LoRaWAN in de gebouwenautomatisering

Eenvoudige en efficiënte digitalisering achteraf van gebouwen

Bij retrofit- maar ook bij nieuwbouwprojecten vinden voor de gebouwenautomatisering integratieoplossingen op basis van de LoRaWAN-radiostandaard steeds meer ingang. De radioverbinding van sensoren, tellers en bedieningsapparaten via LoRaWAN biedt tal van voordelen in vergelijking met andere kabelloze technologieën, zoals:

  • Geringe voorzieningskosten voor de benodigde infrastructuur
  • Hoge veiligheid door versleutelde gegevensoverdracht
  • Nauwelijks bekabelingsinspanning bij de installatie in het gebouw
  • Eenvoudige en kostenefficiënte integratie van producten in bestaande gebouwen
  • Lange batterijlooptijden tot 10 jaar (afhankelijk van het sensortype)
  • Groot bereik en penetratie in het gebouw

De combinatie van moderne DEOS IoT-/cloudoplossingen en de LoRaWAN-flexibiliteit maken nieuwe en efficiënte gebruiksscenario’s mogelijk. Het doel is om het technische facilitymanagement te ontlasten, bedrijfskosten te reduceren, gebouwgegevens transparant voor te bereiden en eigenaars van gebouwen te inspireren met nieuwe comfortfuncties.

Wat is LoRaWAN?

LoRaWAN staat voor „Long Range Wide Area Network“ en benoemt een energie-efficiënte radiotechnologie met uiterst grote reikwijdte die speciaal werd ontwikkeld voor het Internet of Things (IoT). Ze maakt deel uit van de zogenoemde LPWAN-technologieën (Low Power Wide Area Networks, LoRaWAN Alliance) en overtuigt door een batterijlooptijd tot 10 jaar in functie van het sensortype en de gegevensoverdracht. De technologie kan afstanden tot 15 km (afhankelijk van de omgeving en externe invloeden) overwinnen. Een ander groot voordeel van LoRaWAN is de hoge penetratie in gebouwen. De combinatie van het lage opgenomen vermogen en de grote reikwijdte beperkt echter de maximale datasnelheid tot 50 kbit/s.

LoRaWAN gebruikt de ISM-band (frequentiebereik van 867 tot 869 MHz) en veroorzaakt in heel Duitsland geen extra licentiekosten. In vergelijking met andere radiotechnologieën, zoals mobiele telefonie en WLAN, is LoRaWAN economisch dus heel interessant. Die combinatie maakt van LoRaWAN een optimale technologie voor het Internet of Things (IoT).

Hoe is een LoRaWAN opgebouwd?

Een LoRa Wide Area Network bestaat typisch uit drie componenten: LoRa-nodes (eindapparatuur), LoRa-gateways en de LoRa-server. De componenten zijn normaal in een stertopologie gerangschikt:

  • Eindapparatuur: bv. LoRa-sensoren in een gebouw die gegevens van het gebouw verzamelen en gecodeerd naar de gateway sturen; er zijn in totaal 3 apparaatklassen (A, B, C), die beantwoorden aan de individuele eisen van verschillende toepassingen.
  • LoRa-gateways: ontvangen de data van de verschillende eindapparaten en stellen ze ter beschikking van de netwerkserver (standaard IP-verbinding); bijna elk aantal radiosensoren kan zo met een gateway verbonden worden om data over te dragen.
  • Netwerkserver: de centrale LoRa-netwerkserver ontvangt de verzamelde data van de gateways en verwerkt ze individueel verder. Om de data te visualiseren, staat de applicatieserver ter beschikking.

Wat is het verschil tussen LoRa en LoRaWAN?

LoRaWAN beschrijft het standaard communicatieprotocol en de systeemarchitectuur van het volledige netwerk en maakt de consistente communicatie mogelijk van de verschillende netwerkdeelnemers onderling. Daardoor is het perfect haalbaar om LoRaWAN-compatibele producten probleemloos te integreren in een bestaand LoRaWAN.

LoRa daarentegen benoemt de fysieke, door Semtech Corporation ontwikkelde radiotechnologie die energie-efficiënte en verstrekkende (long range) communicatie mogelijk maakt. LoRa wordt alleen gebruikt tussen de node (bv. een sensor) en de gateway. De gateway daarentegen communiceert in de regel via LTE/LAN met de netwerkserver en stelt de gegevens ter beschikking van het Internet of Things.

Het communicatieprotocol en de systeemarchitectuur hebben daarbij een grote invloed op de batterijlooptijd van een eindapparaat (node), de netwerkcapaciteit, de veiligheid en het aantal door het netwerk bediende toepassingen.

