Riduzione del consumo energetico e miglioramento del comfort degli occupanti con un gateway BMS LoRaWAN

Summary

1- Perché creare un BMS (Building Automation and Control System)?
2- Quali dati utili per un BMS possono essere forniti dai sensori associati a un gateway LoRaWAN?
3- I sensori wireless LoRaWAN presentano diversi vantaggi rispetto ai sensori cablati o ai sensori wireless WiFi.
4- Abbonarsi a una rete LoRa o acquistare un gateway LoRaWAN?
5- Il gateway Kerlink GTB LoRaWAN proposto include un decodificatore.
6- Dove installare il gateway LoraWAN, all'interno o all'esterno?
7- Qual è il costo per sensore di un gateway LoraWAN?

1- Perché creare un BMS (Building Automation and Control System)?

Il BMS diventerà obbligatorio entro il 1° gennaio 2025 per tutti gli edifici in cui si svolgono attività commerciali o terziarie non commerciali e che sono dotati di un impianto di riscaldamento o condizionamento con una potenza nominale effettiva superiore a 290 kW.
Ma anche perché un sistema BMS (Building Management System) può offrire diversi vantaggi, tra cui

1. Riduzione dei costi energetici grazie al monitoraggio e al controllo accurato del consumo energetico dei vari sistemi dell'edificio. 

2. Miglioramento del comfort degli occupanti grazie al monitoraggio e al controllo accurato di temperatura, umidità, illuminazione e qualità dell'aria.

3. Gestione più efficiente della manutenzione grazie ai sensori di manutenzione preventiva.

4. Maggiore sicurezza: un BMS può includere funzioni di sicurezza come il rilevamento degli incendi, il controllo degli accessi e i sistemi di videosorveglianza.

5. Ottimizzazione dell'utilizzo degli spazi: ad esempio, spegnendo il riscaldamento quando una sala riunioni non è occupata.

6. Riduzione dell'impatto ambientale: riducendo il consumo energetico, si riduce l'impatto ambientale dell'edificio.

2- Quali dati utili per un BMS possono essere forniti dai sensori associati a un gateway LoRaWAN?

I sensori wireless LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) possono fornire dati utili a un BMS per monitorare e controllare i sistemi dell'edificio. Ecco alcuni esempi di dati che i sensori LoRaWAN possono raccogliere e trasmettere:

1. Temperatura: i sensori di temperatura LoRaWAN possono misurare la temperatura in diversi punti dell'edificio, consentendo al BMS di regolare il riscaldamento e il raffreddamento in modo più efficiente.

2. Umidità: i sensori di umidità LoRaWAN possono misurare l'umidità relativa dell'aria in diversi punti dell'edificio, consentendo al BMS di regolare con maggiore precisione l'umidificazione e la deumidificazione.

3. Qualità dell'aria: i sensori di qualità dell'aria LoRaWAN possono misurare la concentrazione di inquinanti come anidride carbonica (CO2), particolato fine (PM), monossido di carbonio (CO) e composti organici volatili (VOC) nell'aria interna, consentendo al BMS di monitorare e controllare la qualità dell'aria.

4. Luminosità: i sensori di luminosità LoRaWAN possono misurare la quantità di luce nelle diverse aree dell'edificio, consentendo al BMS di regolare l'illuminazione in modo più efficiente.

5. Occupazione: i sensori di presenza LoRaWAN possono rilevare la presenza di persone in diverse aree dell'edificio, consentendo al BMS di regolare il riscaldamento, il raffreddamento e l'illuminazione in base all'effettiva occupazione

6. Consumo energetico: i sensori di consumo energetico LoRaWAN possono misurare il consumo di elettricità, gas e acqua in diversi punti dell'edificio, consentendo al BMS di monitorare e controllare il consumo di energia e acqua.

3- I sensori wireless LoRaWAN presentano diversi vantaggi rispetto ai sensori cablati o ai sensori wireless WiFi.

1. Installazione più semplice ed economica, poiché non è necessario far passare alcun cavo.

2. Mobilità: i sensori wireless possono essere facilmente spostati da una posizione all'altra secondo le necessità. Ciò consente una maggiore flessibilità per le applicazioni in cui le condizioni cambiano frequentemente.

3. Minore manutenzione: i sensori wireless richiedono meno manutenzione rispetto a quelli cablati, perché non hanno cavi che possono deteriorarsi o rompersi. Ciò riduce i costi di manutenzione e garantisce un funzionamento più affidabile del sensore. Inoltre, non è necessario mantenere lo schema di cablaggio del sensore. 

4. Scalabilità: i sensori wireless possono essere facilmente aggiunti o rimossi da un sistema senza dover modificare la struttura di cablaggio esistente. È possibile collegare fino a 1000 sensori a un singolo gateway LoRaWAN con un BMS BacNet (200 con un BMS MoBus).

