200 kebocoran air dan telah mengalami peningkatan efisiensi jaringan air sebesar 8 persen. Kota ini menghemat rata-rata satu juta meter kubik per tahun sebagai hasil transisi dari pengukuran tradisional ke pengukuran cerdas.
Gambar 4. Pendekatan infrastruktur untuk utilitas pintar.
Birdz saat ini berada di jalur untuk memperluas operasinya di Prancis, menambahkan tiga juta sensor utilitas cerdas tambahan di seluruh negeri. Tujuan utamanya adalah untuk mencapai pembacaan jarak jauh jarak jauh di lebih dari 70 persen meter air dalam dekade berikutnya.
Sensor Berbasis LoRa Menawarkan Skalabilitas
Skalabilitas dan interoperabilitas sensor berbasis LoRa akan memainkan peran penting dalam transisi berkelanjutan dari metode tradisional manajemen operasi ke solusi cerdas cerdas di era terkoneksi.
Artikel Industri adalah bentuk konten yang memungkinkan mitra industri untuk berbagi berita, pesan, dan teknologi yang bermanfaat dengan pembaca All About Circuits dengan cara yang tidak sesuai dengan konten editorial. Semua Artikel Industri tunduk pada pedoman editorial yang ketat dengan tujuan menawarkan kepada pembaca berita, keahlian teknis, atau cerita yang bermanfaat. Sudut pandang dan pendapat yang diungkapkan dalam Artikel Industri adalah milik mitra dan belum tentu milik All About Circuits atau penulisnya.
