Внедрение LoRaWAN на сельскохозяйственном предприятии. Все о стройке, запуске и решениях

Добрый день!

Сегодня, этим постом, начну серию рассказов о том, как я познакомился и построил свою первую сеть LoRaWAN. Расскажу о поставленных задачах, решениях, и победах над собой.

Предстала однажды передо мной задача: Найти/реализовать охранную систему для дождевальных машин, типа «Фрегат»( для понимания читателей: существует проблема кражи распылителей). После долгих ковыряний в интернете, я понял, что толковых решений на Украинском рынке попросту нет.



В поиске решений, сразу столкнулся с массой проблем:

— где взять питание в «поле»;
— как выявлять кражу;
— какие датчики использовать;
— как передавать данные о состоянии датчиков, системы;
— и еще с пару сотен вопросов, которые казалось поставили меня в тупик.

И вот в один день, коллеги из РФ подсказывают мне о чудесной технологии, и на примере решений от Веги, убеждают, что стоит рыть в этом направлении. Поиск производителей LoRaWAN устройств длился около 2-3 недель. К сожалению в Украине нет еще того объема полученного опыта, который имеют собратья из РФ. Из всех, кого мне удалось найти (а таковых оказалось 2-3 компании), я решил продолжить общение с Харьковскими ребятами, которые хоть и не имели за плечами каких-то интересных реализаций, но были в «теме», и оказались готовы рисковать с нами, экспериментировать для достижения результата.

Первым шагом мы поставили базовую станцию и промеряли покрытие. Получили уверенных 9700 м, чего нам вполне хватало, потому дальше и не промеряли.



После этого и было принято окончательное решение о начале строительства LoRaWaN.

Весь последующий процесс был сумбурным и хаотичным, и собственно продолжается.

Каждый день вносит в систему какие-то изменения, дополнения, потому далее я буду описывать лишь что реализовано, и если будут возникать вопросы, буду стараться описывать их в дальнейших постах.

И так, на сегодняшний день сделано:

Базовая станция установлена на телескопической мачте, на высоте 14 м



Об охране «Фрегатов»


Физика


Для обеспечения безопасности дождевальных машин, был выбран вариант обвязки несущего каркаса(трубы) и распылителей, кабелем UTP.



Попросту все увязано замкнутой цепью, в случае разрыва которой и происходит сработка/оповещение.



Цепь замыкается на релейных выходах LoRa-устройства, таковых под нас реализовано 5 (изначально в устройстве предусмотрено 2 выхода), для разделения цепи на зоны, и более информативного оповещения. Питание реализовано 2-мя АКБ 12в 18А/ч, в последующем буду ставить только 1(за 4 месяца тестирования, заряды АКБ просели на 0,61В и 0,5В). На фрегат так же установлен ревун мощностью 120 дБ.

Логика


LoRaWAN устройство, работая в классе А, опрашивает релейные выходы, в случае разрыва цепи, включается звуковой извещатель и устройство шлет пакеты с информацией о номере выхода, на котором произошел разрыв цепи.

Каждые 10 минут устройство шлет пакет, для подтверждения наличия связи, а так же содержит информацию и заряде батареи.

Так же на следующий сезон будут добавлены gps-трекеры на фрегаты, датчики влажности на полях, и будет передаваться информация о количестве вылитых литров воды. Таким образом будет отображаться физическое положение фрегата на поле и т.д.

Программная часть


По нашему ТЗ, написали, и продолжают дорабатывать серверную часть, а так же клиентскую.
На серверной останавливаться пока не буду, это заслуживает отдельных публикаций, а вот о клиентской в двух словах расскажу.

ПО для работы с конечными устройствами реализовано для визуализации их состояний и передачи тревожных сообщений на пост охраны.



С приложения на сегодняшний день управляются и устройства класса С, которые работают как централи в системах сигнализаций в помещениях. Таким образом все складские и прочие помещения ставятся на охрану только с пульта охраны, сохраняя в логах всю информацию о состоянии, времени, аккаунте через который изменялись состояния охранных устройств, и т.д.



На сегодня могу сказать, что эксперимент с запуском удался. Технология позволяет нам закрывать все больше и больше задач, уже сегодня реализованы: подключения заправки и емкостей хранения топлива, счетчиков воды и т.д.

