ChirpNest

S. Mojado / L. Raschle
08. September 2020
Messwerte von IoT-Geräten internetlos übertragen

KELLER Druckmesstechnik produziert seit über 10 Jahren Geräte zur Fernübertragung, die Messdaten wie Druck oder Temperatur per mobiles Funknetz an Datenspeicher im Internet senden. Am Anfang waren es 2G, 3G, 4G und neu sind auch LPWAN-Übertragungstechnologien wie NB-IoT & LTE-M dazugekommen.

Seit drei Jahren bieten wir zudem LoRaWAN kompatible Geräte ARC1 und neu ADT1 an. LoRaWAN ist ein IoT-Funkprotokoll, basierend auf der Chirp-Spread-Spectrum-Technologie, mit der man kompatible Funkmasten der Telekommunikation-Unternehmen benutzen kann, um Daten im Internet abzulegen. Ein Vorteil von LoRaWAN ist unter anderem, dass diese Technologie sehr energieeffizient ist und somit ein kostengünstiger und umweltschonender Betrieb ermöglicht wird. Sie operieren im lizenzfreien Frequenzbereich, das heisst, jede/r darf sein eigenes Netzwerk aufbauen. Es braucht keine SIM-Karte und man kann einen sog. «LoRaWAN Gateway» erwerben und damit beliebig viele Fernübertragungseinheiten mit mehreren Drucksensoren verbinden!

Abbildung 1LoRaWAN-Gateway mit ChirpNest und Lade-und Visualisierungs-SW «KIWI Desktop»  ist unabhängig von Internet

Der mit dem Internet verbundene Gateway nimmt die verschlüsselten Messdaten von den LoRaWAN-Übertragungseinheiten entgegen und leitet die Daten weiter ins Internet, wo sie dann abgespeichert werden. Als Datenspeicher kann die KOLIBRI Cloud benutzt werden, welche auf Druckmessungen optimiert ist und die daraus berechneten Wasserstände oder Tankinhalte.

Nun gibt es aber Anwendungsfälle in welchen gar kein Internet vorhanden ist oder die Kunden keine Daten im Internet abspeichern dürfen/wollen.

Zwei Studenten der Hochschule ZHAW, u.a. der KELLER-Mitarbeiter Lukas Raschle, nahmen sich diesem Problem in ihrer Bachelor-Arbeit an – und haben es gelöst!

Ziel der Arbeit war es eine brauchbare, kundenfreundliche und offene Lösung zu erarbeiten, die ohne Internet funktioniert. Trotzdem sollten die Vorteile der neuen IoT-Funktechnologie genutzt werden, um Daten von vielen verschiedenen LoRaWAN -Übertragungseinheiten zu sammeln und zu visualisieren.

Das Resultat der Arbeit ist die Open-Source Lösung «ChirpNest». Sie ist frei verfügbar und auf GitHub dokumentiert: https://github.com/ChirpNest/ChirpNest

ChirpNest bietet ähnliche Funktionen wie die KOLIBRI Cloud aber in reduziertem Umfang. Die Idee dabei ist, einen speziellen Gateway namens LORIX One zu benutzen und folgende Merkmale im Gerät zu vereinen:

  • Gateway mit Antenne
  • LoRaWAN-Netzwerkserver mit Geräte-Verwaltungsfunktion
  • Datenspeicher
  • LAN-Schnittstelle, um das Gerät an ein lokales Netzwerk oder Notebook anzuschliessen

Die Installation ist so einfach wie möglich gestaltet, damit Anwender ohne Hilfe von KELLER klar kommen. Es steht natürlich auch eine Anleitung zur Verfügung.

Benötigt wird nur: ein «LORIX One»-Gateway, eine SD-Karte mit einem Image von ChirpNest und eine wahllos Anzahl LoRaWAN-Geräte von KELLER.

Die auf dem «LORIX One» gesammelten Daten können beliebig oft gelesen und in verschiedene Formate exportiert werden. Dazu verbindet man lediglich seinen Computer über das Netzwerkkabel mit dem «LORIX One» und wählt die gewünschten Daten aus. Die Formate sind als Excel, CSV und auch als KOLIBRI-Formate erhältlich, um sie nach Bedarf bei «KOLIBRI Desktop» zu importieren.

Siehe: https://github.com/ChirpNest/ChirpNest

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