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Monitoramento Climático Remoto via LoRaWAN – Estação climatica + Conversor LoRaWAN + Gateway
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Arquitetura para monitoramento climático e ambiental remoto utilizando RS485 e LoRaWAN.
A solução combina a Estação Climática BGT-W83X(M2) Tipo 7, o conversor industrial RAK7431 RS485 para LoRaWAN e o Gateway LoRaWAN RAK7266, criando um caminho completo entre a medição em campo e a infraestrutura de dados.
- Medição multiparâmetro: clima e qualidade ambiental
- Integração: RS485 / Modbus
- Comunicação: LoRaWAN AU915
- Backhaul: Ethernet, Wi-Fi ou LTE Cat-1
A Albacore apoia no dimensionamento da arquitetura de acordo com a quantidade de pontos, distâncias e infraestrutura disponível.
Descrição
Monitoramento climático conectado
Do dado ambiental em campo à rede LoRaWAN
Uma arquitetura para transformar medições climáticas e ambientais em dados disponíveis para sistemas de monitoramento, utilizando RS485, Modbus e LoRaWAN.
Uma arquitetura completa, não apenas um sensor
Monitorar clima e condições ambientais em campo exige mais do que instalar uma estação meteorológica.
O dado precisa ser coletado, transportado e disponibilizado para a infraestrutura que fará seu armazenamento, análise ou integração.
Nesta arquitetura, a BGT-W83X(M2) Tipo 7 realiza as medições ambientais.
A comunicação RS485 é conectada ao RAK7431, responsável por levar os dados para a rede LoRaWAN.
O RAK7266 atua como gateway, recebendo as transmissões LoRaWAN e conectando essa infraestrutura à rede.
Fluxo da solução
BGT Tipo 7
↓ RS485 / Modbus
RAK7431
↓ LoRaWAN
RAK7266
↓ Ethernet / Wi-Fi / LTE
Rede / servidor / aplicação do projeto
1. BGT-W83X(M2) Tipo 7 — medição climática e ambiental
A BGT-W83X(M2) Tipo 7 concentra diversas variáveis ambientais em um único equipamento, reduzindo a necessidade de instalar vários sensores independentes no mesmo ponto.
A configuração Tipo 7 permite acompanhar velocidade e direção do vento, temperatura, umidade, pressão atmosférica, precipitação, altitude, radiação solar, iluminância, índice UV e material particulado PM2.5/PM10.
Para esta arquitetura, a interface RS485 com protocolo Modbus permite integrar a estação ao conversor RAK7431.
- Anemômetro ultrassônico: sem partes móveis
- Precipitação: medição por radar
- Qualidade ambiental: PM2.5 e PM10
- Radiação e iluminância: acompanhamento das condições solares
- Comunicação: RS232, RS485 ou SDI-12
- Protocolos: Modbus, NMEA-0183 e SDI-12
- Alimentação: 7 a 24 VDC
2. RAK7431 — transforme RS485 em LoRaWAN
O RAK7431 WisNode Bridge Serial cria a ponte entre dispositivos de campo com comunicação RS485 e uma infraestrutura LoRaWAN.
Nesta solução, ele recebe os dados disponibilizados pela estação climática através da interface RS485 e permite que essas informações sejam transportadas pela rede LoRaWAN sem a necessidade de levar cabeamento de dados até o gateway.
- LoRaWAN 1.0.3: Classes A e C
- RS485: suporte a até 16 dispositivos endereçados
- Fila: até 32 conjuntos de instruções
- Alimentação: 8 a 48 VDC
- Proteção: ESD de 18 kV e IEC61000-4-2/4
- Temperatura de operação: -40 °C a +85 °C
- Montagem: trilho DIN, parede ou fixação magnética
Como o RAK7431 possui classificação IP31, seu local de instalação deve ser definido de acordo com as condições ambientais do projeto, utilizando proteção adequada quando necessário.
3. RAK7266 — concentre a rede LoRaWAN
O RAK7266 funciona como o ponto de concentração da infraestrutura LoRaWAN.