Voordelen van LoRaWAN

Extreem grote reikwijdte

LoRaWAN overtuigt met een extreem grote reikwijdte. Theoretisch zijn reikwijdten tot 50 km haalbaar. In de praktijk spelen echter externe omgevingsfactoren mee. De reikwijdte tussen eindapparaat en gateway bedraagt daarbij ongeveer 3 km in stedelijke gebieden, ca. 5 -10 km in minder bebouwde voorsteden en tot 15 km in landelijke gebieden. Daardoor kan u grote gebieden en gebouwen gedeeltelijk dekken met slechts één gateway.

Penetratie en geringe storingsgevoeligheid

LoRaWan valt op door een bijzonder hoge ruisongevoeligheid. Bovendien ontstaan gevoeligheidswaarden tot -137 dBm, wat de penetratie van talrijke muren en zelfs kelderruimtes mogelijk maakt. Zo dekt u zelfs volledige bedrijfsgebouwen en bijhorende terreinen met slechts één gateway.

Batterijlooptijd van meerdere jaren

De lage energiebehoefte van LoRaWAN-sensoren en -actoren garandeert de lange levensduur van de batterij. Deze hangt af van het overeenkomstige apparaattype en het zendinterval, de ontvangststerkte en het gegevensvolume. Vooral tellers die vaak maar één keer per dag het verbruik melden, kunnen een levensduur bereiken tot 10 jaar. Dat beperkt de onderhoudskosten in het facilitymanagement en maakt het kinderspel om bestaande gebouwen aan te passen.

Lage kosten voor de netwerkopbouw

In vergelijking met alternatieve technologieën veroorzaakt de LoRaWAN-infrastructuur aanzienlijk minder kosten. Door de grote reikwijdte en penetratie zijn er duidelijk minder gateways nodig om een privénetwerk op te bouwen. Wie inzet op publieke LoRaWAN’s kan normaal zelfs volledig afzien van eigen gateways en bijvoorbeeld de shared gateways van „The Things Network“ gebruiken. Ook de kosten van eindapparatuur zijn relatief gering.

Wijdverspreid en groeiend

In Duitsland versnellen steden, gemeenten en energieleveranciers de uitbouw van LoRaWAN. Maar ook elders in de wereld slaat LoRaWAN sterk aan. De LoRa Alliance is dan ook de sterkst groeiende non-profitorganisatie in de sector van IoT-technologieën. Achter de organisatie staat een alliantie van wereldwijd gerenommeerde technologiegroepen, zoals IBM, Google, Amazon, Orange, Cisco en Microsoft.

LoRaWAN: vergelijking in de praktijk

LoRaWAN, WiFi, Bluetooth, EnOcean of Sigfox?

Het toenemende belang van het IoT en de grote vraag naar toepassingsspecifieke oplossingen zorgt vandaag voor veel nieuwe technologieën op de sterk concurrerende markt. Aangezien alle technologieën hun bestaansreden hebben, is het moeilijk om ze direct met elkaar te vergelijken. Belangrijk is om bij de keuze van een technologie rekening te houden met het individuele gebruiksscenario.

Vooral consumenten (Smart Home) gebruiken vaak protocollen, zoals WiFi en Bluetooth om de verlichting of zonwering te besturen of uit te lezen en om kamerinformatie (bv. temperatuur) op te vragen. Dat komt vooral omdat de infrastructuur vaak al aanwezig is en ruim volstaat voor thuisgebruik.

Aan de eisen in een industriële context voldoen Local Area Networks (LAN) echter amper of niet. Zo werden de technologieën primair ontwikkeld voor grote datavolumes met een kleine reikwijdte en brengen ze extreem hoge kosten met zich mee. De grote bandbreedte is echter niet nodig aangezien het datavolume in smart buildings normaal heel klein is. Ongeveer 99,9 % van alle LPWAN-apparaten consumeert volgens de 3GPP (wereldwijde overeenkomst tussen verschillende telecommunicatiestandaarden) minder dan 150 Kbyte data per maand. Datavolume, energiebehoefte en reikwijdte staan daarbij in direct verband met elkaar.

Geïnteresseerd in een LoRaWAN-praktijkvergelijking?

Download nu de gratis whitepaper en ontvang naast de LoRaWAN-praktijkvergelijking extra informatie over LoRaWAN.

