- Prawidłowa konfiguracja bramy LoRaWAN (adres IP, częstotliwość i przekierowywanie pakietów) stanowi podstawę podłączenia dowolnej sieci węzłów do TTN.
- Rejestracja bram, aplikacji i urządzeń końcowych za pomocą TTN wymaga użycia unikalnych identyfikatorów i dobrze zarządzanych kluczy LoRaWAN.
- Formatery ładunku umożliwiają przekształcanie surowych danych w czytelne informacje dla pulpitów nawigacyjnych, baz danych i integracji.
- Połączenie TTN z narzędziami takimi jak Node-RED, MQTT lub Datacake zmienia sieć LoRaWAN w kompletne i skalowalne rozwiązanie IoT.
Konfiguracja i dostrojenie prawidłowo skonfigurowanej bramy LoRaWAN jest kluczem do zapewnienia prawidłowego działania każdego projektu IoT opartego na tej technologii. Samo podłączenie sprzętu i liczenie na najlepsze rezultaty to za mało: oprócz rejestracji aplikacji i urządzeń końcowych, należy zwrócić uwagę na sprzęt, sieć IP, przekierowywanie pakietów oraz rejestrację na serwerze LoRaWAN, takim jak The Things Network (TTN) .
W tym przewodniku krok po kroku i szczegółowo pokażemy, jak w pełni skonfigurować bramkę LoRaWAN w różnych rzeczywistych sytuacjach: w przypadku bramek komercyjnych, takich jak RAK7289 lub Dragino LPS8, bramy DIY z Raspberry Pi 4B i koncentratorem RAK5146, a także rejestracji czujników LoRaWAN (lokalizatorów GPS, sond temperatury i wilgotności itp.) w sieci TTN. Celem jest, aby po zakończeniu czytania dokładnie wiedzieć, co zrobić, gdzie to zrobić i co sprawdzić, aby upewnić się, że wszystko działa poprawnie.
Podstawowe koncepcje i wstępne kroki przed konfiguracją bramy LoRaWAN
Zanim zaczniesz majstrować przy menu, ważne jest, aby zrozumieć, które elementy są zaangażowane w funkcjonalną sieć LoRaWAN : brama, serwer LoRaWAN, aplikacje i urządzenia końcowe . Każdy komponent ma swoją rolę i wymaga pewnych minimalnych parametrów do komunikacji z pozostałymi.
W praktyce większość projektów edukacyjnych i laboratoryjnych korzysta z TTN jako bezpłatnego serwera publicznego . TTN oferuje konsolę internetową, z poziomu której można rejestrować bramy, tworzyć aplikacje i rejestrować urządzenia, aby bezpiecznie przesyłać dane za pomocą unikalnych kluczy ( DevEUI, AppEUI/JoinEUI, AppKey ).
Kolejną kwestią, którą należy wyjaśnić na wstępie, jest częstotliwość LoRaWAN zgodna z Twoim regionem . W Europie zazwyczaj używany jest plan częstotliwości dla pasma 868 MHz (EU868), podczas gdy w innych regionach obowiązują inne plany (US915, AU915 itd.). Brama i TTN muszą być zgodne z tym planem lub, mówiąc prościej, komunikować się na tym samym kanale.
Jeśli chodzi o urządzenia końcowe, często korzysta się z trackerów GPS Dragino do pomiaru lokalizacji, temperatury i wilgotności, takich jak czujniki Browan Tabs TBHH100-868. Urządzenia te zazwyczaj są dostarczane z preinstalowanymi danymi logowania LoRaWAN, gotowymi do rejestracji w TTN, ale zaleca się ich sprawdzenie i zapoznanie się z miejscem ich konfiguracji.
Na koniec, kluczowe jest zapewnienie stabilnego i bezpiecznego połączenia IP bramki , niezależnie od tego, czy korzysta ona z kabla Ethernet, Wi-Fi, czy nawet sieci komórkowych 4G/5G. Bez dostępu do internetu (lub odpowiedniego połączenia WAN) bramka nie będzie mogła przekazywać pakietów LoRa do serwera.
