LoRa-Bootsmonitor

https://www.segeln-forum.de/board194-boot-technik/board35-elektrik-und-elektronik/board195-open-boat-projects-org/p2124488-lora-monitoring-und-alarmserver/#post2124488

https://gitlab.com/norbertwalter67/lora-boat-monitor

Der LoRa-Bootsmonitor dient zur Überwachung des Bootes bei Abwesenheit. Es werden verschiedene Messwerte kontinuierlich in frei einstellbaren Zeitabständen aufgezeichnet und über die LoRa-Funktechnik (Long Range) in das LoRaWAN weitergeleitet. Die Daten werden vom TTN-Server (The Thinks Network) in Amsterdam empfangen und zwischengespeichert sowie dann an Ubidots als Web-Frontend weitergeleitet. Die Datenübertragung ist bis zu Ubidots durch Verschlüsselung gesichert. In Ubidots werden die Messdaten angezeigt und es können verschiedene Benachrichtigungen per Mail bei Grenzwertüberschreitungen von Messwerten versandt werden. Weltweit gibt es eine große Anzahl von LoRa-Gateways die die versendeten Messdaten empfangen können und an den TTN-Server weiterleiten. Viele LoRa-Gateways werden gemeinnützig durch Privatleute betrieben. Jeder der möchte kann ein eigenes Gateway betreiben und der Allgemeinheit zur Verfügung stellen. Die Funktechnik benutzt den lizenzfreien Frequenzbereich um 868 MHz und verwendet eine spezielle Sendetechnik (Chirp), um große Reichweiten von bis zu 50 km bei geringen Datenraten zu erzielen. Die Reichweiten sind von der Sendeart, der Antennenhöhe und der Umgebung abhängig. In bebauten Umgebungen wie Städten sind typische Reichweiten von1…4 km möglich. In offenen Umgebungen wie auf Seen und dem Meer werden bis zu 50km erreicht. Kosten für die Datenübertragung fallen bei der Versendung von LoRa-Telegrammen nicht an. Das ist der große Unterschied zu anderen Long Range Übertragungstechniken wie SIGFOX und mobile Datennetze wie 3G/4G/5G. Sollte kein LoRa-Gateway in Reichweite sein, so kann mit der selben Platine ein einfaches 1-Kanal- bzw. 3-Kanal-LoRa-Gateway aufgebaut werden. Es werden dann lediglich einige Bauteile weggelassen und eine andere Firmware verwendet. Alternativ können auch die Messwerte über WLAN nach Ubidots direkt versendet werden, sofern ein WLAN in Reichweite ist.

Bild: LoRa-Datenübertragung Semtech GmbH

Bild: Blockschaltbild LoRa Bootsmonitor

Der LoRa-Bootsmonitor hat folgende Funktionen:

  • 10…32V Versorgungsspannung
  • 1,2W Stromverbrauch
  • LoRa Sender und Empfänger mit OLED Display
  • 868 MHz, SF7…SF12, 100 mW Sendeleistung
  • Dynamischer Spreeding-Faktor einstellbar SF7…FS10
  • Unterstützt Kanäle 0…7 dynamisch und fix
  • Datenübertragungsrate: 0,3 bis 50 kbit/s
  • Max. Telegrammlänge für Nutzdaten: 200 Byte
  • Reichweiten: bebaute Umgebung 1…4km, offene Umgebung bis 50km
  • LoRa-Sendeintervall 30s…2.1h
  • Einkanal-, Dreikanal- und Achtkanal-Mode einstellbar
  • Einspeisung der Daten ins The Thinks Network (TTN)
  • Parametrierung des LoRa-Bootsmonitors über Rückkanal möglich (Kanal, SF, Sendeintervall, Relais)
  • WLAN (2.4 GHz) zur alternativen Datenübertragung
  • Weboberfläche zur Bedienung
  • Firmwareupdate über WLAN und Internet möglich
  • GPS Sensor für Geo-Ortskoordinaten
  • BME280 zur Messung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck
  • 1x Batteriespannungsmessung (0…32V Servicebatterie)
  • 1x potentialfreier Alarmkontakt z.B. für Bilgen- und Tür-Überwachung
  • 2x Tanksensor (0…180 Ohm) mit Prozentanzeige
  • Kalibrierbare Tank und Spannungssensoren
  • 1x Reais-Ausgang zum potentialfreien schalten von Lasten mit Zeitvorgabe (5min…21h) bis 3A (12V oder 230V)
  • 2x 1Wire-Anschluss für Temperatursensoren DS18B20 für die Batterieüberwachung und Kühlschrank
  • Monitoring und Alarmierung über Ubidots-Webfrontend
  • Alarmierung per E-Mail bei Grenzwertüberschreitung über Ubidots
  • Automatische Datenspeicherung für die letzten 31 Tage bei Ubidots
  • Verwendung von günstigen Embedded Modulen
  • Keine SMD Bauelemente auf der Platine
  • Platine hier bestellbar: https://aisler.net/p/TUFQWBEF
  • Android-App: LoRa_Boatmonitor_1.apk

Abb.: Hauptmenü

Abb.: LoRa Infos

Abb.: Sensor Infos

 

LoRa 32 Heltec Funk-Modul als Basis

LoRa Gateway

Ubidots Webfrontend mit Messwerten und Geodaten

Leiterplatte zum Bootsmonitor

Bestückte Paltinen (links LoRa-Bootsmonitor, rechtes LoRa-Gateway)

LoRa-Bootsmonitor

Lora-Gateway