LoRaWAN est un protocole de communication sans fil à longue portée qui définit comment des appareils alimentés par batterie peuvent communiquer au travers de passerelles pour former un réseau étendu à basse consommation (LPWAN). Ce type de réseau convient parfaitement aux applications hors de portée d’un réseau industriel sans fil ou pour lesquelles le déploiement d’un tel réseau s’avérerait trop dangereux ou coûteux à réaliser. La technologie LoRaWAN simplifie l’accès aux données des usines, des bâtiments ou de l’environnement.

Ce protocole réseau s’appuie sur des bandes de fréquences inférieures à 1 GHz pour permettre des communications industrielles avec une portée effective de 5 km en milieu urbain et jusqu’à 15 km dans un environnement plus rural. Étant donné que le LoRaWAN est basé sur un standard ouvert (IEEE P1451.5.5) et que plus de 500 fabricants et entreprises fournissent des appareils prenant ce protocole en charge, déployer un réseau d’appareils et de passerelles compatibles LoRaWAN est un investissement qu’on peut qualifier de sûr et sécurisé.

Passerelles pour réseaux étendus

La passerelle haute performance WISE-6610 d’Advantech est une solution de connectivité fiable pour les environnements industriels. Cette passerelle prend en charge le protocole LoRaWAN pour les réseaux privés et publics, ainsi que d’autres protocoles tels que le MQTT. Sa flexibilité matérielle et logicielle offre aux administrateurs réseau la possibilité de profiter de puissants systèmes d’intelligence de pointe. Elle peut en outre se connecter à un large éventail de dispositifs de terrain par Ethernet ou E/S.

Cette passerelle LoRaWAN prend également en charge la tunnellisation de réseau privé virtuel (RPV) avec divers protocoles de façon à garantir des communications sécurisées. Elle fournit aussi un serveur réseau pour analyser les données LoRaWAN et dispose de fonctionnalités redondantes pour éviter les pertes de connexion. La passerelle WISE-6610 bénéficie de l’indice de protection IP30 et d’une alimentation de 9-36 V CC. Elle dispose aussi d’un emplacement pour carte microSD.

Enfin, le système est très économe en énergie, ce qui lui permet de prendre en charge des applications alimentées par batterie ou par énergie solaire. Il peut être monté sur rail DIN ou en montage mural.

Appareils de terrain

Le WISE-2410 d’Advantech est un capteur de vibrations sans fil LoRaWAN qui connecte les systèmes de terrain au réseau. Il se compose d’un processeur ARM Cortex-M4 intégré, d’un émetteur-récepteur longue portée (LoRa), d’un accéléromètre à trois axes et d’un capteur de température pour le suivi d’état. Ce capteur équilibre la bande passante sans fil par laquelle il communique avec la passerelle pour atténuer les taux d’échec de transmission de données entre les appareils périphériques et les passerelles.

Il est en outre compatible avec une topologie de réseau en étoile. Grâce à la couche physique LoRa, le capteur WISE-2410 peut établir une communication sans fil avec la passerelle tandis que la passerelle reste connectée au moyen d’un réseau IP ou d’un protocole Modbus.

Son processeur intégré de pointe permet aux utilisateurs d’implémenter davantage de fonctionnalités. Grâce à sa puissance de calcul accrue, le capteur est à même de calculer des valeurs propres relativement complexes telles que V_RMS, A_RMS, les valeurs de crête, de déplacement et d’aplatissement, le facteur de crête, l’asymétrie et l’écart type.

Le capteur est livré avec deux supports de piles AA de 3,6 V. Peu énergivore, il peut atteindre une autonomie de deux ans dans une configuration avec mise à jour des données toutes les heures. Adapté aux environnements difficiles, le WISE-2410 affiche l’indice de protection IP66.

Ce capteur a été spécialement conçu pour des applications comme des pompes, des systèmes CVC, des moteurs, des systèmes de surveillance des installations, etc. L’installation et l’utilisation du capteur sont simplifiées par l’utilitaire WISE Studio d’Advantech. Advantech propose également plusieurs modules LoRA GPIO pour connecter d’autres capteurs au réseau LoRA dans les gammes de produits WISE-4610 et BB-WSW.

Enfin, Advantech a aussi développé une version antidéflagrante de son capteur. Spécialement conçu pour les environnements difficiles, le capteur de vibrations intelligent LoRaWAN antidéflagrant WISE-2410X équilibre la bande passante sans fil par laquelle il communique avec la passerelle. Livré dans un boîtier avec indice de protection IP65 et certifié IECEx Zone 2, Zone 21 et ATEX2, ce capteur antidéflagrant bénéficie d’un champ d’application considérablement étendu.

Habituez-vous au LoRaWAN

Mettre en œuvre une nouvelle technologie n’est jamais une chose facile. Toutefois, le LoRaWAN Starter Kit facilite quelque peu la tâche. Ce kit de démarrage rassemble en effet la passerelle WISE-6610, le capteur de vibrations WISE-2410 et tout le matériel nécessaire pour déployer rapidement des preuves de concept ou des projets pilotes. Il peut en outre facilement être mis à niveau. Ce kit permet d’ajouter davantage de nœuds et de capteurs WISE à une passerelle existante pour étendre un réseau à des centaines ou des milliers de connexions entre un ou plusieurs emplacements.

Grâce à ce kit de démarrage, les réseaux LoRaWAN constituent des solutions faciles à mettre en œuvre et non intrusives pour, par exemple, surveiller la température et les vibrations dans un moteur ou un roulement dans des environnements extrêmes, et ce, sans interférer avec les opérations existantes. Le nœud du capteur et le capteur lui-même sont alimentés par batterie, ce qui permet de se passer d’un câblage coûteux ou intrusif. Le kit est fourni avec une plateforme open source et permet l’accès à des standards industriels comme les modules utilisateur Node-RED, les protocoles MQTT et PLC et les services cloud comme Azure et AWS.

Conclusion

Créer un réseau sans fil puissant peut sembler une tâche ardue lorsque les applications se trouvent dans des environnements difficiles, mais le LoRaWAN peut y remédier. Cette technologie fournit une solution peu coûteuse, facile à mettre en œuvre et sans incidence sur les opérations existantes pour obtenir une meilleure visibilité sur les processus métier et des informations plus poussées.

À propos de l’auteur

Spécialiste du secteur industriel, Ted Phillips possède une riche expérience dans les domaines de la communication de données, du contrôle des processus industriels et de la conception de logiciels de contrôle. Il a commencé sa carrière en tant que réparateur de matériel audio et de radios CB, avant de rejoindre Western Electric (AT&T), où il a travaillé dix ans durant sur des ensembles de données (ce que l’on nomme aujourd’hui des modems). Après avoir conçu des contrôleurs PID pour Powers Process Controls, Ted Phillips a successivement travaillé dans les domaines du traitement thermique, de la fabrication de plastiques et de matériaux de plomberie, ainsi que dans celui des communications interopérables pour le gouvernement et les forces de l’ordre. Aujourd’hui employé depuis neuf ans chez Advantech en qualité d’ingénieur Applications sur le terrain et d’architecte Solutions, il s’est spécialisé dans les solutions d’IoT industriel, d’informatique industrielle et de données cellulaires.