Konfiguracja bramek komercyjnych: RAK7289 i Dragino LPS8
Wiele projektów edukacyjnych korzysta z komercyjnych bram sieciowych, takich jak RAK7289 do użytku zewnętrznego lub Dragino LPS8 do użytku wewnętrznego . Obie bramy posiadają internetowy interfejs zarządzania, w którym konfiguruje się ustawienia sieci IP i parametry LoRaWAN niezbędne do komunikacji z TTN lub innymi serwerami.
W niektórych środowiskach, takich jak instytucje edukacyjne, początkowa konfiguracja bramy RAK może być już przeprowadzona przez samą instytucję (na przykład szkołę średnią), a uczniowie muszą jedynie dostosować ustawienia sieciowe (statyczny adres IP lub DHCP) do lokalnej infrastruktury. Mimo to zaleca się zapoznanie ze wszystkimi krokami, aby móc je powtórzyć w przypadku zmiany lokalizacji lub serwerów.
Konfiguracja sieci IP na bramach RAK (przykład RAK7289)
Pierwszym krokiem w pracy z bramą jest zapewnienie jej dostępu IP do sieci lokalnej i internetu . W przypadku bram RAK konfiguracja odbywa się w menu administracyjnym, w sekcji sieci WAN.
W menu Sieć → Interfejs WAN możemy wybrać, czy brama będzie działać jako Klient DHCP lub ze statycznym adresem IPW trybie DHCP router sieciowy automatycznie przypisze adres IP. Upraszcza to sprawę, ale wymaga późniejszego odnalezienia przypisanego adresu IP za pomocą skanera sieciowego (np. za pomocą nmap, dowolny skaner IP lub sprawdzanie łączności z ping w systemie Linux) lub konsultując tabelę serwerów DHCP routera.
Jeśli potrzebujemy większej kontroli, zdecydowanie zalecamy przypisanie bramie dobrze udokumentowanego, statycznego adresu IP . Dzięki temu zawsze będziemy wiedzieć, którego adresu użyć, aby uzyskać dostęp do panelu zarządzania, a w razie potrzeby łatwiej będzie zastosować reguły zapory sieciowej lub kontrolę dostępu zdalnego.
W środowiskach z wieloma urządzeniami, takich jak sale lekcyjne czy laboratoria, przydatna jest również znajomość adresu MAC Ethernet i nazwy hosta bramy. Czasami sam serwer DHCP wyświetla te informacje wraz z identyfikowalną nazwą hosta (na przykład „RAK7289”), co pozwala na ich szybkie zlokalizowanie, nawet podczas korzystania z DHCP.
Dostęp awaryjny przez zarządzaną sieć Wi-Fi
Jeśli z jakiegoś powodu nie możemy zlokalizować adresu IP bramki w sieci przewodowej, wiele modeli RAK i Dragino oferuje zintegrowany punkt dostępu Wi-Fi do zarządzania . Ten punkt dostępu jest zazwyczaj otwarty lub korzysta z domyślnych danych logowania, umożliwiając bezpośrednie podłączenie laptopa lub tabletu do urządzenia.
Łącząc się z tą siecią Wi-Fi, domyślny adres IP bramy jest zazwyczaj adresem zarządzającym bramy . Uzyskując dostęp do tego adresu IP za pośrednictwem przeglądarki internetowej, możemy uzyskać dostęp do interfejsu zarządzania bez polegania na DHCP, przełącznikach pośredniczących ani routerach – co jest bardzo przydatne w przypadku nowych wdrożeń lub w przypadku całkowitej utraty konfiguracji sieci.
Jednak po zakończeniu konfiguracji kluczowe jest wyłączenie zarządzającej sieci Wi-Fi lub wzmocnienie jej zabezpieczeń . Pozostawienie otwartej lub słabo zabezpieczonej sieci podłączonej do krytycznego urządzenia, takiego jak brama, stanowi wyraźne zagrożenie, zwłaszcza jeśli brama znajduje się na zewnątrz lub w miejscu publicznym.