5. Basso consumo energetico e lunga portata: attraverso quindici pareti la distanza tra i sensori e il gateway può raggiungere i 2 km, quindi un singolo gateway può coprire uno o più edifici. A differenza di un dispositivo WiFi o Bluetooth, un sensore  LoRaWAN consuma pochissima energia per comunicare e offre un'autonomia di oltre 10 anni, senza dover cambiare le batterie (l'autonomia varia in base alle condizioni di utilizzo).

4- Abbonarsi a una rete LoRa o acquistare un gateway LoRaWAN?

Il gateway LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) svolge un ruolo cruciale nelle reti LoRaWAN, consentendo la comunicazione bidirezionale tra sensori wireless e applicazioni aziendali. Alcuni dei ruoli importanti del gateway LoRaWAN sono :

1. Raccolta dei dati dei sensori: il gateway LoRaWAN riceve i dati dai sensori wireless tramite la tecnologia di modulazione di frequenza LoRa. I dati vengono quindi inviati a un server di rete per l'archiviazione e l'analisi.

2. Trasmissione di comandi BMS ai sensori: il gateway LoRaWAN consente anche la trasmissione di comandi BMS ai sensori wireless. I comandi possono includere istruzioni per attivare o disattivare i sensori, regolare i parametri di misura o aprire una valvola tramite un attuatore LoRaWAN, …

3. Instradamento dei dati : Il gateway LoRaWAN è anche responsabile dell'instradamento dei dati tra i sensori wireless e il server di rete LoRa (LNS). 

4. Sicurezza: i dati LoRaWAN sono crittografati (AES128) per evitare intercettazioni e intrusioni dannose.

In sintesi, il gateway LoRaWAN è una parte essenziale dell'infrastruttura di rete LoRaWAN, che fornisce una comunicazione bidirezionale sicura ed efficiente tra i sensori wireless e la rete di dati.

Se il numero di sensori LoRaWAN è ridotto, può essere economicamente più interessante abbonarsi a una rete LoRaWAN pubblica.

Ma nel caso di un BMS il numero di sensori è potenzialmente elevato e un'infrastruttura LoRaWAN rappresenta quindi un rapido ritorno sull'investimento. Inoltre, altre ragioni possono motivare la decisione di acquistare un gateway LoRaWAN, come la riservatezza dei dati o la comunicazione bidirezionale (quest'ultima non è generalmente garantita dagli operatori di rete).

5-  Il gateway Kerlink BMS LoRaWAN proposto include un decodificatore.

Il gateway Kerlink GTB è molto più di un semplice gateway LoRaWAN. È una soluzione completa che integra la decodifica dei sensori, il nucleo della rete LoRaWAN e la gestione delle interfacce Modbus e Bacnet.

La decodifica è necessaria affinché le informazioni provenienti dal sensore siano udibili dal BMS. Infatti, il sensore parla in LoRa mentre il BMS parla in ModBus o BacNet. Il gateway Kerlink GTB LoRaWAN include una conversione standard da LoRaWAN a BacNet o ModBus.

Sebbene questa funzione di decodifica non sia unica, è raro che un gateway sia in grado di tradurre il messaggio di sensori di altre marche. Tuttavia, questo è il caso del gateway kerlink GTB, che funziona con tutte le principali marche di sensori. Questa soluzione permette quindi di sviluppare la propria rete di sensori LoRaWAN, scegliendo liberamente le marche di sensori in base all'utilizzo (qualità dell'aria, misurazione dei consumi, ecc.).

Poiché non è richiesta alcuna codifica, l'implementazione di una rete di sensori LoRaWAN è rapida.

6- Dove installare il gateway LoraWAN, all'interno o all'esterno?

Se si devono coprire più edifici, un gateway LoRaWAN installato in cima a un edificio centrale fornirà di solito la migliore copertura (fino a 2 km attraverso pareti multiple e fino a 15 km senza ostacoli). Il gateway Kerlink iStation GTB per esterni può essere alimentato tramite cavo Ethernet PoE ed è quindi facile da installare.

Tuttavia, se si dispone di un solo edificio, il gateway per interni Ifemtocell sarà sufficie

7- Qual è il costo per sensore di un gateway LoraWAN?

Una volta acquistato il gateway, non ci sono costi di abbonamento.
Se il BMS è in Modbus, il limite è di 200 sensori per gateway, mentre in BacNet si può arrivare a 1000 sensori per gateway.

Nel caso di un BMS BacNet, il costo per sensore del gateway è quindi di 0,96 € contro circa 5 € di un BMS Modbus.

8- Gateway Kerlink BMS

Gateway esterno Kerlink (protezione IP67) per Modbus TCP o BACnet BMS

Gateway interno Kerlink per Modbus TCP o BACnet BMS