Off grid-tekniikkaa hyödyntävä tukiasema
Tarve verkon kattavuutta kausiluontoisesti laajentavalle tukiasemalle syntyi Mapitare Oy:n arjessa, jossa yrittäjä tunnisti verkon heikon kuuluvuuden syrjäisillä alueilla olevan merkittävä haaste monille toimijoille, kuten poronomistajille ja matkailualan yrityksille. TEQU:n monialainen tiimi kehitti ratkaisuksi tähän ongelmaan LoRaWAN-salkun.

LoRaWAN-salkku on liikuteltava, kausiluontoisesti maastoon sijoitettava tukiasema, jonka avulla saadaan merkittävä parannus LoRaWAN-verkon kattavuuteen katvealueilla. LoRaWAN-salkku on suunniteltu erityisesti sesonkiluontoiseen off-grid-käyttöön, mikä tekee siitä erinomaisen ratkaisun esimerkiksi poronhoitoalueille ja syrjäisille matkailukohteille, joissa luotettava yhteys on kriittistä toiminnan kannalta.

Prototyypin muotoilu
LoRaWAN-salkun suunnittelun ja materiaalivalintojen tavoitteena oli kehittää kestävä ja robusti ratkaisu, jossa tekniikka on suojassa pohjoisen haastavilta sääolosuhteilta niin kuljetuksen kuin käytönkin aikana. Lisäksi muotoilussa kiinnitettiin erityistä huomiota salkun kustannustehokkaaseen valmistukseen ja käytettävytteen.

LoRaWAN-salkun valmistusmateriaaleiksi valittiin standardi alumiiniprofiili ja seinämiksi säänkestavä muovilevy (PP). Materiaalivalintoja ohjasi lähtökohta suojata ratkaisun tekniikkaa ja siten taata sen toimintavarmuus. Salkku on viimeistelty profiiliin sopivilla saranoilla ja kahvaratkaisuilla sen liikuttelun ja asennuksen helpottamiseksi.
Salkun kansimekanismi on suunniteltu kaksiosaiseksi siten, että ylempään kannen osaan on integroitu kaksi aurinkopaneelia, jotka voidaan avata ja suunnata optimaaliseen ilmansuuntaan aurinkoenergian hyödyntämiseksi. Kannen alempi osa suojaa elektroniikkaa kosteudelta ja sen avaaminen on tarpeen ainoastaan huollon yhteydessä.
Tekninen toteutus
Prototyypin tekniikan pääkomponentti on LoRaWAN-tukiasema, joka tarjoaa alueelle LoRaWAN-verkon. Tukiasema voidaan liittää kaupalliseen LoRaWAN-palveluun, esimerkiksi Digitan-portaaliin, johon tämä salkku on prototyypin testausvaiheessa liitetty. Vaihtoehtoisesti tukiasema voi toimia itsenäisesti yksityisenä tukiasemana. Tukiaseman vastaanottamat LoRaWAN-verkon viestit siirretään ulkoiseen palveluun 4G-mobiilidatayhteydellä.

Tukiaseman yhteyteen on rakennettu aurinkosähköjärjestelmä, joka tuottaa järjestelmälle sen tarvitseman käyttösähkön. Aurinkosähköjärjestelmä koostuu kahdesta 60 W aurinkopaneelista, lataussäätimestä, akkulaturista sekä 80 Ah lyijyakusta. Laskennallisesti järjestelmä voi toimia itsenäisesti ilman yhtään aurinkosähköä n. 3 viikkoa.
Tukiasema sisältää Node-RED-ohjelmointiympäristön, johon on ohjelmoitu tiedonkeruusovellus, joka kerää järjestelmän toiminnasta reaaliajassa mittausdataa. Prototyyppivaiheessa kerättävää dataa ovat mm. aurinkopaneelien tuotanto, järjestelmän sähkönkulutus, akun jännite ja lämpötila sekä järjestelmän suojakotelon lämpötila.
Koko prototyypin järjestelmä on koteloitu erilliseen suojakoteloon. Kotelon seinämässä on läpivienti- ja liitinpaneeli, johon kytketään ulkoiset lisälaitteet, kytkimet ja antennit. Liitinpaneeliin on lisäksi johdettu valokuitujen avulla järjestelmän tilaa indikoivat LED-valot. Liitinpaneelin liitännät mahdollistavat mm. akun lataamisen verkkosähköllä tai virran ottamisen järjestelmän akusta muuhun käyttöön.
Prototyypin järjestelmän toimintaa voi tarkastella erillisen web-sivuston kautta. Sivustolla voi mm. seurata kuvaajista, kuinka paljon aurinkosähköjärjestelmä tuottaa sähköä ja miten kotelon ja akun lämpötilat vaihtelevat eri aikoina. LoRaWAN-toiminnallisuutta voidaan tarkastella Digitan LoRaWAN-portaalissa, josta näkee mm. välitettyjen LoRaWAN-viestien lukumäärän ja lähetystehot.
Making of LoraWan-salkku






LoRaWAN-salkku toteutettiin osana Lapin ammattikorkeakoulun TEQU Hub -hanketta. TEQU Hub on julkinen kehityshanke, jonka tavoitteena on inspiroida lappilaisia yrityksiä kehittämään toimintaansa digitaalisuuden ja kestävän kehityksen teemoissa. Hanke toteutetaan Lapin liiton myöntämällä EAKR- ja valtion rahoituksella.