Konfiguracja LoRaWAN i rejestracja TTN bramy RAK
Po rozwiązaniu sieci IP, kolejnym krokiem jest połączenie bramy z serwerem LoRaWAN. W bramach RAK, zazwyczaj znajduje się to w menu Sieć LoRa → Ustawienia sieciowe → Przekierowanie pakietów , gdzie konfiguruje się miejsce docelowe, do którego będą wysyłane odebrane pakiety LoRa.
W tej sekcji musimy zlokalizować i skopiować identyfikator EUI bramy , czyli unikalny identyfikator bramy. Ta wartość zostanie następnie wykorzystana do zarejestrowania bramy w konsoli TTN. Warto zapisać go w dokumencie (wraz z nazwą użytkownika i hasłem urządzenia), aby nie trzeba było go szukać za każdym razem.
Aby zarejestrować bramę w TTN, należy zalogować się do konsoli TTN, używając odpowiednich danych logowania. Po zalogowaniu należy wybrać odpowiedni region i przejść do sekcji „Bramy”. Tam należy kliknąć „Zarejestruj bramę”, wprowadzić skopiowany identyfikator EUI, wybrać odpowiedni plan częstotliwości (w Europie EU868) i zakończyć proces rejestracji.
W niektórych modelach i wersjach oprogramowania konieczne jest włączenie trybu starszego przekazywania pakietów w ustawieniach TTN, aby zapewnić zgodność z oprogramowaniem bramy. Można również określić typ zasięgu (wewnątrz/na zewnątrz) i lokalizację fizyczną, aby brama była poprawnie wyświetlana na mapach TTN.
Jeśli wszystko wykonano poprawnie, status bramy w konsoli TTN zmieni się na „Połączono”, a na karcie Ruch zaczną pojawiać się komunikaty z ruchem LoRa w czasie rzeczywistym, gdy w zasięgu znajdą się urządzenia nadające.
Zarządzanie bramą Dragino LPS8: dostęp, Wi-Fi i IP
Dragino LPS8 to dość popularna wewnętrzna brama LoRaWAN do testów i małych wdrożeń. Opiera się na koncentratorze SX1308 i jest wstępnie skonfigurowana z różnymi planami częstotliwości dla różnych stref geograficznych, w tym dla pasma EU868.
Urządzeniem można zarządzać zarówno przez SSH, jak i HTTP . Aby uzyskać do niego dostęp przez SSH lub HTTP przez port RJ-45, musimy najpierw znać adres IP przypisany mu przez serwer DHCP sieci. Ponownie, w tym miejscu przydaje się skaner IP, sprawdzenie tabeli DHCP routera lub podobne narzędzie.
Najprostszą opcją konfiguracji początkowej jest użycie punktu dostępu Wi-Fi utworzonego przez LPS8 . Po włączeniu urządzenie rozgłasza sieć o identyfikatorze SSID typu „dragino-xxxxx”. Domyślne hasło to zazwyczaj „dragino+dragino”. Po połączeniu z tą siecią, dostęp do bramy można uzyskać za pośrednictwem przeglądarki internetowej, wpisując adres IP 10.130.1.1.
Początkowe dane logowania do interfejsu internetowego to zazwyczaj nazwa użytkownika „admin” i hasło „dragino” . Zdecydowanie zaleca się zmianę tych danych, gdy tylko wszystko będzie działać, zwłaszcza jeśli punkt dostępu Wi-Fi ma pozostać aktywny lub brama będzie dostępna z niekontrolowanych sieci.
Ustawienia LoRaWAN Dragino LPS8 i łącze TTN
W interfejsie konfiguracyjnym LPS8 znajduje się specjalne menu dla sekcji LoRa i LoRaWAN. Pierwszym krokiem jest sprawdzenie, czy wybrano prawidłowy plan częstotliwości dla naszego regionu , na przykład 868 MHz dla Europy.
