README.md 5.81 KB
Newer Older
Michele Azzolari's avatar
Michele Azzolari committed
1
# FCUBoverLoRaWAN
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
2

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
3
IoT low power: sensoristica ambientale over LoRa, Tecnologia wireless a basso consumo, in grado di far convergere sicurezza, implementata by desing,  ed efficienza nell'ambito della sensoristica.
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
4

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
5
Perchè la **LoRa** come teconlogia trasmissiva ?
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
6

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
7
LoRa, una tecnologia wireless il cui uso è consolidato in moltissime applicazioni di sensoristica, grazie alle caratteristiche di versatilità e basso consumo energetico.Di fatto, 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
8
“Long Range” è una tecnologia di modulazione proprietaria implementata nei chipset dell’americana [Semtech](https://www.semtech.com/lora/what-is-lora). 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
9
Il livello MAC superiore che si innesta su di essa è invece è un **protocollo open** che gestisce la comunicazione tra i dispositivi, organizzandone frequenza, velocità e consumo energetico.
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
10

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
11
Si chiama LoRaWan ed è nato nel 2015, da quando la [LoRa Alliance](https://lora-alliance.org/), che conta più di 500 aziende associate, ne supporta l’evoluzione, assicurando l’interoperabilità dei dispositivi dichiaraticompatibili.
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
12
LoRa e LoRaWan appartengono ad una famiglia di sistemi nati per soddisfare le esigenze di una nuova tipologia di rete, la Low Power Wide Area Network (LPWAN), 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
13
caratterizzata da nodi tipicamente isolati dalla rete elettrica. 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
14
La riduzione della componente energivora per le funzionalità di interconnessione, consente oggi ai sensori collegati in LoRaWan di avere
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
15
un’aspettativa di **funzionamento in “isolamento energetico”** che può superare i vent’anni.
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
16

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
17
In buona sostanza la LoRa viene sviluppata per creare reti :
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
18

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
19 20 21
- [laddove la banda larga non sia requisito necessario (sensoristica)](https://www.milanoscaloromana.it/PM/doc/IoTLowPower.pdf);
- [dai consumi ridotti (durata batterie sensori dai 3 ai 10 anni)](https://www.milanoscaloromana.it/PM/doc/CorrenteErogataDalPannello.png);
- [ad ampio raggio, ca 15 Km in campo libero e 2Km in spazio urbano](https://www.milanoscaloromana.it/PM/doc/IoTLowPower.pdf);
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
22 23
- bidirezionali ;
- resistenti alle interferenze ;
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
24
- non molto costose ;
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
25
- non richiedono la SIM di un operatore;
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
26
- [con sicurezza implementata by design](https://www.milanoscaloromana.it/PM/doc/IoTLowPower.pdf).
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
27

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
28 29
ci terrei a sottolineare [**l'importanza dell'attenzione alla sicurezza nell' IoT**](https://www.milanoscaloromana.it/PM/doc/TheInternetOfRansomwareThings.png)  :
- sicurezza intesa, non solo sul canale trasmissivo, ma anche per la LAN utente, #FCUB ne rimane fuori, trasmette le misure su rete pubblica e la lettura avviene, in modo sicuro, a livello applicativo. 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
30
- (volendo il GW potrebbe essere anche locale vedi, ad es, [GWLoRa ARDUINO](https://store.arduino.cc/arduino-pro-gateway));
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
31

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
32
Alcuni dati sul consumo della [centralina MCF-LW12TERPM](https://www.mcf88.it/prodotto/mcf-lw12terpm/) :
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
33 34 35 36 37 38 39 40 41

- la corrente media assorbita dalla scheda, considerando una lettura (PM, T, P, RH) ed una trasmissione ogni 30 minuti è di 1,2mA (2mA se ogni 15 minuti);

- il pannello solare è da 0.5W

- la batteria ricaricabile è da 860mAh, per cui, se completamente carica, garantisce una autonomia rispettivamente pari a 30 e 18 giorni completamente senza luce;

- la batteria primaria è da 7200mAh, per cui può garantire una autonomia rispettivamente di 180 e 110 giorni completamente senza luce.