LoRaWAN in het gebouw

Optimale aanvulling voor de gebouwenautomatisering

Om gebouwen energie-efficiënt te gebruiken, staat datatransparantie centraal in de gebouwenautomatisering en vooral bij smart buildings. LoRaWAN werd ontwikkeld voor de eisen van het Internet of Things (IoT) en imponeert met een grote radioreikwijdte en een uitstekende penetratie van gebouwen. Zo kan één gateway zelfs volledige bedrijfsgebouwen en bijhorende terreinen dekken. Ook de vaak moeilijk in draadloze netwerken te integreren kelder vormt geen probleem voor LoRa-radionetwerken. Door de kleine datavolumes, die IoT-sensoren en -actoren consumeren, kan bijna elk aantal sensoren via een enkele gateway communiceren met de netwerkserver. Dat maakt het extra voordelig om LoRa-radiosensoren te integreren, aangezien geen groot aantal gateways en repeaters nodig is.

Bovendien maakt de low-power-gegevensoverdracht het energie-efficiënte gebruik van LoRa-sensoren en LoRa-actoren met batterijen mogelijk. Daarbij kan de batterijlooptijd oplopen tot 15 jaar. Dat beperkt de onderhoudskosten in het facilitymanagement tot een minimum en maakt aanpassingen van bestaande gebouwen een piece of cake, aangezien u achteraf geen kabels hoeft te voorzien.

Voor de integratie in een bestaand automatiseringssysteem beschikken bepaalde LoRa-gateways al over gestandaardiseerde GA-interfaces, zoals Modbus. Zo kunnen verzamelde gegevens van LoRa-eindapparaten gewoon terugstromen in de gebouwtechnische regeling. Die communicatie werkt in twee richtingen en maakt een eenvoudige en voordelige integratie mogelijk.

DEOS-gebouwenautomatisering met LoRaWAN

Als een van de eerste fabrikanten in de gebouwenautomatisering biedt DEOS AG een praktische LoRaWAN-oplossing om gebouwen achteraf te digitaliseren

Daarbij is onze LoRa-portfolio aangepast aan de noden bij gebouwenautomatisering. Zo beschikken onze LoRa-gateways over een geïntegreerde LoRa-netwerkserver (LNS) om de IoT-gegevens in een lokaal netwerk te houden. Ook de standaard Modbus TCP-interface zorgt voor een gemakkelijke ontkoppeling van IoT-gegevens op een willekeurige Modbus-compatibele DDC-controller in het gebouw. Zo wisselen LoRa-eindapparaten en het bestaande GA-systeem bidirectioneel gegevens uit of stellen de verzamelde gegevens ter beschikking van de DEOS pro.Building Suite (IoT-platform).

Het platform visualiseert de gegevens in diverse toepassingen, zoals Smart Metering, Cleaning on Demand en Predictive Maintenance. Het is ook mogelijk om de gegevens via MQTT door te sturen naar pro.Building Suite of een willekeurige MQTT-broker. Om LoRa-sensoren met de DEOS-oplossing gemakkelijk in bedrijf te stellen, bieden we onze klanten een tool voor massa-integratie. Zo kan u met slechts weinig klikken een groot aantal sensoren in het netwerk integreren en activeren. Zo beperkt u de voorbereidingsinspanningen tot een minimum.

De DEOS-oplossing biedt alle voordelen van het LoRaWAN-radioprotocol en voorziet aanvullende functies en diensten voor gebruik bij gebouwenautomatisering.

LoRaWAN in de gebouwenautomatisering

Download nu de gratis whitepaper

Lees in onze gids „LoRaWAN in de gebouwenautomatisering“ alle relevante informatie over LoRaWAN en het gebruik ervan in smart buildings. De grote praktijkvergelijking verduidelijkt de voordelen van LoRaWAN ten opzichte van oudere technologieën, zoals WiFi en Bluetooth, maar ook moderne IoT-radiotechnologieën, zoals EnOcean en Sigfox.

Voorbeelden van LoRaWAN in gebouwen

LoRaWAN biedt duidelijke voordelen en geniet steeds meer populariteit en betekenis. Maar voor welke aspecten van de gebouwenautomatisering gebruikt u LoRaWAN-oplossingen het best? Met voorbeelden uit de sector van de smart buildings stellen wij graag enkele interessante toepassingen voor die u samen met ons in de praktijk kan omzetten:

Bestaande gebouwen achteraf digitaliseren

Ongeveer 80 % van de totale kosten voor het gebouw ontstaan in de gebruiksfase c.q. bij de exploitatie van het gebouw. Daarom bestaat hier enorm besparingspotentieel, dat beter benut wordt. Vooral bij oude gebouwen is de exploitatie enorm duur en is er ruimte om te optimaliseren door digitalisering achteraf. Dankzij de eenvoudige integratie van LoRa-radiosensoren is het kinderspel om bijvoorbeeld de verwarmingsregeling te digitaliseren en automatiseren. Zo dalen de energiekosten drastisch bij lage investeringskosten.

