12 Abril, 2023 – Describimos en esta entrada como hemos solucionado la gestión de residuos en contenedores, para grandes superficies, de una Smartcity mediante el uso de redes LoRaWAN. Estas redes de comunicaciones se están haciendo un hueco en nuestros proyectos. Lo hacen sin apenas ruido, pero de una manera continuada y consistente. Cada vez hay más casos de uso que utilizan esta tecnología. No debería ser una sorpresa, pues ya hemos vivido la aparición de las WiFis tiempo atrás.
El truco siempre es el mismo, se deja un pequeño espectro libre (sin licencia de uso) para el desarrollo de nuevos servicios. Se empieza a jugar con él por diferentes actores, luego cuando aparece uno que crea un valor añadido reconocible, se crea un ecosistema de innovadores y luego el mercado reconoce la oportunidad. Así ha pasado con la tecnología LoRaWAN, desarrollada por la empresa Semtech y alrededor de la cual se ha desarrollado la LoRa Alliance.
Hay otras tecnologías (LPWAN: Low Power WAN) que intentan utilizar también esta mismas frecuencias que no necesitan licencia (en Europa normalmente de 863 a 870 MHz), pero el ecosistema LoRaWAN es el más completo del mercado. Incluso hay ya operadores de Satélite que utilizan esta tecnología y las últimas semanas nos enterábamos que Amazon ha desplegado una red (Sidewalk) en toda USA mediante la activación del módulo LoRaWAN que disponen los Echo que venden en ese mercado. Es de esperar que esta red también se active en en un futuro próximo en Europa. Ahora resulta que Amazon se quiere convertir en un proveedor de redes IoT ... Si bien ya existen operadores nacionales y redes globales LoRaWAN, la de Amazón puede ser disruptiva ...
Tiene la pinta que a pesar de todos los esfuerzos que los operadores están haciendo con el NB-IoT, el LoRaWAN coexistirá con ellos, pues permite servicios de envío/recepción de datos a baja velocidad, sin tener apenas OPEX (no hay que pagar por SIMs de los operadores) y las baterías de los sensores duran fácilmente 10 años.
Esto no quiere decir que el despliegue de estas soluciones no tenga desafíos, pero cuando hay un potente ecosistema, se van proponiendo mejoras, como la reciente funcionalidad de LBT (Listen Before Talk :-) para la optimización del uso de los canales de comunicaciones.
En este escenario, un caso de uso que encaja muy bien con esta tecnología es el de la gestión de contenedores de basura de los edificios, las Smartcities, las obras civiles y los entornos industriales.
Para esto, se instalan sensores que analizan el estado de los residuos y ocupación de los contenedores. Luego estos sensores se conectan a una Gateway próxima (hace las veces de concentrador) y que para una Smartcity puede estar a Kms distancia en función de la cobertura. De ahí los datos de los residuos se mandan a la plataforma de gestión del cliente, bien por conexión cableada o bien inalámbrica (ejm.4G)
Una de las grandes ventajas de esta solución es que solo se manda información cuando es necesario (ejem. cuando un contenedor de basura está al 70%), esto reduce mucho el consumo y se pueden conseguir autonomías de las baterías de más de 5 años.
Comenzaremos por describir las funcionalidades que hemos tenido en cuenta para la gestión de los residuos en los contenedores:
- Detención de movimiento
- Detección de nivel de llenado
- Detección de temperatura
- Detección de humedad
- Autonomía suerior a 5 años
- Protección IP67
Al final la solución que hemos considerado se compone de dos sensores: Uno para la detección del movimiento, mediante un acelerómetro de tres ejes (X,Y,Z) y un sensor dual de ultrasonidos, para la detección del nivel de llenado, El segundo para la detección de la temperatura y humedad
Ambos sensores se instalan en la parte superior de cada contendor y se conectarán vía radio (LoRaWAN) con una Gateway que actuará como concentrador.
Para este proyecto hemos considerado una configuración de nuestro Nodo IoT como Gateway LoRaWAN. Esto nos permite reencaminar el tráfico de los sensores vía red ethernet (cableada o fibra) o bien vía 4G. Además, el uso de un Nodo IoT que soporta la arquitectura abierta y compatible con las UNE 178104 & UNE 178108, permite integrar los datos de los sensores de los contenedores, con otro tipo de información de la Smartcity, edificios o industrias próximas (ejem. ambiental, meteorológica y/o volumen de personas alrededor). De esta manera sería posible fijar criterios para la recogida de basuras más allá de como de llenos estén los contenedores.
En la foto inferior se puede ver nuestro nodo IoT con la placa LoRaWAN instalada en uno de los slots disponibles. Quedan otros dos slots, uno que se usará para aquellas ubicaciones que necesiten accesos 4G y el otro slot queda disponible para posibles ampliaciones futuras.
Respecto a los stacks de SW, en este caso hemos instalado Ubuntu como S.O. en el Nodo IoT y el “packet forwarded” de Semtech para la placa que hemos seleccionado (basada en el SX1303 y con la funcionalidad de Listen Before Talk). Luego, tenemos dos opciones, para la gestión de los datos de los sensores. Bien mandarlos a una plataforma general en la nube (ejem. The Things Network) o bien, si queremos algo más personalizado, integrarlos en la plataforma de Resiot.io que se ejecuta, también, sobre nuestro Nodo IoT. En este último caso, podemos crear cuadros de mando personalizados y lógicas de control con los datos de los sensores, localmente sobre el propio Nodo IoT.
