In dieser Projektarbeit wird die Entwicklung und Implementierung eines LoRaWAN-Netzwerks zur Überwachung kritischer Umgebungsbedingungen in einer Lagerhalle beschrieben. Der Fokus liegt auf der Erfassung und Übertragung von Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten. Die Konfiguration umfasst mehrere Nodes, die mit HDC1080-Sensoren ausgestattet sind, um präzise Messwerte zu liefern. Diese Daten werden dann in regelmäßigen Intervallen an das The Things Network (TTN) gesendet, dort verarbeitet und über MQTT an ein ESP32-Modul übertragen. Ein wesentlicher Aspekt des Projekts ist auch die Entwicklung eines physischen Geräts, einschließlich eines mit einem Arduino MKR WAN 1310 ausgestatteten Entwicklungsboards und eines benutzerdefinierten, 3D-gedruckten Gehäuses. Darüber hinaus umfasst das Projekt einen Feldversuch zur Ermittlung der Netzwerkreichweite in städtischen Gebieten, was für die praktische Anwendbarkeit des Systems von entscheidender Bedeutung ist.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Problemstellung
- 1.2 Zielsetzung der Projektarbeit
- 1.3 Aufbau der Arbeit
- 2 Theoretische Grundlagen
- 2.1 Arduino MKR WAN 1310
- 2.2 Sensor HDC1080
- 2.3 LoRa und LoRaWAN
- 2.4 The Things Network (TTN)
- 2.5 MQTT Netzwerkprotokoll
- 3 Praktische Realisierung
- Verdrahtung
- Verbinden mit TTN
- Sensordaten kodieren
- Payload auf TTN dekodieren
- Flussdiagramm
- Empfangen einer MQTT Nachricht
- Gehäusekonstruktion
- 4 Feldversuch zur Reichweitenermittlung
- 4.1 Durchführung des Feldversuches
- 4.2 Auswertung des Feldversuches
- 5 Fazit und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Das Ziel dieser Projektarbeit ist die Implementierung eines LoRaWAN Netzwerks zur Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit in einer Lagerhalle. Die Arbeit zeigt am Beispiel eines Nodes die Funktionsweise des Netzwerks auf, inklusive Datenaufnahme, -verarbeitung und -übertragung.
- Aufbau und Funktionsweise eines LoRaWAN Netzwerks
- Datenaufnahme und -verarbeitung mit dem Sensor HDC1080
- Kommunikation mit The Things Network (TTN) und Übertragung von Sensorwerten
- Dekodieren von Payload-Daten mit einem Payload Formatter
- Empfang der Sensor Daten mit Hilfe von Message Queueing Telemetry Transport (MQTT)
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1: Einleitung: Dieses Kapitel beschreibt die Problemstellung der Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit in Lagerhallen und erläutert die Notwendigkeit eines LoRaWAN Netzwerks. Die Zielsetzung der Projektarbeit und der Aufbau der Arbeit werden vorgestellt.
- Kapitel 2: Theoretische Grundlagen: Dieses Kapitel erläutert die verwendeten Technologien: den Arduino MKR WAN 1310, den Sensor HDC1080, die LoRa- und LoRaWAN-Funktechnologie, das The Things Network (TTN) und das MQTT-Protokoll.
- Kapitel 3: Praktische Realisierung: Dieses Kapitel behandelt die praktische Umsetzung des LoRaWAN-Nodes, die Verdrahtung, die Verbindung zu TTN, die Kodierung von Sensordaten, die Dekodierung des Payloads auf TTN, den Datenaustausch mit einem ESP32 Modul und die Konstruktion des Gehäuses.
- Kapitel 4: Feldversuch zur Reichweitenermittlung: Dieses Kapitel beschreibt die Durchführung und Auswertung eines Feldversuches zur Ermittlung der Reichweite des LoRaWAN-Netzwerks im städtischen Raum.
Schlüsselwörter
LoRaWAN, Sensorik, Temperaturüberwachung, Luftfeuchtemessung, The Things Network (TTN), MQTT, Arduino MKR WAN 1310, HDC1080, Datenübertragung, Reichweitenermittlung, Feldversuch
- Quote paper
- Andrej Mironov (Author), 2023, Implementierung eines LoRaWAN-Netzwerkes zur Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit in Lagerhallen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1418112