Verwarmingsregeling via slimme thermostaten

Met LoRaWAN-thermostaten maakt u van bestaande gebouwen met oude radiatoren efficiënte eenheden. De verwarmingsregeling gebeurt niet meer manueel, maar intelligent en volledig automatisch in functie van de behoefte. Met een achterliggend energiebesparingsplan wordt de verwarmingscapaciteit op vastgelegde tijden, zoals tijdens het weekend, tot een minimum beperkt.

Bewaking van de ruimtelucht met CO2-signaalzuilen

Bewaak en optimaliseer de ruimtelucht voor mensen in het gebouw met LoRaWAN-compatibele CO2-signaalzuilen of alternatieve sensoren. Zeker in tijden van corona creëert u zo een gevoel van veiligheid bij gebruikers van het gebouw. Maar een optimaal ruimteklimaat heeft ook een positief effect op de productiviteit en het ziekteverzuim.

Smart metering

Om tijdsintensief en foutgevoelig aflezen van de tellers te automatiseren, zijn LoRaWAN-radio-oplossingen uitermate geschikt. Door de datalogging en de historisering ontstaat een grotere transparantie en aantoonbaarheid van gegevens uit voorbije perioden. Ook interfaces naar afrekeningssystemen behoren tot de mogelijkheden. Manueel aflezen valt weg en ontlast het technische facilitymanagement.

Automatische deursluiting

Zeker in grote gebouwen is het een tijdsintensieve opdracht om deuren manueel te sluiten aan het einde van een werkdag. Bovendien moeten bepaalde deuren om veiligheidsredenen op bepaalde tijdstippen geopend of gesloten zijn. Met LoRaWAN-sensoren en -actoren kan u de status van een deur op elk moment opvragen en met een druk op de knop wijzigen. Daardoor vallen vervelende controlerondes weg en spoort u eventuele storingen direct op. Zo’n oplossing vergroot ook de veiligheid in geval van brand, aangezien u brandhaarden doelgericht vanop afstand in de kiem smoort.

.

Transparant energieverbruik

Alles begint bij de transparantie van het gebouw. Met LoRaWAN-energietellers maakt u het energieverbruik in uw gebouw zichtbaar. Ook kan u informatie verzamelen over de energie-efficiëntie om de energiestromen in het gebouw verder te optimaliseren.

Individuele oplossing voor uw toepassing

We zien onszelf als probleemoplossers: onze klanten waarderen de praktische oplossingen en individuele nieuwe toepassingsgebieden, die met ons zelf ontwikkelde Building IoT-platform heel eenvoudig en flexibel te realiseren zijn. We adviseren u graag en tonen u potentiële toepassingsmogelijkheden voor uw specifiek geval.

LoRaWAN-producten van DEOS

LoRaWAN-sensoren voor de bewaking van de ruimtelucht

De DEOS SAM CO2-signaalzuil voor de ruimtelucht is een ruimtesensor en meet het CO2-gehalte, de temperatuur en de luchtvochtigheid. Via de gateway komen de gegevens in het DEOS IoT-platform terecht. Hier gebeurt de evaluatie en grafische visualisatie via de browser. Door de geïntegreerde meldingen kan u de kwaliteit van de ruimtelucht op elk moment verifiëren.

Deurstatus en automatische sluiting

LoRaWAN-deur- en -raamsensoren verzenden de openingstoestand, waardoor personeelsintensieve controlerondes wegvallen. Een IO-module zet de magnetische sluiting in werking en alle deuren vallen met een druk op de knop in het slot.

Modbus-verbinding voor gebouwenautomatisering

De LoRaWAN-gateway met geïntegreerde Modbus-interface wisselt gegevens van het gebouw uit met het DEOS IoT-platform. Desgewenst stelt de Modbus de gegevens van de lokale MSR-techniek ter beschikking voor later gebruik en verdere optimalisering van de regeling.

Downloads

Flyer DEOS SAM

Flyer Ruimteluchtverkeerslicht DEOS SAM

Voor een optimale Binnenluchtkwaliteit download
Flyer LoRaWAN Lösungen

Flyer LoRaWAN Solutions

Smart retrofitting projects with LoRaWAN download

Get free consultation now!