Следующие посты буду формировать по мере реализации проекта, либо по мере ваших вопросов, уважаемые читатели.
Поделиться публикацией
Комментарии 82
    0
    Берем шумелку на 868MHz ±, немного шумим, под шумок снимаем что нужно и спокойно уходим, нет? :)
      0
      Если сможете угнать за 60 секунд 10 минут между опросами — то да, если я правильно понял логику работы)
      Можно попробовать зачистить провода и замкнуть цепь «у основания». Или на этот случай тоже есть хитрости в защите?
        0
        Я думаю проще: шапочка из фольги. Буквально сегодня хотели надеть на свое творение попробовать, что будет. Фольги под рукой не нашлось. Завтра попробую напишу :)
          0

          Именно так! Время опроса в последующем уменьшим. На счёт замкнуть цепь у основания и обмануть систему, у меня не получилось! Даже зная схему подключения, спустя пол часа это стало головоломкой

            +1
            Чтобы детектить нештатное замыкание линии, можно припаивать в качестве терминаторов на конце UTP набор резисторов. Правда придется подключать периметр к АЦП и мерять сопротивление, детектируя изменения.
            Ну и маленькая идея вам на будущее. Для длинных линий можно точное место разрыва находить по задержке эхо-сигнала.
              0
              Сеть лоры ложится с помощью 3-4 таких же устройств. Данная система просто ну никак не предназначена для работы в охранных системах. Ложится при этом не сеть, сеть продолжает работать в штатном режиме просто сигнал от ваших оконечек не придет на базовую станцию пока глушилки работают. Честно тут применение лоры не совсем логичное.
                0

                Ровно так же глушится GSM канал, при этом ни кто не перестал его использовать в охранных системах!

                  0
                  Нет, не ровно так же. В случае с LoRa грубая сила не нужна. Там долгая история про collision rules, quasiorthogonality etc. Т.е. LoRa можно легко заглушить, даже оставаясь в рамках закона. Хотя чуть выходя за рамки сильно легче :-)
                  Но я не думаю, что в вашем случае что-то такое будет.
                    0
                    по сравнению с GSM все таки на порядок легче, по идее даже никаких заморочек не надо, все строго по протоколу лоравана, спамим преамбулой и сеть честно считает что линия занята. С GSM все таки на порядок сложнее, чем с лорой.
                    P>S. Но да в их случае это не критично.
            0
            Если Вас за одно место не прихватить ГКРЧ в момент вноса помех :)
              +3
              Поле, где-то за городом — шумелкой забить датчик на 10-30 минут — ГКРЧ определит? И, самое главное — приедет? Как быстро?
                0
                шумелкой будет сложновато, Лора в этом плане прикольная штука, она шумы от шумелки умудряется отсеивать, а вот ихней собственной блокировкой можно ) 4-е одноватных модуля по идее положат все
                +1
                Самое обидное, даже если засекут, то вопросы скорее возникнут не к злоумышленнику, а к хозяину сети. Попробуй докажи, что не сеть у тебя сбесилась.
                  +2
                  ГКРЧ даже в городе слабо напоминает «скорую помощь» во всяком случае по времени реагирования, а уж в сельской то местности.
                    0
                    Там много-то не надо, если в лоб с помощью грубой силы не делать. Так что разве что «у них на глазах» если… Тогда могут. А иначе никто просто не заметит.
                    +4
                    Те, кто ворует такое барахло, вряд ли будут разбираться в таких тонких материях. Там ребята намного проще.
                      +1

                      У нас воры ещё не дошли до такого уровня;) да и система работает в комплексе с мобильными экипажами