Na karcie LoRaWAN należy określić serwer, do którego będą przekierowywane pakiety. W menu rozwijanym „Dostawca usługi” można wybrać TTN, a w polu „Adres serwera” wybrać europejski serwer TTN powiązany z pasmem EU868. Porty UDP dla łącza w górę i w dół są zazwyczaj domyślnie ustawione na 1700, co w większości przypadków jest prawidłowe.
Na tym samym ekranie wyświetlany jest identyfikator bramy (Gateway ID) , który będzie wartością, której użyjemy w konsoli TTN podczas rejestracji bramy. Rejestracja przebiega podobnie jak w przypadku RAK: należy wejść do konsoli, przejść do sekcji „Gateways”, wybrać opcję „Register Gateway”, wprowadzić identyfikator, zaznaczyć (jeśli dotyczy) korzystanie ze starszego przekierowywacza pakietów i wybrać odpowiedni plan europejski.
Gdybyśmy chcieli użyć własnego serwera LoRaWAN, takiego jak ChirpStack , zamiast TTN, w tym miejscu wpisalibyśmy jego adres, porty i parametry uwierzytelniania. Jednak do celów edukacyjnych i wielu projektów osobistych TTN zazwyczaj w zupełności wystarcza.
Konfiguracja sieci LAN, WAN i Wi-Fi WAN w Dragino
W zakładce „Sieć” LPS8 znajdziesz kilka podzakładek, które pozwalają precyzyjnie dostosować sposób łączenia się bramy z siecią lokalną i internetem. Sekcja „LAN” konfiguruje sieć wewnętrzną używaną przez punkt dostępu Wi-Fi bramy; jest to rodzaj lokalnej „sieci zarządzania”.
Najlepiej nie zmieniać domyślnej konfiguracji sieci LAN , a jeśli już to zrobisz, starannie zanotuj te ustawienia, ponieważ może to być jedyny sposób na odzyskanie dostępu w przypadku nieprawidłowej konfiguracji połączenia WAN. Sieć LAN serwera LPS8 pełni funkcję sieci ratunkowej, umożliwiając odzyskanie dostępu administracyjnego.
Sekcja WAN definiuje adres IP, którego będzie używał port RJ-45 po podłączeniu bramy kablem. Można wybrać DHCP lub przypisać statyczny adres IP. W stabilnych środowiskach przypisanie statycznego adresu IP do interfejsu WAN to najbardziej profesjonalne podejście , zapobiegające nieoczekiwanym zmianom adresu.
Sekcja Wi-Fi WAN umożliwia bramie połączenie się jako klient z istniejącą siecią Wi-Fi. W tym miejscu definiujesz, czy adres IP tego interfejsu będzie statyczny, czy uzyskany przez DHCP, a także wprowadzasz identyfikator SSID, typ szyfrowania i hasło.
Karta Wi-Fi wyświetla również i umożliwia konfigurację punktu dostępowego (AP), który Dragino automatycznie generuje . Ze względów bezpieczeństwa zaleca się zmianę nazwy sieci i hasła, a nawet wyłączenie punktu dostępowego, jeśli nie będzie używany, aby zmniejszyć powierzchnię ataku.
Budowa bramy LoRaWAN DIY z Raspberry Pi 4 i RAK5146
Oprócz komercyjnych bramek, bardzo często buduje się własną bramkę LoRaWAN z wykorzystaniem Raspberry Pi i koncentratora RAK . To podejście idealnie nadaje się do dogłębnego poznania sposobu łączenia wszystkich komponentów oraz do stworzenia elastycznego i łatwego w rozbudowie systemu.
W tego typu projektach Raspberry Pi 4B jest zazwyczaj używany jako mózg systemu wraz z koncentratorem mPCIe, takim jak RAK5146 , zamontowanym na adapterze RAK2287 Pi HAT. Następnie na tej bazie instalowany jest specjalistyczny obraz systemu, taki jak RAKPiOS, który integruje już określone narzędzia do zarządzania komponentem LoRaWAN.
