ЗАСТОСУВАННЯ ІНТЕРНЕТУ РЕЧЕЙ (IоT) ЗА ВИКОРИСТАННЯ ПРОТОКОЛУ LORAWAN ДЛЯ МОНІТОРИНГУ ЗРОШУВАНИХ ЗЕМЕЛЬ
Анотація
У статті проаналізовано практичні підходи до застосування Інтернету речей (IоT - internet of things) для моніторингу зрошуваних земель. Вивчено можливості підключення датчиків вологості ґрунту, температури, тиску, напряму та швидкості вітру на базі протоколу LoRaWAN до Інтернет-шлюзів (базових станцій) без оплати за стільниковий зв’язок, додаткового живлення, розгортання у польових умовах складних Wi-Fi мереж. Отримано практичні результати щодо особливостей роботи датчиків у польових умовах; налаштування гарантованого зв’язку між базовою станцією (шлюзом) по протоколу LoRaWAN; технічних характеристик та причин можливих збоїв у роботі обладнання. Досліджено особливості обладнання, специфіку розгортання та налаштування на місцевості датчиків на базі протоколу LoRaWAN зокрема: технічні характеристики (робочі частоти, матеріал, довжина, типи з’єднання та висота розміщення антен, дальність та якість передавання радіосигналу); застосування різних джерел живлення (різні типи акумуляторних батарей та площ поверхонь сонячних панелей); особливостей експлуатації у польових умовах (можливі перешкоди розповсюдження радіосигналу, залежність від впливу шкідників, температурних коливань); шифрування при обміні даними. Розроблено бюджетне рішення для моніторингу метеопоказників, вологості ґрунту на зрошуваних землях. Розгорнуто бездротову моніторингову мережу на базі протоколу LoRaWAN на зрошуваних полях ДП ДГ Асканійське Каховського району Херсонської області у складі 1 базова станція та 5 кінцевих пристроїв на відстані до 2 км. Встановлено, що технологія LoRa дозволяє керувати коефіцієнтом розширення каналу, визначаючи кількість даних, що передаються за певний проміжок часу. Визначено, що для успішної роботи бездротових систем важливим питанням є правильне радіопланування та проектування рішення під конкретні задачі замовника. При розгортанні бездротових мереж виявлено та досліджено основні вимоги до надійності роботи базових станцій та кінцевих пристроїв.
Посилання
2. Skicko, V. I. (2018). Internet rechej u logistici: sogodennya ta tendenciyi [The Internet of Things in Logistics: Current Trends]. Tsyfrova ekonomika: zb. mat. Natsionalnoi nauk. metod. konf. Kyiv: KNEU, 330-334. Retrieved from:
http://ir.kneu.edu.ua/bitstream/handle/2010/25992/ZE_2018_96.pdf?sequence=1&isAllowed=y
[in Ukrainian].
3. Fedienko, A. (2018). LoRaWAN-Mikrotik fragment proekta IoT. [LoRaWAN-Mikrotik fragment of the IoT project]. mum.mikrotik.com. Retrieved from:
https://mum.mikrotik.com/presentations/UA18/presentation_5546_1528664734.pdf [in Russian].
4. Yak zastosovuvati internet rechej u realnomu biznesi [How to Use the Internet of Things in Real Business]. Retrieved from: https://events.sap.com/ua/forum-kyiv/uk/iot [In Ukrainian].
5. Petrov, M. (2017). LoRA vybrana v kachestve osnovnoj tehnologii dlya pervoj IoT-seti Avstralii [LoRA has been selected as the core technology for Australia's first IoT network]. iot.ru. Retrieved from: https://iot.ru/promyshlennost/lora-vybrana-v-kachestve-osnovnoy-tekhnologii-dlya-pervoy-iot-seti-avstralii?sphrase_id=10902 [in Russian].
6. Jawad, H.M.; Nordin, R.; Gharghan, S.K.; Jawad, A.M.; Ismail, M. Energy-Efficient Wireless Sensor Networks for Precision Agriculture: A Review. Sensors 2017, 17, 1781. DOI: https://doi.org/10.3390/s17081781
7. Haxhibeqiri, J.; De Poorter, E.; Moerman, I.; Hoebeke, J. A Survey of LoRaWAN for IoT: From Technology to Application. Sensors 2018, 18, 3995. DOI: https://doi.org/10.3390/s18113995
8. de Carvalho Silva, J., Rodrigues, J. J., Alberti, A. M., Solic, P., & Aquino, A. L. (2017, July). LoRaWAN—A low power WAN protocol for Internet of Things: A review and opportunities. In 2017 2nd International Multidisciplinary Conference on Computer and Energy Science (SpliTech) (pp. 1-6). IEEE.
9. Kulesh, S. (2019). Lifecell v partnerstve s IoT Ukraine razvernul set «Interneta veshej» v treh oblastnyh centrah Ukrainy. [Lifecell in partnership with IoT Ukraine has launched the Internet of Things network in three regional centers of Ukraine]. itc.ua. Retrieved from: https://itc.ua/news/lifecell-v-partnerstve-s-iot-ukraine-razvernul-set-interneta-veshhej-v-treh-oblastnyh-tsentrah-ukrainy [in Russian].
10. Kovalchuk, V., Voitovich O., Demchuk D. (2019). Avtomatichnij tenziometr z peredacheyu danih cherez Internet i dozapravkoyu vodoyu vruchnu [Automatic tensiometer with data transmission over the Internet and refueling with water manually]. Patent of Ukraine. №132271 [in Ukrainian].
11. Semtech SX1272. semtech.com. Retrieved from: https://www.semtech.com/products/wireless-rf/lora-transceivers/sx1272
12. Gadzalo, Ya., Romashchenko, M., Kovalchuk, V., Matiash, T., & Voitovich O. (2019). Using smart technologies in irrigation management. International Commission on Irrigation and Drainage: 3rd World Irrigation Forum (WIF3). Bali, Indonesia: WIF3, 178. Retrieved from: https://www.icid.org/wif3_bali_2019/wif3_abst_vol.pdf