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
42 43 44
 [Dai calcoli fatti,  il pannello riesce ad erogare una corrente media giornaliera pari ad almeno 3 volte la corrente di funzionamento:
 da un minimo 5mA nel mese di dicembre, ad un massimo 20mA nei mesi di giugno e luglio.](https://www.milanoscaloromana.it/PM/doc/CorrenteErogataDalPannello.png)

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
45
 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
46
 In caso di batteria scarica lettura PM vanno a zero, bastano 2 ore di sole per ricaricare ( oppure di ricarica via USB )
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
47 48 49


L' architettura di telecomunicazione LoRa a livello trasmissivo prevede la trasmissione dati tra **Nodo** e **Gateway**.
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
50

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
51 52
Come **NODO** nella prima implementzione abbiamo scelto la [centralina LW12TERPM](https://www.mcf88.it/prodotto/mcf-lw12terpm/)
ed il **GATEWAY** su [Infrastruttura LoRa A2A Smartcity](https://www.a2a.eu/it/servizi/smart-city) 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
53

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
54
Un Gateway è un dispositivo di rete che decodifica il segnale radio ed inoltra i dati a  **NETWORK SERVER**,
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
55
questa la nostra scelta *[NETWORK SERVER A2A Smartcity](https://ptnetsuite.a2asmartcity.io/login)* , sviluppato dall' università di Padova.
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
56

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
57 58 59
Dal NETWORK SERVER i dati vengono scaricati  attreverrso il protocollo [MQTT](https://en.wikipedia.org/wiki/MQTT ) ed elaborati su un linux  [**APPLICATION-SERVER**](http://www.milanoscaloromana.it/PM/)

Un dataframe, nel nostro caso, ha il seguente formato 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
60 61

{"payload":"0b30005171dc26900e51f88c01280028002b00","seqno":4351,"statistics":{"adr":true,"channel":1,"duplicate":false,"freq":868.3,"modBW":125,"rssi":-122,"seqno":4351,"sf":7,"snr":-2.5,"time":1561723817441}}
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
62 63

, viene scaricato con queste [librerie opensource mqtt](https://pypi.org/project/paho-mqtt/),
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
64
quindi interpretato e reso disponibile su Internet in [.csv free to use](https://www.milanoscaloromana.it/PM/data/MILANO_SCALO_ROMANA_PARTICULATE_MATTER_annual_series_2019.csv).
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
65

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
66
A livello applicativo ho scelto il linguaggio Python per l'elaborazione dei dati, il motivo è :  lo conosco meglio di altri :-)
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
67

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
68
La parte di progetto con lo spviluppo del codice web responsive potete trovarlo qui su [#FuoriComeUnBalcone]( https://git.fluidware.it/milanoscaloromana/fcub/)
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
69

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
70
Articolo R. Re e C. Invernizzi, commissione Telecomunizazioni OIM [IoT LowPower](https://www.milanoscaloromana.it/PM/doc/IoTLowPower.pdf)
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
71

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
72
[Copertura LoRa A2Asmartcity in Lombardia aggiornato novembre 2019](https://www.milanoscaloromana.it/PM/doc/COPERTURALORA.pdf)
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
73

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
74

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
75 76

P.S.
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
77
Un ringraziamento particolare al Team @A2ASmartCity per i consigli ed il tempo dedicatomi durante la manifestazione  #[MilanoDigitalWeek](https://www.partecipami.it/infodiscs/view/35408) che si e' tenuta dal 13 al 17 marzo 2019. 
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
78 79
Link a [NODERED](https://nodered.org/)

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
80
https://flows.nodered.org/node/node-red-dashboard
Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
81

Roberto Re's avatar
Roberto Re committed
82

Michele Azzolari's avatar
Michele Azzolari committed
83
FCUBoverLoRaWAN