Bevezető

A GINOP pályázati keretek között megvalósult termékfejlesztésnek az volt a célja, hogy egy piacképes, a LoRaWAN technológiát alkalmazó, hardver és szoftverkomponensekből álló IoT szolgáltatást hozzunk létre. Ez a szolgáltatás az IoT koncepcióhoz szorosan kötődve relatív egyszerű és olcsó telepítési és üzemeltetési költségek mellett hivatott biztosítani a különböző környezeti változók szenzoros mérését, illetve a közüzemi fogyasztásmérők adatainak egyszerű és gyors távkiolvasását.

A szolgáltatás

A létrejött szolgáltatás alapvetően két fő részből áll: egy szoftveres és egy hardveres részből. A két rész együtt felel azért, hogy a különböző mért értékek a szolgáltatás grafikus felületén megjeleníthetőek legyenek.

A szoftveres oldal felel azért, hogy a különböző LoRaWAN rádiós kommunikációt alkalmazó szenzorok és az adatgyűjtőkre kötött fogyasztásmérő eszközök által mért értékek az interneten keresztül megérkezzenek, megfelelően eltárolódjanak és megjeleníthetőek legyenek. A szoftvert alkotó különböző összetevők tervezése során a rendszer egyes összetevőit fel kellett osztani az adatáramlás egyes állomásainak megfelelően, figyelembe véve az egyes eszközök vagy eszköztípusok fizikai elhelyezkedését, a feladott adatok adatformátumát, az eszközök kommunikációs sajátosságait, adatvédelmi és biztonsági megoldásait.

A tervezéskor külön figyelmet kellett fordítani arra, hogy a rendszer mind saját eszközökön saját hálózatban, mind pedig felhőben (más szolgáltatók eszközeit és hálózatait használva) is képes legyen működni, tehát fel legyen felkészítve a különböző felhő-szolgáltatók által biztosított infrastruktúra használatára is.

Az internetre kapcsolódó eszközök és rendszerek tervezésekor számolni kellett a biztonsági kockázatokkal is. Ezek mérséklése az architektúra tervezése során is kiemelt tervezési feladat volt. A szolgáltatásban a következő, rendelkezésre álló szabványos vagy ajánlott biztonsági megoldások kerültek implementálásra:

• LoRaWAN esetén számláló bekapcsolása
• internetes kommunikációban a TLS/SSL protokoll alkalmazása
• rövid lejáratú Tokenek alkalmazása állapotmentes hozzáférések során
• jelszavas + SSL védelemmel ellátott M2M kommunikáció
• elosztott adatbázis
• redundáns adattárolás
• cache alkalmazása a lehetséges torlódási pontokon
• hozzáférések korlátozása felhasználói szerepkörök, jogosultságok kialakításával

A hardveres komponens a szolgáltatás fizikai oldala. A két, használati esetek tekintetében egymástól elkülönülő alkalmazási terület – a szenzoros mérés és a fogyasztásmérés – egy-egy külön eszköz kifejlesztését követelte meg. A LoRaSENS-nek elnevezett eszköz négy verzión keresztül került kifejlesztésre és ez felel a különböző környezeti paraméterek (változók) méréséért. A fejlesztés során a hangsúly a hőmérséklet és a páratartalom mérésen volt, mivel az üzleti alkalmazás tekintetében ezzel számolunk, mint legéletképesebb értékesítési lehetőséggel. A fejlesztés során lehetőséget biztosítottunk más típusú szenzorok fogadására is (analóg és 1wire szenzorok). Ennél az eszköznél kapott kiemelt fontosságot az autonóm működés biztosítása is, hiszen az egyszerű telepíthetőséget és ezáltal a magas ügyfélelégedettséget csak elemről történő működéssel érhetjük el.

A közüzemi fogyasztás mérésre alkalmas, SmartCOM-nak elnevezett eszköz felel a különböző fogyasztásmérők illeszthetőségéért a szolgáltatásba. Itt az alkalmazási esetek mentén hamar tisztázódott, hogy a jövőbeli telepítések helyén az elektromos megtáplálás szinte kivétel nélkül adott, ezért itt a telepről való működés másodlagos szempont volt. Elsődleges feladatként a MODBUS interfész mellett a külső megtáplálást igénylő M-Bus és vezeték nélküli wM-Bus fogyasztásmérők illesztését jelöltük meg. Utóbbiakat két illesztőpanel (plug-in) formájában lehet a rendszerhez illeszteni.

Eredmények

A szolgáltatás mezőgazdasági és városi körülmények között is tesztelésre került. Utóbbi esetében bebizonyosodott, hogy a LoRaWAN technológia sajátosságaiból fakadóan erősen beépített környezetben az adattovábbítás a vett jelerősség jelentős csökkenése miatt erősen korlátozott (alkalmazási limitáció). A mezőgazdasági célú alkalmazás a mérések alapján életképes, a kísérlet technikai szempontból sikeresen zárult, a mezőgazdászok felé értékelhető és alkalmazható adatsort biztosított.

Üzleti alkalmazási területek

A LoRaSENS eszközzel elsősorban az olyan piaci területeket célozzuk meg, ahol a környezeti változók – elsősorban a hőmérséklet és a páratartalom – fokozottan fontos tényezők a termelésbiztonság és logisztika tekintetében. Ilyen a mezőgazdaság is, ennek érdekében alakítottuk ki teszthálózatunkat a Szentendrei-szigeten. Ilyen továbbá az élelmiszeripar, valamint a gyógyszer kereskedelem és logisztika, amiket elsődleges marketing és értékesítési területeknek jelöltünk meg.

A SmartCOM eszköz kapcsán felmerült limitációkat saját telepítésű LoRaWAN gateway-ekkel tudtuk csak megkerülni, így minden adatgyűjtő eszköz közelébe saját telepítésű gateway-t szükséges elhelyezni. Ez jóllehet plusz befektetést jelent a telepítések során, de az üzembiztonság érdekében megéri a befektetést. A saját telepítésű gateway-ekkel kivitelezhető a társasházi/ingatlanüzemeltetési területen történő alkalmazás. A terméket értékesíteni kívánjuk továbbá ipari területeken, ipari parkokban is.