南アフリカでLoRAWANを利用した水資源モニタリングシステム実装 - Keller - 通信費無料のパブリックLoRaWAN 〜 The Things Network

南アフリカでLoRAWANを利用した水資源モニタリングシステム実装 - Keller

2020-09-24 (Thu)

The Things Networkのコンセプトに賛同してパブリックLoRaWANサーバーのスポンサーになり、TTN Public Clusterとして参加している国としてイギリス、オーストラリアなどに加えてスイスも参加しています。

下記は、スイスのセンサメーカー Keller AG社のユースケースです。家族経営ながら450人の社員を抱えて世界展開しています。スイスは、欧州で時計などに代表される精密機器産業の中心地でもあります。LoRa無線技術もNiclos SorninがIBMのスイス研究所時代に発明した無線変調技術でもあります。スイスは、Keller AG以外にも様々なLoRaセンサメーカーが存在します。

＊Keller AGのサイト
↓
https://keller-druck.com/en/company

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南アフリカでLoRAWANを使った水資源モニタリングシステム実装

TheThings Network
The Things Network Global Team
Posted on 18-09-2020

Kololo Game Reserve は、Limpopo, Vaalwaterの近くにあります。農村地域にあるため保護区には、独自の水源が必要です。Kololoの給水システムは、3つの段階で構成されています：井戸、8つの貯水タンク、パイプとホースの分配システムです。 100mの井戸からの水源は、丘の上にある8つの5000ℓタンクに1 km以上ポンプで送られます。ここから水は下り坂で重力を介してロッジに分配されます。

レベルの測定

井戸とタンクの両方で水位を測定することは水の利用可能性を判断するためにとても重要です。この点を支援するためにKELLERは、2020年2月にタンクの1つに完全なレベル測定システムを設置しました。8つのタンクすべてが接続されているため、測定されたレベルはすべてのタンクのレベルを表しています。

The Things Networkを利用した Keller LoRaスキーム
Kololoの規模により、無線のIoTソリューションが必要でした。ただし、保護区の田舎のため、携帯電話のカバー範囲は最小限でした。したがって、選択されたソリューションは、LoRa（長距離）無線ネットワークを介して通信します。
典型的なローカルLoRaWANネットワークは、3つの基本要素で構成されています。

1. デジタルセンサーまたはゲージ
2. LoRaトランスミッター
3. LoRaゲートウェイ–イーサネットまたはWi-Fiでインターネットに接続されている受信機

Kololoの場合、LoRaゲートウェイはLaird Sentriusゲートウェイを使い、LoRaトランスミッタはKELLER独自のADT1 LoRaモデムです。 KELLERシリーズ36XWデジタルレベルセンサーがモデムに接続され圧力と温度を測定します。 ADT1は、レベルセンサーからデータを取得して気圧と気温とともにLoRaゲートウェイに送信します。

次にThe Things NetworkであるLoRaWANネットワークサーバーは、デバイスとゲートウェイの接続、管理、監視を可能にしデータが格納されているKELLERのKolibri Cloudにデータを転送します。

「The Things Networkのおかげで3G / 4Gなどの無線信号が利用できない非常に遠隔地で独自のワイヤレスマイクロネットワークを作成することができました」Martijn Smit-Kellerのコメント。

データは、Kolibri Cloud Webアプリで表示でき、データのエクスポートと印刷、データを他の単位に変換したり、タンクの内容を計算したりするなどの追加機能があります。

インストール

インストールとセットアップには、過大な電力をかけずに適切な送信電力を正確に見つける必要があるため時間がかかりました。設置場所を考えると電池を交換するために戻るのは難しいでしょう。インストールとセットアップ後、システムは1時間ごとに測定を開始しました。

1日後データは下降傾向のグラフを示しました。夜間の2つの測定値の違いを調べると、毎時約100 approximatelyの違いが見られました。リークが唯一の考えられる原因でした。検査の結果、パイプのねじの1つがタンクの1つの接合部から部分的に引き抜かれ、漏れが発生していることがわかりました。したがって、このシステムはたった1日で証明されました。現在は基本的な貯水量を監視するために、ボアホール用のKELLERシリーズ26Xデジタルレベルセンサーを備えたシステムの拡張が検討されています。

Kololoの電力システム

Kololoは電力網に接続されていますが、バックアップ電源用のディーゼル発電機を備えています。ディーゼルタンクは、補充中に水が浸入する危険性があります。また、ディーゼルが盗まれる危険性があり、泥棒がタンクを水で満たして補うことがよくあります。ディーゼル発電機の場合、エンジン内の水が修理コストの高い大きな損傷を引き起こすため、これは壊滅的となる可能性があります。 LoRaシステムは15分に1回よりも速く測定できないため、レベルセンサーを使用してディーゼルレベルの変化を検出しても、レベルが古いレベルに水で補われている場合は常に機能しない場合があります。しかし、導電率に基づいて混合物の変化を検出することが可能です。水はディーゼルより重く、導電率が異なります。したがって導電率の変化は、ディーゼルタンク内の水の存在を表します。したがってKololoはKELLERシリーズ36XiW-CTDのインストールを選択しました。これはレベルと導電率を組み合わせたデジタルセンサーです。

まとめ

レベル測定システムは、流体レベルに関する実際のデータを提供します。このデータを保存し、履歴を構築することにより、システムの消費や誤動作に関する膨大な統計的洞察を得ることができます。したがって、大幅な節約につながり、不必要な修理や収益以外の問題を防ぐことができます。このシステムは、ゲームリザーブ、ボアホール、農業、石油化学など、さまざまな業界のすべての流体レベル測定に適用できます。デジタル出力を備えたすべてのKELLERセンサーは、IoTアプリケーションに適用できます。独自の長距離、低電力IoTソリューションを構築してみませんか？ The Things Networkであなたのアイデアを実現しましょう！

The Things Conference2020参加レポートは、アールエスコンポーネンツ社ユーザーサイト DesignSparkで投稿させていただきました。　ご参考まで。

世界最大のLoRaWANカンファレンス「The Things Conference 2020」レポート（前編）
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https://www.rs-online.com/designspark/thethingsconference2020-jp

世界最大のLoRaWANカンファレンス「The Things Conference 2020」レポート（後編）
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https://www.rs-online.com/designspark/the-things-conference-2020-2-jp

＊The Things Conference 2020 After Movie

以上

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