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LoRaWAN, la solution pour la surveillance intelligente

LoRaWAN la solution pour la surveillance intelligente

Avec l'industrie 4.0 en plein essor, de plus en plus d'entreprises sont à la recherche d'un moyen non-invasif pour surveiller les conditions de leurs équipements (par exemple: pompe, moteur, température dans une tête de capteur) afin d'effectuer l'entretien préventif, réduire les temps d'arrêt et d'avoir une meilleure compréhension de leur procédé. Fondamentalement, si vous ne saviez pas encore, presque n'importe quel entrée / sortie ou protocole de communication peut être transmis sans fil.

Advantech Co ltd., fondée en 1983, a fait des recherches sur cette question au cours des dernières années et a 

compris que le problème majeur à remplacer (et à rebrancher) les capteurs obsolètes ou défectueux c’est la viabilité économique de ce type d'entretien. En outre,  les capteurs doivent être conçus pour survivre dans des environnements les plus rudes car ils pourraient surveiller les vibrations sur un moteur de 1000HP ou être exposés à des jets d'eau pendant que les employés lavent l'équipement et ils doivent continuer à fonctionner parfaitement.

Économiquement Viable

Les entreprises ont toujours été une question de rentabilité. S'ils effectuent des travaux d'entretien, ils perdent de l'argent. Si un moteur cesse de fonctionner sans que la pièce de remplacement soit en inventaire, ils perdent encore plus d'argent! Remplacer l'équipement n'est pas seulement un gaspillage d'argent parce que la production est arrêtée, mais aussi parce qu'ils doivent payer pour l'équipement de remplacement, puis payer à nouveau pour l'installer et le connecter physiquement.

Advantech utilise une technologie fiable afin de réduire les coûts d'installation des capteurs : la communication sans fil.

Ce réseau de communication est conçu pour communiquer sur de longue distance à faible débit binaire assurant une faible consommation d'énergie des capteurs. LPWAN (Low Power Wide Area Network) est actuellement déployé parce qu'il existe une analyse de rentabilisation solide pour soutenir le déploiement immédiat, et le coût de déploiement du réseau dans des bandes non-licenciées nécessite beaucoup moins de capital que même une mise à niveau vers un logiciel 3G.

Les réseaux à faible puissance (LPWA) attirent beaucoup d'attention principalement en raison de leur capacité à offrir une connectivité abordable aux appareils de faible puissance répartis sur de très grandes zones géographiques. En réalisant la vision de l’industrie 4.0, les technologies LPWA complètent et parfois remplacent les technologies cellulaires conventionnelles et sans fil à courte portée en matière de performance pour diverses villes intelligentes émergentes et applications de machine-machine.

Les capteurs LoRaWAN (Long Range Wide Area Netword) peuvent fonctionner avec une batterie ou de l'énergie solaire afin de minimiser leur consommation d'énergie. La communication sans fil est simple et ne prend pas autant de temps que le câblage physique des capteurs. Le signal sans fil peut se connecter dans un rayon de 5 km dans les régions urbaines et jusqu'à 15 km dans les régions suburbaines, ce qui facilite la connectivité entre les appareils. Les passerelles sont faciles à utiliser / facile à configurer et peut communiquer avec n'importe quel serveur réseau. Ces appareils peuvent fonctionner à des fréquences de 902-928MHz, avec une puissance maximale de 30 dBm, mais pour la plupart des appareils 20 dBm est suffisant.

Qu’est-ce que LoRaWAN ?

Voici un vidéo pour vous aidez à mieux comprendre qu'est-ce que LoRaWAN (vidéo en anglais seulement) :

LoRaWAN définit le protocole de communication et l'architecture du système pour le réseau tandis que la couche physique LoRa permet le lien de communication à longue portée. Le protocole et l'architecture du réseau ont le plus d'influence dans la détermination de la durée de vie de la batterie d'un nœud, la capacité du réseau, la qualité du service, la sécurité et la variété des applications desservies par le réseau.

Les réseaux traditionnels utilisent une architecture de réseau maillé. Dans un réseau maillé, on ajoute de la complexité, réduit la capacité du réseau et réduit la durée de vie de la batterie à mesure que les nœuds reçoivent et avancent des informations d'autres nœuds qui ne sont probablement pas pertinentes pour eux. L'architecture d'étoiles à longue portée est la plus logique pour préserver la durée de vie de la batterie lorsque la connectivité à longue portée peut être atteinte. Dans une étude récente et la comparaison effectuée par GSMA des différentes technologies traitant de l'espace LPWAN, LoRaWAN™ a montré un avantage de 3 à 5 fois par rapport à toutes les autres options technologiques.

Dans un réseau LoRaWAN, les nœuds de réseau ne sont pas associés à une passerelle spécifique. Au lieu de cela, les données transmises par un nœud sont généralement reçues par plusieurs passerelles. Chaque passerelle transmet le paquet reçu du nœud final vers le serveur réseau basé sur le cloud via un backhaul (cellulaire, Ethernet, satellite ou Wi-Fi). La modulation LoRa est considérée comme une technique de modulation numérique, de sorte qu'elle est exemptée d'avoir à se conformer à toutes les exigences de saut de fréquence spécifiées par FCC.

Dans les environnements les plus rudes

Les capteurs LoRaWAN sont conçus pour survivre à l'environnement le plus rude afin de minimiser les horaires de maintenance. Ils sont conçus pour durer

Avec les boîtiers IP66, de nombreux capteurs sont construits pour empêcher tout d'entrer à l'intérieur du boîtier. La cote IP66 est comparable à la cote NEMA 4 ou NEMA 4X. Certains sont conçus pour fonctionner à des températures comprises entre -40 et 75 °C offrant une solution complète en termes d'applications. Les endroits dangereux ne sont pas oubliés, en fait, c'est probablement là que vous trouverez le meilleur retour sur investissement.

Le LoRaWAN est non seulement protégé contre l'environnement rude, mais aussi contre les pirates informatiques! Aujourd'hui, il est important non seulement de protéger notre équipement contre les dommages physiques, mais aussi contre les pirates. Le signal est encrypté de bout en bout avec AES128 (Advanced Encryption Standard) pour s'assurer que vos données sont sûres.

En résumé

On prévoit que les réseaux à faible puissance et à grande surface (LPWAN) prennent en charge une grande partie des milliards d'appareils prévus pour l’industrie 4.0. LoRaWAN est conçu de bas en haut pour optimiser la durée de vie de la batterie, la capacité, la portée et le coût des LPWAN.. La norme est là, c'est maintenant le temps d'évoluer vers les technologies modernes.

Voici un vidéo d'un exemple d'application ayant implémenté LoRaWAN (vidéo en anglais seulement) :


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