                        +2
                        Неужели так много воруют, что окупается такая система охраны с мобильными экипажами? С первого взгляда, там воровать то особо нечего, можно подумать что вы центробанк охраняете!
                          +1
                          я тоже так думал раньше! один распылитель 50$
                          0
                          А можно запрограммировать дрон, чтобы он автоматом вылетал по адресу обрыва и снимал видео для ютуба?
                            0
                            Это, кстати, интересная тема. Конечно охота на дрона станет куда прибыльнее, чем охота за распылителями…
                            У меня была идея разработать клешни для коптера для захвата кабеля высоковольтной линии. Тогда бы можно было делать автоматических дронов для инспекции ЛЭП. Дроны будут какптички садиться на провода на ночь, заряжаясь за счет индукционной передачи энергии. Фактически захваты должны быть трансформатором тока.
                              0
                              Интересная идея, токи же четырёхзначные там бывают, а на 300-500 kV уже можно иголочек на дрон понатыкать и заряжаться от тока короны :)
                              До 10kV в принципе при существующих транзисторах уже можно и тросик на землю спускать :) Чего уж мелочиться:)
                                0
                                Нельзя тросик. Сидишь ты эдак на речке, рыбку ловишь, а тут на тебе, эдакий барнакл на голову… троссик свой разматывает…
                                  0
                                  Это фигня по сравнению с рыбаками с карбоновыми удочками под ЛЭП 110 kV....(говорят, что реальные случаи :( )
                                    0
                                    Рыбаки удочки… бывает куда интереснее www.youtube.com/watch?v=xT725W_7vFw
                                    PS: Осторожно выражения, адекватные ситуации
                                      0
                                      странно… помню это видео, но там в конце машина сгорала…
                                      ну и как водится я всех умнее — если водитель сумел эвакуироваться, почему не сдал назад и не опустил кузов? Шок?
                        +1
                        Если уж проводом utp, тем более там много жил, надо делать как нормально-разомкнутые, так и нормально-замкнутые и следить за обеими.
                        (если что, кроме pir сенсора, есть на эффекте Доплера — стоят копейки.)
                          0

                          Обдумаем !

                            +1
                            Еще можно просто обмотать изолированным проводом все что вы хотели бы защитить и измерять емкость провода по отношению к трубе по падению переменного напряжения от генератора на том же микропроцессоре. Если правильно настроить, то будет чувствовать любое изменение конфигурации, но не будет ловить дождь и перемещение поливалки. Только не забудьте сапрессор для грозозащиты и фильтр чтобы не ловить помехи. Если хотите, могу схему дать. из плюсов: простота инсталляции и дешевизна решения итогового решения. Из минусов: софт немного сложнее (автокалибровка и фильтры).
                              0

                              Если поделитесь опытом, буду очень благодарен!

                            0
                            По правильному — там делаются резисторы 50-100 ом на концах и тогда что замыкание что размыкание будет известно. но это уже совсем другоая тема.
                              0
                              Извините, но где можно купить pir сенсор «на на эффекте Доплера» за копейки. Да к черту подробности! Что это вообще «pir сенсор на на эффекте Доплера»? (про Passive infrared sensor знаю, про эффект Доплера тоже заю, но чтобы в одном девайсе не знаю)
                                0
                                Читайте внимательнее, датчики движения есть как с PIR сенсором так и на эффекте Доплера, и те и те на Ebay менее доллара за штуку.
                                www.ebay.com/itm/183018813170 PIR Motion Sensor Module
                                www.ebay.com/itm/202451759352 Microwave Motion Sensor
                                Microwave Motion Sensor можно в термоусадку с термоклеем закатать и разместить где удобно.
                                  0
                                  Именно это и имелось ввиду, спасибо за дополняющие ссылки. Но первоначальный комментарий был отредактирован, в итоге некрасиво получилось. Я вообще написал ответ из благих намерений, не потому, что кто-то здесь ошибся в формулировке, а потому что это очень распространенное заблуждение. Многие думают что PIR работает по принципу полицейского радара на Доплер-эффекте, но это не так.
                              0
                              UTP — 4 пары? Замкнутая цепь для срабатывания по 1 паре, всем парам или межпарное соединение? Для осложнения
                              замкнуть цепь «у основания»

                              По несущей трубе идет 1 провод, распылителей много и провод на распылителе заканчивается — на трубе кабель разветвляется?
                                0

                                Межпарное! Кабель для обвязки распылителей, рву цепь из основного кабеля

                                0
                                В точки охраны включать резисторы и соединять последовательно, измерять сопротивление шлейфа и контролировать изменения.
                                  0
                                  Ну тогда уж повесить iButton (DS1990A) в нескольких местах на кабель.
                                  0
                                  Питание реализовано 2-мя АКБ 12в 18А/ч


                                  Можно поставить солнечные батареи маленькие для подзарядки аккумуляторов, тогда и АКБ такой большой емкости не потребуются.

                                  image
                                    +5
                                    … и первым делом стащат батареи.
                                    А вообще мысль интересная — к ревуну можно добавить ещё направленный в небо прожектор с узким (2..5 градусов) лучом. Чтобы значит группа реагирования сразу и без навигатора видела, к какой поливалке подвозить *****ли.
                                      0
                                      А если среди бела дня будут тырить, то взрывпакет? С одной стороны воров до смерти перепугаешь, с другой охрану от игры в нарды оторвёшь и им сразу будет видно куда бежать.
                                        +1
                                        Дымовушку. А на прожектор ещё Бэтмана наклеить.
                                        0

                                        Идея не плохая, пока рассматривал лишь световые спец сигналы китайские

                                          0
                                          Зеленый лазер в небо.
                                            0
                                            Лазер хорошо видно только если он рядом. С нескольких шагов он уже плохо различим. Это если 50 милливат даже. Большей мощности уже дороже выйдет и возникнет смысл их воровать, а не распылители=).
                                            +1
                                            С шаблоном летучей мыши
                                            0

                                            Смысла нет! По задумке одного акб хватит на 1 год железно.