Wymagany sprzęt i montaż fizyczny
Do zbudowania tego typu bramki LoRaWAN potrzebny będzie co najmniej Raspberry Pi 4B z zasilaczem , karta microSD o pojemności co najmniej 16 GB, nakładka Pi HAT RAK2287, koncentrator mPCIe RAK5146 oraz odpowiednie anteny LoRa i GPS. Dobry zestaw śrub i podkładek dystansowych również pomoże w zabezpieczeniu całości.
Proces rozpoczyna się od włożenia karty RAK5146 do gniazda mPCIe modułu RAK2287 HAT , zazwyczaj pod kątem około 45 stopni, aż do zatrzaśnięcia. Następnie należy delikatnie docisnąć kartę i zabezpieczyć ją dwoma śrubami wyrównanymi z otworami w module HAT.
Po zamontowaniu huba na HAT, Pi HAT umieszcza się na pinach GPIO Raspberry Pi i zabezpiecza czterema śrubami lub podkładkami dystansowymi, aby zapobiec przemieszczaniu się. Tworzy to sztywną blokadę, która zapobiega naprężeniom złączy i upraszcza instalację w obudowach lub podstawkach.
Na koniec podłącz antenę LoRa i antenę GPS do odpowiednich złączy w hubie. Niezwykle ważne jest, aby nigdy nie włączać urządzenia bez podłączonych anten, ponieważ może to uszkodzić moduł RF huba.
Instalowanie RAKPiOS na karcie SD
Po skompletowaniu komponentów fizycznych, kolejnym krokiem jest przygotowanie systemu operacyjnego Raspberry Pi. W tym celu należy pobrać najnowszą wersję RAKPiOS z oficjalnego repozytorium RAK . Ta wersja została zaprojektowana specjalnie dla bramek LoRaWAN ze sprzętem RAK.
Obraz RAKPiOS jest zapisywany na karcie microSD za pomocą programu do flashowania, takiego jak Balena Etcher lub podobny . Typowy proces polega na wybraniu pobranego obrazu, wybraniu karty docelowej i uruchomieniu programu Flash, po czym czeka się na zakończenie procesu i weryfikację danych.
Po zakończeniu flashowania wyjmij kartę z czytnika i włóż ją do gniazda microSD Raspberry Pi . Następnie wystarczy podłączyć zasilanie (i, opcjonalnie, kabel Ethernet), aby Raspberry Pi uruchomiło się w systemie RAKPiOS.
Pierwsze uruchomienie, dostęp SSH i zmiana hasła
Podczas pierwszego uruchomienia RAKPiOS zazwyczaj tworzy punkt dostępu Wi-Fi o identyfikatorze SSID typu RAK_XXXX , gdzie XXXX odpowiada ostatnim cyfrom adresu MAC Raspberry Pi. Początkowe hasło dostępu do punktu dostępu to zazwyczaj „rakwireless”. Łącząc się z tą siecią, można uzyskać bezprzewodowy dostęp do urządzenia.
Domyślny adres IP Raspberry Pi w tym trybie to zazwyczaj 192.168.230.1 . Z tym adresem IP możemy nawiązać połączenie SSH (na przykład za pomocą PuTTY w systemie Windows lub z terminala w systemie Linux/macOS) przy użyciu domyślnych danych logowania, które zazwyczaj składają się z nazwy użytkownika „rak” i hasła „changeme”.
Przy pierwszym logowaniu system poprosi Cię o zmianę hasła ze względów bezpieczeństwa . To krok, którego nie powinieneś pominąć: po prostu wpisz swoje obecne hasło, a następnie dwukrotnie nowe hasło.
Konfigurowanie połączenia internetowego za pomocą rakpios-cli
Po uwierzytelnieniu, kolejnym krokiem jest konfiguracja dostępu do internetu. RAKPiOS zawiera narzędzie konfiguracyjne o nazwie rakpios-cli , które centralizuje większość opcji sieciowych i usługowych.
