楼宇自动化中的LoRaWAN

借助LoRaWAN走向数字化建筑

如今，基于LoRaWAN无线电标准的集成解决方案在楼宇自动化领域的改造和新建项目中越来越受欢迎。通过 LoRaWAN无线连接传感器、仪表或操作设备与其他无线技术相比具有多项优势，例如：

• 必要基础设施的配置成本低
• 通过加密数据传输实现高安全性
• 在建筑物中安装几乎不需要任何布线
• 在现有建筑中简单且经济高效地集成产品
• 电池寿命长达10年（取决于传感器类型）
• 在建筑物中的高射程和穿透力

现代物联网与云解决方案与LoRaWAN灵活性的结合实现了新的高效使用场景：目标是减轻技术设施管理，降低运营成本，透明地处理建筑数据并激发建筑业主新的舒适功能。

什么是LoRaWAN？

LoRaWA 代表“远程广域网”，是指专为物联网 (IoT) 开发的具有超远距离的节能无线电技术。它属于所谓的LPWAN技术（低功耗广域网，LoRaWAN 联盟），电池寿命长达 10 年，具体取决于传感器类型和数据传输。可以覆盖长达15公里的距离（取决于环境和外部影响）。LoRaWAN 的另一大优势是其高建筑渗透率。然而，低功耗和远距离的组合将最大数据速率限制为50kbit/s。（扩展阅读：与物联网产业共成长——回顾LoRa®突飞猛进的10年发展）

LoRaWAN的优势

建筑物中的LoRaWAN

在楼宇自动化，尤其是智能楼宇中，重点是数据透明度，以便尽可能节能地运营楼宇。LoRaWAN是为满足物联网 (IoT) 的要求而开发的，具有高无线电范围和出色的建筑物穿透力。这样一来，即使是整个企业大楼和相关的场地也可以仅由一个网关覆盖。即使是通常难以融入无线网络的地下室，也不会对LoRa无线网络构成问题。

由于物联网传感器和执行器消耗的数据量很小，几乎任何数量的传感器都可以通过单个网关与网络服务器通信。这使得LoRa无线传感器的集成非常有利，因为既不需要大量的网关也不需要中继器。

此外，低功耗数据传输可使LoRa传感器和LoRa执行器使用电池实现节能运行。同时，它们的电池寿命可达15年。这将设施管理中的维护工作降至最低，并使现有建筑物的改造变得轻而易举，因为随后无需重新布线。

为了集成到现有的楼宇自动化系统中，一些LoRa网关已经具有标准化的GA接口，例如Modbus。这样，从LoRa终端设备收集的数据可以很容易地流回楼宇控制系统。这种通信是双向的，可以实现简单且经济高效的集成。

资料来源：DEOS

以DEOS的LoRaWAN解决方案为例。其LoRa网关具有集成的LoRa网络服务器 (LNS)，可将物联网数据保存在本地网络上。此外，标准的Modbus TCP接口允许轻松地将物联网数据解耦到建筑物中任何支持Modbus的DDC控制器。因此，LoRa终端设备与现有GA系统双向交换数据，或将收集到的数据提供给DEOS pro.Building Suite（IoT 平台）。

该平台可视化各种应用程序中的数据，例如智能计量、按需清洁或预测性维护。也可以通过MQTT将数据转发到pro.Building Suite或任何MQTT代理。为了使用DEOS解决方案轻松调试LoRa传感器，他们为客户提供了一种用于大规模集成的工具。这意味着大量传感器可以集成到网络中，只需点击几下即可激活。这将部署工作减少到最低限度。

因此， DEOS的解决方案提供了 LoRaWAN 无线电协议的所有优势，并提供专门用于楼宇自动化应用的补充功能和服务。

资料来源：DEOS

LoRaWAN在楼宇中的应用实例

LoRaWAN具有明显的优势，并且其知名度和重要性正在稳步增长。但LoRaWAN解决方案究竟应该用于楼宇自动化领域的什么用途呢？通过智能建筑领域的应用示例，我们展示了一些最有趣的用例。

现有建筑的后数字化

据统计，大约80%的总建筑成本发生在建筑物的使用阶段或运营期间。因此，这里有巨大的节约潜力，必须加以利用。LoRa无线传感器在操作过程中的简单集成，例如，数字化和自动化加热控制是孩子们的游戏。这大大降低了能源成本，投资成本低。

通过智能恒温器进行加热控制

使用智能LoRaWAN恒温器可以提高带有旧散热器的现有建筑物的效率。加热控制不再需要手动，而是根据需要进行智能化和全自动控制。通过存储的节能计划，供暖输出在特定时间（例如周末）降至最低。

智能计量

LoRaWAN无线电解决方案适用于自动化耗时且容易出错的抄表。数据记录和历史化提高了过去时期数据的透明度和可验证性…… 与计费系统的接口也是可以想象的。因此不再需要手动读取，并减轻了技术设施管理的负担。

使能源消耗透明化

建筑的透明度是最重要的。使用LoRaWAN电能表，可以看到建筑物的能源消耗。由于记录时间间隔较短，因此可以对每日消耗量进行说明。同样，可以收集能源效率的证据，并将数据用于进一步优化建筑物中的能量流。

预测性维护

LoRaWAN解决方案可用于减轻设施管理并在错误或故障发生之前识别它们。通常，应用或设备的状态会受到监控并及时报告临界值。例如，可以传输通风系统中过滤垫的填充量，及时更换并避免停机。

按需清洁

现场员工的出勤时间越来越个性化。具有不同利用率的时期现在是常态。因此，有一天房间几乎空无一人，而第二天就超载了。对于按需清洁管理，使用数据通过 LoRaWAN 存在检测器收集并转发给服务提供商。这使得使用数据的操作更加高效。

室内空气监测

使用支持LoRaWAN 的CO2信号灯或替代传感器监控和优化建筑物内人员的室内空气质量。受到新冠病毒的影响，因此为建筑用户建立了安全感非常重要。然而，优化的室内空气气候也可以明显提高生产力，并且可以减少员工病假。

如何选择：LoRaWAN、WiFi、蓝牙、EnOcean 还是 Sigfox？

物联网的重要性日益增加以及对特定应用解决方案的强烈需求目前正在为竞争激烈的市场带来许多新技术。这些技术中的每一种都有其存在的理由，这使得直接比较变得困难。在决定一项技术时，考虑个别应用场景很重要。

特别是在消费领域，如智能家居，WiFi 和蓝牙等协议通常用于控制或读取照明、遮阳甚至提供温度等房间信息。这样做的主要原因是这种基础设施通常已经到位并且通常完全适合家庭应用。

然而，对于工业用途，局域网 (LAN) 在大多数要求中表现很差，或者根本不满足这些要求。例如，这些技术主要是为短距离内的高数据量而设计的，而且成本也非常高。然而，这种大带宽并不是必需的，因为智能建筑中的数据量通常非常低。根据3GPP（全球移动通信标准化机构合作）的数据，大约99.9%的LPWAN设备每月消耗不到150 KB的数据。因此，数据量、能量需求和范围彼此直接相关。

本文资料来源：DEOS