                                              0
                                              Зачем тогда АКБ, если можно просто несколько батареек формата D? На год комплект обойдётся, наверно, дешевле, чем АКБ и проще.
                                              Они компактнее, кстати, спрятать легче.
                                            0
                                            А через GSM то же самое запустить можно? На GSM-Трекерах есть кнопка «SOS», на нее можно повешать разрыв UTP через инверсивное реле (НР-контакты). Стоимость трекера 10-15 уе. Автономная работа 3-5 дней на встроенном аккуме. Вешаем на повербанку 3-5 Ач — получаем месяц работы. Стоимость комплекта не считая монтажных работ до 50 уе. Отступ от темы — всегда интересовало как эти «адовые» повозки передвигаются? От напора воды (стоит турбинка) или электричество в поле проброшено?
                                              0

                                              Покрытия gsm либо нет, либо оно крайне не стабильно, потому и решил реализовать лору. Соседи собрали на gsm-централи, и спустя месяц сняли. Не всегда проходил дозвон, отсутсвует Контроль состояния выходов! Да и пришлось им ставить панель солнечную, кушает централь много, в следствии бюджет неоправданно увеличивается!


                                              А двигаются они от давления воды! Стоит гидропоршень, который толкает колесо

                                                +2
                                                Если одна БС «бьёт» на 9700м, то весьма годное покрытие. Какова цена одной БС включая весь комплект (антенну, мачту, кабеля и т.д.)? Еще вопрос в другом — у вас самая дальняя поливалка как далеко от пункта реагирования? Засекали время, за которое доедет «группа реагирования» до места кражи?
                                                  0
                                                  Фрегатов 44 штуки, в зоне покрытия одной БС. В этом сезоне охраняли их 100 человек. Расстановка экипажей и их маршруты составляются таким образом, что бы время доезда составляло максимум 4-5 минут
                                                    +1
                                                    Боюсь предположить что вы там такое выращиваете если Оно окупает сезонную охрану в 100 человек…
                                              0
                                              Были ли уже эпизоды с новой системой? Срабатывала ли защита по делу?
                                                0

                                                У нас пока не лезли! Наличие обвязки кабелем, само по себе уже отбивает охоту лезть. Охрана лютая, и ворье понимает что полицию вызывать ни кто не станет

                                                  +1
                                                  Лично мне в хозяйстве такой кабель больше чем эти трубы может пригодиться
                                                    0

                                                    Цена одного распылителя= цене бухты меди !

                                                      +1
                                                      Ага, пока каждый хомутик отколупаешь, да размотаешь… а судя по картинкам там кабель не размотать без разрыва, ну а там ревун. Не. На медь это не выгодно при лютой охране.
                                                      0
                                                      Может дешевле было обмотать трубу ржавым проводом с колючкой, повесить табличку «Yе трожь, убьёт» и на этом успокоиться. Если уж людей впечатляет сетевой кабель, то такой психологический приём должен сработать во много раз лучше. Зачем проверять убьёт или нет, когда проще подъехать на соседний неохраняемый объект.
                                                    0
                                                    Акция — «Подари хлопцам халявные аккумуляторы!» :)
                                                      0

                                                      Аккумуляторы в металическом боксе, как и лора-устройства, при попытке добраться к ним, так же будет сработка!

                                                        0
                                                        Если бы я был злодеем, конкурентом или неленивым троллем, то оголил бы где-нибудь в незаметном месте кабель и подключил бы дешевую китайскую релюшку с радибрелочком. После бесконечных серий ложного срабатывания без видимых повреждений систему просто отключат. А через месяц можно и на цветмет пилить во время дождичка в четверг ночью.
                                                          0

                                                          Фрегат разделён на зоны! В случае подобных сработок, мы будем знать конкретно на каком участке это происходит!


