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LoRa-Setup-Tool – Inbetriebnahmeprogramm für LoRa-Endgeräte (Quelle: Innotas Elektronik)
Gebäudeautomation | Energietechnik | Bedienen und Beobachten

Aus dem Facharchiv: Elektropraxis

Verbrauchserfassung mit LoRaWAN

08.09.2022

Die Erfassung der Verbrauchswerte von Elektroenergie, Wärme, Gas und Wasser – also das Ablesen der Zähler – verursacht erhebliche Kosten. Daher sind in den letzten Jahren ausnahmslos alle Anbieter dazu übergegangen, diese Aktivität den Kunden zu übertragen oder durch den Einsatz technischer Mittel zu realisieren. Aktuell erfahren diese technischen Mittel eine bedeutende Weiterentwicklung.

Das im Dreiländereck Polen-Deutschland-Tschechien beheimatete Technologieunternehmen Innotas Elektronik GmbH kann auf mehr als zwei Jahrzehnte erfolgreiche Entwicklung verweisen. Schwerpunkt der Aktivitäten bilden Metering-Produkte. Die am Standort Zittau sowohl entwickelten als auch gefertigten elektronischen Heizkostenverteiler (EHKV) und Wasserzähler nutzen den standardisierten M-Bus bzw. das Funksystem wM-Bus (wireless)1) zur Übertragung der Messwerte. Darüber hinaus kann das Unternehmen auf Entwicklungen im Bereich Haustechnik, Lichttechnik, Medizintechnik usw. verweisen. Bei den Metering-Produkten, die die Funktechnik LoRaWAN nutzen, sind die Entwickler neue Wege gegangen. LoRaWAN zeichnet sich durch hohe Reichweite, sichere Übertragung (auch bei schwierigen Umgebungsbedingungen) und geringem Energiebedarf (und damit hohe Lebensdauer der Batterien) aus. Die sich aktuell rasant entwickelnde Technik der LPWAN (Low Power Wide Area Network, also der Niedrigenergieweitverkehrsnetze [1]) erlaubt es die Messwerterfassung grundsätzlich zu vereinfachen und damit deutlich kostengünstiger zu gestalten.

Struktur, Gerätetechnik und Software

Die Nutzung der LoRaWAN-Funktechnik erlaubt eine grundsätzliche Veränderung der Vorgehensweise bei der Übernahme der von den Messeinrichtungen ermittelten und auf Datensammlern gespeicherten Werten. Während bei Einsatz der wM-Bus-Funktechnik hierfür noch regelmäßig manuelle Arbeitsschritte (Walk-by, Auslesen im Vorbeigehen) erforderlich sind, kann dies beim Einsatz von LoRaWAN-Komponenten weitgehend entfallen.

Konzept

Die auf der LoRaWAN-Funktechnik basierenden Messeinrichtungen übermitteln die Messwerte in regelmäßigen Abständen an ein Gateway, das dieses Netzwerk mit einem IP-basierten LAN/WLAN oder eben gleich mit dem Internet verbindet. Von dort werden diese Werte dann unmittelbar zum Anwendungsserver übertragen und zum Zwecke der Weiterverarbeitung gespeichert.

Messgeräte

Das Angebot an Gerätetechnik umfasst aktuell einen Heizkostenverteiler, einen Wasserzähler-Aufsatz und ein Impulszähler mit 2-Impulseingängen. Die Geräte senden im ISM-Frequenzband mit 868 MHz bei einer Leistung von maximal 14 dBm. Beim Wasserzähleraufsatz kann diese Leistung in einer Spezialversion noch um 6 dBm erhöht werden, um auch den Empfang aus extrem ungünstigen Standorten (wie beispielsweise aus Kellerräumen oder Schächten) zu garantieren. Zur Sicherung gegenüber unbefugter Kenntnisnahme und Verfälschung werden die zu übertragenden Daten verschlüsselt. Über die LoRaWAN-Funkschnittstelle wird auch die Inbetriebnahme und Parametrierung der Geräte realisiert. Alternativ dazu können auch Parametrierungsschritte über eine IrDA-Schnittstelle erfolgen. Um bei den batteriebetriebenen Geräten eine möglichst hohe Lebensdauer (+10 Jahre) zu erreichen, ist die Sendehäufigkeit auf eine Übertragung alle zwei bis sechs Stunden begrenzt. Mit Rücksicht auf die zu übermittelnden Daten können aber auch Sendeintervalle von täglich bis 7/14 Tagen eingestellt werden. Übertragen werden Zählerstände und Stichtagswerte. Die Module sind für einen Einsatz im Innenraumbereich vorgesehen. Den Impulszähler gibt es auch mit einem IP65-Gehäuse.

LoRaWAN-Gateway

Gateways zur Verbindung von LoRaWAN-Netzwerken mit IP-basierten Netzwerken (LAN/Internet) werden von diversen Herstellern angeboten. Im konkreten Fall wurde eine Reihe von Geräten erfolgreich getestet. Autor: H. Möbus Literatur [1] Möbus, H.: LPWAN – die Netzwerke des Internets der Dinge. Elektropraktiker Berlin 74(2020)10, LERNEN & KÖNNEN, S. 5–7. Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.