Pisanie rakpios-cli W terminalu pojawi się menu tekstowe, po którym można poruszać się za pomocą klawiatury. Chociaż początkowo może wyświetlić ostrzeżenie lub drobny błąd, możesz naciskać przycisk „OK”, aż dojdziesz do głównych opcji. Stamtąd możesz uzyskać dostęp do... „Sieci zarządzane” i wybierz interfejs wlan0 aby dostosować Wi-Fi.
W konfiguracji wlan0 określa się tryb działania, zazwyczaj tryb STA (klient Wi-Fi) . Następnie skanowane są dostępne sieci lub ręcznie wprowadzany jest identyfikator SSID, konfigurowane jest hasło Wi-Fi, a połączenie jest aktywowane. Po wprowadzeniu zmian Raspberry Pi tymczasowo rozłączy się z punktem dostępowym i pobierze adres IP z routera sieciowego.
Aby nadal uzyskać dostęp do urządzenia, używany jest nowy adres IP przypisany Raspberry Pi przez router. Dzięki temu nie jesteśmy już zależni od punktu dostępowego RAK, a brama zachowuje się jak każde inne urządzenie w sieci lokalnej.
Aktywacja usługi Packet Forwarder i uzyskanie EUI bramy
Po nawiązaniu dostępu do internetu czas włączyć usługę LoRaWAN. Ponownie, używając rakpios-cli, przejdź do sekcji „Wdrażanie usług” i wybierz „Przekierowanie pakietów”.
W menu Packet Forwarder można uzyskać dostęp do opcji „Konfiguruj zmienne środowiskowe” , w której można określić dane takie jak region (na przykład EU_868), interfejs (SPI, używany przez koncentrator RAK5146), model koncentratora i, jeśli ma to zastosowanie, inne parametry specyficzne dla pasma.
Po zapisaniu zmian wróć do poprzedniego menu i wybierz „Uruchom usługę” , aby uruchomić usługę Packet Forwarder. W tym momencie system wyświetli EUI bramy, czyli unikalny identyfikator, którego będziemy potrzebować w konsoli TTN do rejestracji bramy.
Zaleca się skopiowanie tego EUI i zapisanie go w dokumencie konfiguracyjnym . Procedura rejestracji w TTN jest taka sama jak w przypadku bramy komercyjnej: z poziomu konsoli, w sekcji „Bramy”, kliknij „Rejestracja”, wprowadź EUI, wybierz region (EU868) i dokończ rejestrację.
Rejestracja aplikacji i urządzeń końcowych w TTN
Gdy brama pojawi się jako „Połączona” w TTN, kolejnym krokiem w celu wyświetlenia użytecznych danych jest zarejestrowanie aplikacji i urządzeń końcowych . Sama brama nie przechowuje użytecznych informacji, a jedynie przekazuje ruch. To aplikacje agregują dane z czujników lub trackerów.
W TTN, z poziomu konsoli, przejdź do sekcji „Aplikacje” i utwórz nową aplikację, nadając jej identyfikator oraz, opcjonalnie, opis. Ta aplikacja będzie pełnić rolę kontenera dla wszystkich urządzeń końcowych (czujników) powiązanych z tym samym projektem.
Po utworzeniu aplikacji, przycisk „Zarejestruj urządzenie końcowe” służy do rejestracji każdego czujnika. TTN umożliwia rejestrację urządzeń poprzez ręczne wprowadzenie parametrów lub, w niektórych przypadkach, za pomocą szablonów producenta.
W przypadku konfiguracji ręcznej wartości takie jak DevEUI i AppKey można wygenerować bezpośrednio z poziomu konsoli, korzystając z przycisków automatycznego generowania, natomiast JoinEUI (odpowiednik AppEUI) może być wartością zdefiniowaną przez użytkownika (pod warunkiem, że będzie ona zgodna z konfiguracją przeprowadzoną na urządzeniu).