                                                          А в общем можно долго дискуссировать на предмет того как можно навредить. Это тема нескончаемая

                                                            0
                                                            Согласен.
                                                            Ваше решение выглядит элегантно и практично. Мало что можно добавить или убрать. Может быть разве что как вариант посадить резьбу распылителей на эпоксидку, а отслеживать температуру труб и звуки пиления=).
                                                            Звуки хорошо рапространяются в твёрдой среде.
                                                      0
                                                      вариант обвязки несущего каркаса(трубы)

                                                      В грозу может быть нехилая наводка. Скорее всего пробьет, куда-нибудь на землю, но защиту лучше поставить.
                                                        0
                                                        Интересно, что по харду lor`ы (название, где покупали и цена).
                                                          0
                                                            0
                                                            А какие частоты в ваших краях? EU868?
                                                          0
                                                          Добавьте телеграм-бота, который будет слать в спец-чат охране примерную геопозицию срабатывания.
                                                          Тут автоматом и уведомление, и сигнал на мобильный и один клик на навигацию.
                                                          Можно при этом обойтись без GPS, если апроксимировать положение по одной оси исходя из графика подачи воды, а по другой исходя из сегмента сработки.

                                                          Может быть GPS на каждом девайсе окажется дороже, сложнее и энергозатратнее, чем вторая базовая станция и логика для триангуляции по времени прохождения сигнала и/или по уровню приёма. Достаточно же небольшой точности. В поле и так далеко видно.
                                                          Можно ещё энкодер на колесо поставить, например в виде магнита с герконом и считать обороты колеса для вычисления координат поливалки. Я так понимаю геометрия этой штуки такова, что предсказать вторую координату не проблема. Это не выглядит избыточным по сравнению с GPS с его холодным и тёплым стартом, с его потреблением, с его протоколом…
                                                            0

                                                            GPS нам нужен не во время сработки, а по большей части для контроля увлажнения почвы и является лишь опцией! Уведомление на телефон в процессе реализации посредством модема с сим картой

                                                              0
                                                              А энкодер на колесо по аналогии с велоспидометром? Может получиться дешевле GPS
                                                                0

                                                                Возьму на заметку, спасибо! Может действительно будет удобно

                                                            0
                                                              0
                                                              Питание реализовано 2-мя АКБ 12в 18А/ч

                                                              А можно про это поподробнее. Это на весь комплекс или только на базовую станцию? Каково расстояние от лора-устройств до аккумуляторов (или там другие аккумуляторы?)? Что случится, если утащат эти АКБ?
                                                                0
                                                                Да про питание бы тоже хотелось узнать поподробнее.
                                                                Скорее всего в самих лора устройствах батарейка то предусмотрена на эту ситуацию. НУ а так в целом лораван кушает совсем копейки, но только если включать режим А который вещает один раз в сутки. С минутной отсылкой я сам не смог добится толковых результатов от него. Но у меня батарейка в разы проще 3.6в 2.2Ач. А тут 12в и 36А.ч и всего год, и при этом 10-и минутные интервалы. Все таки маловато год при такой огромной батарее. Технология расчитана на ультра низкое потребление.
                                                                  0
                                                                  Такая емкость АКБ рассчитана на работу ревуна, и возможно в последующем световой индикации. В устройстве есть и своя батарея, на случай выхода из строя внешнего питания. Устройства работают именно в классе А, и я говорил о годе, потому как это запланированный срок регулярной ревизии. Но на деле АКБ хватит естественно на больший период времени
                                                                    0
                                                                    А АКБ куда крепится? Прямо на мачту базовой станции? иначе ведь есть риск, что утащат сами АКБ.
                                                                      0

                                                                      БС к акб не имеет никакого отношения! На фрегате все размещено в металлическом шкафу, который так же оборудован датчиком! Читайте внимательно и все найдёте, это обсуждалось

                                                                0
                                                                  0
                                                                  Расскажите поподробнее о результатах: сколько краж предотвратили (было/стало), сколько преступников поймали? Интересно же :)
                                                                    0
                                                                    Система в процессе реализации на всех фрегатах! Статистика будет уже после следующего сезона
                                                                    0
                                                                    Внутри труб провести провод. В местах, где устанавливается распылитель вешаем на провод геркон, а на распылитель магнит. Снимаем распылитель, размыкаем цепь.
                                                                    Недостатки: слишком дешевая цена конструкции, — сложно будет рассказать заказчику на что требуется потратить деньги.
                                                                    Достоинства: лютая охрана может подарить вместе с *****лями магнит на память.

                                                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                    Самое читаемое