Ele recebe as transmissões dos dispositivos LoRaWAN instalados em campo e disponibiliza diferentes possibilidades de conexão para a infraestrutura de rede.
- LoRaWAN: 8 canais
- Concentrador: Semtech SX1302 / SX1303
- Ethernet: para integração à rede local
- Wi-Fi: 2,4 GHz 802.11 b/g/n
- Celular: LTE Cat-1 com Nano SIM
- Alimentação: 12 VDC
- Instalação: mesa, parede ou trilho DIN
O RAK7266 possui classificação IP30 e aplicação indoor.
Em projetos com sensores instalados externamente, o gateway deve permanecer em ambiente protegido ou em infraestrutura adequada ao projeto.
Por que utilizar LoRaWAN nesta arquitetura?
Em projetos com pontos de medição distribuídos, levar comunicação cabeada até cada local pode aumentar a complexidade da implantação.
LoRaWAN permite transportar pequenos volumes de dados a maiores distâncias utilizando uma infraestrutura sem fio de baixo consumo, tornando-se especialmente interessante para telemetria e monitoramento distribuído.
O objetivo não é substituir qualquer rede por LoRaWAN, mas utilizá-la quando a distância, distribuição dos pontos e características da aplicação tornam uma arquitetura sem fio mais adequada.
Onde essa arquitetura pode ser aplicada?
A combinação entre estação climática, comunicação RS485 e LoRaWAN pode ser utilizada em projetos de diferentes setores, incluindo:
- Agricultura: condições climáticas e ambientais em áreas produtivas
- Energia solar: acompanhamento das condições ambientais próximas às plantas
- Saneamento e utilities: monitoramento ambiental de instalações distribuídas
- Indústria: acompanhamento do ambiente em áreas externas e unidades remotas
- Mineração: clima e material particulado em pontos de interesse
- Infraestrutura e obras: registro de condições ambientais durante a operação
- Monitoramento ambiental: coleta recorrente de múltiplas variáveis em campo
Quantos equipamentos são necessários?
Esta página apresenta uma arquitetura de referência. A quantidade de equipamentos deve ser dimensionada de acordo com cada projeto.
Uma rede pode possuir diversos pontos de medição e dispositivos LoRaWAN atendidos por uma mesma infraestrutura de gateway, desde que cobertura RF, capacidade, instalação e demais requisitos técnicos sejam adequadamente avaliados.
Por esse motivo, a Albacore não trata esta solução simplesmente como um conjunto fixo de três equipamentos. O projeto deve considerar quantidade de estações, localização dos pontos, distâncias, obstáculos, alimentação disponível, cobertura LoRaWAN e conexão do gateway à rede.
ALBACORE
Hardware faz parte da solução. A arquitetura faz a diferença.
A Albacore pode apoiar na escolha dos equipamentos, definição da arquitetura LoRaWAN e avaliação das condições de instalação para que os dados gerados em campo cheguem corretamente à infraestrutura do projeto.
Inclua esta solução no carrinho de orçamento e informe as características da sua aplicação para avaliarmos a configuração mais adequada.