Po wypełnieniu formularza i potwierdzeniu rejestracji, TTN wyświetli w zakładce „Informacje o aktywacji” parametry niezbędne do konfiguracji urządzenia końcowego: DevEUI, JoinEUI/AppEUI i AppKey. Są to dane, które należy wprowadzić do węzła LoRaWAN (czujnika, trackera itp.) za pomocą narzędzia konfiguracyjnego lub interfejsu szeregowego.
Przykład z czujnikami Tabs TBHH100-868 i trackerami Dragino
Czujniki temperatury i wilgotności Browan TBHH100-868 to typowy przykład prostego urządzenia LoRaWAN. Ich główną funkcją jest okresowe przesyłanie danych o temperaturze, wilgotności względnej oraz, w niektórych przypadkach, o stanie baterii.
Tego typu czujniki zazwyczaj są dostarczane z zaprogramowanymi kluczami LoRaWAN: AppKey, AppEUI i DevEUI . Dostawca zazwyczaj dostarcza kartę katalogową lub etykietę z tymi wartościami. W przypadku TTN wystarczy utworzyć aplikację i wprowadzić dane uwierzytelniające wymienione na tej karcie dla każdego czujnika.
Logika transmisji danych tych czujników zazwyczaj opiera się na progach: wysyłają one informacje w ustalonych odstępach czasu lub w przypadku wystąpienia istotnych zmian (na przykład co 60 minut, jeśli nie ma żadnych zmian, lub wcześniej, jeśli temperatura zmienia się o ±2°C lub wilgotność o ±5%). Zrozumienie tych szczegółów jest istotne dla prawidłowej interpretacji częstotliwości komunikatów w sieci TTN.
W przypadku lokalizatorów Dragino , służących jako urządzenia GPS, rejestracja w TTN odbywa się w podobny sposób: urządzenia są tworzone w aplikacji TTN wraz z unikalnymi kluczami, a następnie, w razie potrzeby, za pomocą komend AT przesyłanych przez port szeregowy, zmieniane są zaawansowane parametry lokalizatora (interwał wysyłania, czas trwania alarmu paniki itp.).
Aby skonfigurować te trackery przez USB, podłącz kabel do komputera, otwórz terminal szeregowy (115200 bodów) i wyślij polecenia AT wskazane w instrukcji . Należy pamiętać, że polecenia należy wprowadzić wszystkie naraz, a nie znak po znaku, aby urządzenie poprawnie je zinterpretowało.
Integracja urządzeń zewnętrznych: przykład jednostki Loko Air
Inną powszechną sytuacją jest integracja konkretnych urządzeń, takich jak jednostka wentylacyjna lub sterująca środowiskiem, np. Loko Air , która jest konfigurowana za pomocą własnego narzędzia komputerowego (na przykład Loko Configuration Tool).
W tym przypadku typowy przebieg prac wygląda następująco: w TTN tworzone jest urządzenie końcowe, generowane są (lub pobierane) wartości DevEUI, JoinEUI i AppKey, a następnie te trzy parametry wprowadzane są do narzędzia konfiguracyjnego producenta , co umożliwia włączenie opcji LoRaWAN na urządzeniu.
Po wysłaniu konfiguracji urządzenie uruchamia się ponownie i rozpoczyna próbę połączenia z siecią TTN za pomocą OTAA (aktywacji bezprzewodowej). Gdy brama wykryje próbę połączenia i sieć ją zaakceptuje, w widoku „Dane na żywo” na konsoli TTN urządzenia pojawią się komunikaty w czasie rzeczywistym , a także lokalizacja na mapie, jeśli urządzenie wyśle współrzędne GPS.
Formatery ładunku i dekodery danych
Aby zapewnić czytelność danych przesyłanych przez czujniki, TTN umożliwia zdefiniowanie formaterów danych . W niektórych przypadkach można użyć standardowego formatu, takiego jak CayenneLPP, który automatycznie interpretuje określone typy danych.
Gdy urządzenie korzysta z zastrzeżonego formatu, programista może utworzyć niestandardowy dekoder JavaScript , który odbiera surowe bajty, konwertuje je na dane szesnastkowe i stosuje określone funkcje w celu interpretacji każdego typu danych (wilgotność, temperatura, barometr, GPS, akcelerometr, żyroskop, magnetometr, napięcie baterii itp.).
