Sensorkommunikation över LoRaWAN : En jämförande studie av tekniker för våghöjdsmätning över LoRaWAN

• Main Author: Nyström, Felix
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: Mittuniversitetet, Institutionen för informationssystem och –teknologi 2021
• Subjects: IoT; LoRa; LoRaWAN accelerometer; barometer; wave height; våghöjd; Software Engineering; Programvaruteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:miun:diva-42402

Internet of Things (IoT) är ett koncept som fått mycket uppmärksamhet från forskare och utövare av IoT världen över. IoT kan beskrivas som ett nätverk där vardagliga föremål kommunicerar med varandra eller med människor. IoT kommer att bygga ut internet genom att integrera föremål för kommunicering via inbäddade system, detta leder till ett distribuerat nätverk av enheter som kommunicerar med människor och andra IoT-enheter. Härnösand Miljö & Energi AB (HEMAB), är en av ägarna till ServaNet och är ett företag som vill utöka sitt testområde för IoT-sensorer som använder LoRa-teknik för att kommunicera. HEMAB är en av ägarna till ServaNet. Studien har konstruerat metoder för mätning av höjdskillnad från data av en barometer och en accelerometer. Resultatet jämför de två sensorerna med avseende på hur tillförlitligt de kan mäta höjdskillnad över tid. Accelerometern ger mer tillförlitliga resultat som ligger närmare verkligheten, på lägre höjder, med en kortare mätperiod i jämförelse med barometern. Däremot, visar barometern mer tillförlitliga värden på högre höjder, och mer tillförlitligt värde än accelerometern på den högsta testade höjden. Anledningen till att accelerometern ger mindre tillförlitliga resultat på högre höjder med längre mätperiod, beror på det sättet dubbelintegrering tar med sig felande och avstickande värden som blir större och större ju längre tid som integreras. Barometern ger osäkra värden på lägre höjd på grund av att sensorn ger spridda värden redan då den ligger stillastående, detta jämnas ut på högre höjder. LoRaWAN är en lämplig teknik för att kommunicera våghöjd, förutsatt att beräkningar görs på prototypen och endast våghöjden skickas över LoRa, inte sensordata. === Internet of Things (IoT), is a concept that has received a lot of attention from researchers and practitioners of IoT worldwide. IoT can be described as a network where everyday objects communicate with each other or with people. IoT will expand the internet by integrating objects for communication via embedded systems, this leads to a distributed network of devices that communicate with people and other IoT devices. Härnösand Miljö & Energi AB (HEMAB), is one of the owners of ServaNet and is a company that wants to expand its test area for IoT sensors that use LoRa-technology to communicate. HEMAB is one of the owners of ServaNet, as ServaNet is the city network in Härnösand. This study has constructed a method for each sensor that can measure height difference. The result compares a barometer and an accelerometer with respect to how reliably they can measure height difference over time. The accelerometer gives more reliable results that are closer to the reality, at lower altitudes, with a shorter measurement period compared to the barometer. On the other hand, the barometer shows more reliable measurements at higher altitudes, and more accurate measurement than the accelerometer at the highest tested altitude. The reason why the accelerometer performs worse at higher altitudes with longer measurement periods, is due to the way double integration stacks up errors that grows with time, resulting in larger errors for longer periods of measurements. The barometer gives no reliable measurements at lower altitudes, due to the sensor giving scattered values even when the sensor is stationary, this evens out at higher altitudes. LoRaWAN is a suitable technology for communicating wave height, provided that calculations are made on the prototype and only the wave height is sent over LoRa, not sensor-data.  The outcome of the benchmarks measurement showed that increasing the number of nodes would not result in superior performance. It was noted that an optimal number of nodes was found to be between 1 and 20 for all the tests performed. The study showed that no load balancer could be considered a clear winner, instead, different configurations of load balancers performed varyingly well at different tests.