Arquitetura da Solução
| Medição Climática e Ambiental | Estação Climática BGT-W83X(M2) Tipo 7 |
| Interface de Campo | RS485 / Modbus |
| Conversão para LoRaWAN | RAK7431 WisNode Bridge Serial |
| Rede sem Fio | LoRaWAN AU915 |
| Gateway LoRaWAN | RAK7266 com LTE |
| Backhaul do Gateway | Ethernet, Wi-Fi 2,4 GHz ou LTE Cat-1 |
Estação Climática e Ambiental BGT-W83X(M2) Tipo 7
| Modelo | BGT-W83X(M2) |
| Configuração | Tipo 7 |
| Variáveis Monitoradas | Velocidade do vento, direção do vento, temperatura, umidade, pressão atmosférica, precipitação, altitude, radiação solar, iluminância, índice UV e PM2.5 / PM10 |
| Anemômetro | Ultrassônico, sem partes móveis |
| Medição de Precipitação | Radar |
BGT Tipo 7 – Velocidade e Direção do Vento
| Princípio – Velocidade do Vento | Ultrassônico |
| Faixa – Velocidade do Vento | 0 a 40 m/s |
| Precisão – Velocidade do Vento | ±5% |
| Resolução – Velocidade do Vento | 0,1 m/s |
| Princípio – Direção do Vento | Ultrassônico |
| Faixa – Direção do Vento | 0 a 359° |
| Precisão – Direção do Vento | ±3° |
| Resolução – Direção do Vento | 1° |
BGT Tipo 7 – Temperatura, Umidade e Pressão Atmosférica
| Princípio – Temperatura | Sensor MEMS |
| Faixa – Temperatura do Ar | -40 °C a +80 °C |
| Precisão – Temperatura | ±0,5 °C |
| Resolução – Temperatura | 0,1 °C |
| Princípio – Umidade | Sensor MEMS |
| Faixa – Umidade do Ar | 0 a 100% |
| Precisão – Umidade | ±5% |
| Resolução – Umidade | 1% |
| Princípio – Pressão Atmosférica | Sensor MEMS |
| Faixa – Pressão Atmosférica | 150 a 1100 hPa |
| Precisão – Pressão Atmosférica | ±1 hPa |
| Resolução – Pressão Atmosférica | 0,1 hPa |
BGT Tipo 7 – Precipitação
| Princípio de Medição | Radar |
| Tipos Detectados | Chuva, granizo e neve |
| Faixa de Intensidade | 0 a 100 mm/h |
| Precisão | ±10% |
| Resolução | 0,01 mm |
BGT Tipo 7 – Radiação e Iluminância
| Princípio – Radiação Solar | Silício |
| Faixa – Radiação Solar | 0 a 2000 W/m² |
| Precisão – Radiação Solar | ±5% |
| Resolução – Radiação Solar | 0,1 W/m² |
| Princípio – Iluminância | Silício |
| Faixa – Iluminância | 0 a 200.000 lux |
| Precisão – Iluminância | ±5% |
| Resolução – Iluminância | 0,1 lux |
| Índice UV | Incluído na configuração Tipo 7 |
BGT Tipo 7 – Material Particulado
| Parâmetros Monitorados | PM2.5 e PM10 |
| Princípio de Medição | Espalhamento a laser |
| Faixa | 0 a 500 µg/m³ |
| Precisão | ±10% |
| Resolução | 1 µg/m³ |
BGT Tipo 7 – Comunicação
| Interfaces de Comunicação | RS232, RS485 ou SDI-12 |
| Protocolos | Modbus, NMEA-0183 ou SDI-12 |
| Interface Utilizada nesta Arquitetura | RS485 / Modbus |
| Frequência de Saída | 1 Hz |
| Taxa de Baud | 4800 a 19200 bps |
BGT Tipo 7 – Alimentação e Características Físicas
| Tensão de Alimentação | 7 a 24 VDC |
| Material | Plástico de engenharia ABS |
| Dimensões | Ø84 × 210 mm |
| Temperatura de Operação | -40 °C a +60 °C |
| Umidade de Operação | 0 a 100% |
RAK7431 WisNode Bridge Serial – Função e Comunicação
| Modelo | RAK7431 |
| Categoria | Conversor RS485 / Modbus para LoRaWAN |
| Aplicação na Solução | Conversão dos dados RS485 / Modbus da estação climática para comunicação LoRaWAN |
| Protocolo LoRaWAN | LoRaWAN 1.0.3 |
| Classes LoRaWAN | Classes A, B e C |