Typowy wzór obejmuje analizę „flagi” lub identyfikatora kanału na początku ramki i, w zależności od jego wartości, zastosowanie poprawnego wzoru do następujących po niej bajtów przekonwertować je na wartości fizyczneNa koniec skrypt zwraca obiekt JSON ze zinterpretowanymi zmiennymi (na przykład, temperature, humidity, battery, latitude, longitude…), które TTN wyświetli jako pola czytelne.
Te „już strawione” informacje można następnie ponownie wykorzystać podczas integracji z platformami zewnętrznymi, takimi jak Node-RED, MQTT, pulpity nawigacyjne typu Datacake, bazy danych MySQL lub usługi w chmurze, takie jak ThingSpeak, bez konieczności ponownego dekodowania każdego ładunku w każdym systemie.
Wizualizacja i eksploatacja danych: od TTN do Node-RED, Datacake i innych
Gdy urządzenia wysyłają dane, a TTN odbiera je bezproblemowo, zaczyna się zabawa: wizualizacja i analiza informacji . TTN oferuje już podstawową konsolę do przeglądania ruchu i danych z każdego urządzenia, ale powszechniejsze jest integrowanie danych z innymi platformami.
Popularną opcją jest Datacake , która umożliwia tworzenie publicznych lub prywatnych pulpitów nawigacyjnych do wizualizacji wartości takich jak temperatura, wilgotność, pozycja GPS czy stan baterii w przyjazny dla użytkownika sposób. TTN konfiguruje odpowiednią integrację, aby zdekodowane dane były automatycznie wysyłane do Datacake.
W bardziej zaawansowanych środowiskach lub podczas automatyzacji logiki biznesowej bardzo często stosuje się Node-RED w połączeniu z MQTT . TTN publikuje dane aplikacji za pośrednictwem brokera MQTT, a Node-RED przetwarza je, przechowuje w bazach danych, takich jak MySQL, wyzwala alerty, steruje innymi urządzeniami lub wysyła do systemów zewnętrznych.
Ten typ integracji umożliwia tworzenie kompletnych rozwiązań IoT typu end-to-end przy stosunkowo niskich kosztach: węzły LoRaWAN o niskim poborze mocy, bramy połączone z siecią TTN oraz elastyczne zaplecze oparte na Node-RED, bazach danych i pulpitach nawigacyjnych.
Istnieją nawet specjalne kursy i programy szkoleniowe obejmujące cały łańcuch: od konfiguracji bramy i rejestracji TTN, przez MQTT i Node-RED, po przechowywanie i analizę na platformach takich jak MySQL czy ThingSpeak. Kursy te oferują lekcje wideo i wsparcie w zakresie odpowiedzi na konkretne pytania dotyczące implementacji.
Łącznie cały ten przepływ — skonfigurowana brama, TTN jako serwer LoRaWAN, prawidłowo zarejestrowane aplikacje i urządzenia, dekodery ładunku oraz narzędzia integracyjne — umożliwia projektom LoRaWAN przejście od prostych testów laboratoryjnych do wdrożenia jako solidne i skalowalne rozwiązania w warunkach rzeczywistych , odpowiednie do monitorowania zasobów, środowisk, infrastruktur lub procesów przemysłowych przez lata przy minimalnej konserwacji.
Patrząc globalnie, konfiguracja bramy LoRaWAN i powiązanego z nią ekosystemu może wydawać się skomplikowana, ale sprowadza się do kilku kluczowych filarów: zapewnienia niezawodnej łączności IP , prawidłowego wyboru planu częstotliwości, połączenia bramy z serwerem LoRaWAN, takim jak TTN, zarejestrowania aplikacji i urządzeń przy użyciu ich danych uwierzytelniających oraz wykorzystania formaterów, integracji i pulpitów nawigacyjnych w celu przekształcania surowych danych w przydatne i możliwe do podjęcia działań informacje.