| Modos de Operação | Polling, transparente e packet mode |
| Gerenciamento | Gerenciamento remoto de dispositivos RS485 |
RAK7431 – LoRaWAN
| Bandas Suportadas | RU864, IN865, EU868, US915, AU915, KR920 e outras conforme variante regional |
| Banda Utilizada nesta Solução | AU915 |
| Potência Máxima LoRa | 20 dBm |
| Antena LoRa | Antena omnidirecional externa |
RAK7431 – RS485
| Interface | RS485 |
| Protocolo de Aplicação | Modbus |
| Capacidade RS485 | Até 16 dispositivos endereçados |
| Fila de Comandos | Até 32 conjuntos de instruções |
| Taxa de Dados RS485 | Configurável de 9600 a 115200 bps |
| Saída para Dispositivos RS485 | Saída dedicada para alimentação de dispositivos conectados |
RAK7431 – Alimentação e Proteção
| Tensão de Entrada | 8 a 48 VDC |
| Alimentação via Micro USB | 5 VDC |
| Potência Nominal Máxima | 1 W |
| Tensão de Saída | 8 a 48 VDC, acompanhando a alimentação de entrada quando utilizado o terminal DC |
| Proteção ESD | 18 kV HBM |
| Proteção IEC | IEC 61000-4-2 e IEC 61000-4-4 |
RAK7431 – Características Físicas e Ambientais
| Material do Gabinete | Metal |
| Grau de Proteção | IP31 |
| Dimensões | 93,6 × 100,3 × 24 mm |
| Temperatura de Operação | -30 °C a +65 °C |
| Temperatura de Armazenamento | -40 °C a +85 °C |
| Montagem | Parede, trilho DIN ou montagem magnética com acessório opcional |
| Interface de Configuração | Micro USB |
| Indicadores | LED de alimentação e LED de dados |
RAK7266 – Computação
| Modelo | RAK7266 WisGate Soho Lite |
| Processador | MT7628 |
| Memória RAM | 128 MB DDR2 |
| Sistema Operacional | WisGateOS 2 |
RAK7266 – Conectividade LoRaWAN
| Concentrador LoRa | SX1302 na configuração padrão; SX1303 disponível sob solicitação |
| Número de Canais | 8 canais |
| Bandas LoRaWAN | EU868, IN865, RU864, US915, AU915, KR920, AS923-1, AS923-2, AS923-3, AS923-4, EU433 e CN470, conforme variante regional |
| Banda Utilizada nesta Solução | AU915 |
| Antena LoRa | Externa com conector RP-SMA |
RAK7266 – Ethernet e Wi-Fi
| Ethernet | 1 porta 10/100 Mbps |
| Wi-Fi | 2,4 GHz, IEEE 802.11 b/g/n |
| Canais Wi-Fi | 1 a 13 |
| Modos Wi-Fi | Access Point e Client |
| Antena Wi-Fi | Interna |
RAK7266 – Conectividade Celular
| Tecnologia Celular | LTE Cat-1 |
| SIM | Nano SIM |
| Módulos Celulares Suportados | Quectel EG915U-EU, EG915U-LA ou EG915Q-NA, conforme variante |
| Antena LTE | Interna ou externa com conector RP-SMA, conforme configuração |
| Failover / Multi-WAN | Suportado |
RAK7266 – Software e Gerenciamento
| Sistema | WisGateOS 2 |
| Gerenciamento Remoto | WisDM |
| Packet Forwarder | UDP Packet Forwarder |
| LoRa Basics Station | Suportado |
| MQTT Bridge | Suportado |
| Network Server | Servidor de rede integrado |
RAK7266 – Alimentação
| Tensão de Alimentação | 12 VDC |
| PoE | Não suportado no RAK7266 |
RAK7266 – Características Físicas e Ambientais
| Aplicação | Indoor |
| Grau de Proteção | IP30 |
| Material do Gabinete | Plástico PC+ABS |
| Dimensões | 166 × 127,5 × 36 mm, sem antena ou suporte |
| Peso | 0,3 kg |
| Temperatura de Operação | -10 °C a +55 °C |
| Temperatura de Armazenamento | -40 °C a +85 °C |
| Umidade de Operação | 0 a 95% RH, sem condensação |
| Montagem | Mesa, parede ou trilho DIN |
