Épületdiagnosztikai mérőpontok integrálása LoRaWAN segítségével

Az épületen belüli hőmérséklet és páratartalom ismerete nemcsak a fűtési-hűtési rendszerek vezérlésének és szabályozásának fontos paramétere, hanem a benne élők/dolgozók komfortérzetének biztosításához is elengedhetetlen, sőt az épületek állapotfelmérésekor is fontos információkkal szolgálhat. 

Az épületdiagnosztikáról röviden

Az épületdiagnosztika fogalmának számos meghatározása ismeretes. Ezt „saját használatra” ezúttal az alábbiak szerint értelmezzük: az épületdiagnosztika egy olyan – az épületfizikai szakterülethez tartozó – információszerzési eljárás, amelynek bemeneti adatai a rendszer vagy objektum tönkretétele nélkül, annak határfelületén történő mérésekből szerzett adatok, célja pedig a már meglévő problémák felderítése, illetve a jövőben adódók előrejelzése, és javaslattétel azok megoldására.  Míg régebben az épületdiagnosztika csak az épületek rekonstrukciója során, a tervezési-előkészítési szakaszban, a tényleges munkakezdés előtt kapott szerepet, addigra napjainkban a régi épületek szakmailag nyomon követhető és felügyelhető költséghatékony felújítását, rekonstrukcióját és korszerűsítését segíti. A tapasztalatokat összegezve azt mondhatjuk, hogy – többletköltségek árán ugyan, de – a megfelelően előkészített épületdiagnosztikai vizsgálatokkal és megvalósíthatósági elemzésekkel alátámasztott felújítási-helyreállítási projekt jelentősen kevesebb többletköltséget és egyéb erőforrás-ráfordítást követel a megvalósítási szakaszban, mint a kevésbé előkészített, de a költséghatékonyságot érvényesíteni kívánó társai. Egy épület esetében számos alkalommal (adásvétel, átépítés, felújítás, ráépítés, melléépítés, szerkezeti hiba gyanúja stb.) érdemes épületdiagnosztikai elemzést kérni, de témánk szempontjából a legfontosabb eset, ha a szóban forgó épület régebben, a helyiség-hőmérsékletek mérése és regisztrálása nélkül épült. Egy épületdiagnosztikai vizsgálat során számos jellemzőt válogatnak be a vizsgált tulajdonságok körébe, amelynek kötött lépései vannak:

• a rendelkezésre álló adatok beszerzése, 
• helyszíni állapotfelmérés, a szerkezet meghatározása,
• az erőtani követelmények felmérése, igazolása, 
• az eredmények kiértékelése, 
• az épület minősítése, kategorizálása. 

1. ábra  SPN hálózati megvalósítás

A tartalmi kötöttségek miatt, a téma szempontjából itt csak a legfontosabb vizsgálati pontokat említjük, amelyek a helyszíni állapotfelméréshez és a meglévő adatok összegyűjtéséhez köthetők:

• külső és belső környezeti tényezők vizsgálata (páratartalom, hőmérsékletek, vízvezetékek és csatornahálózatok állapotfelmérése, szerves és szervetlen anyagok jelenléte, hatása),
• a falak nedvességtartalmának mérése, megállapítása,
• szerkezetrészek nedvesedésének vizsgálata.

2. ábra  Kompakt belső hőmérő

Adatgyűjtés – akár saját hálózaton is

Az említett mérendő paraméterek közül ezúttal a páratartalom és a hőmérsékletek mérését és regisztrálását emeljük ki, amelyekből kiszámítható és figyelemmel kísérhető a harmatpont alakulása az egyes helyiségeken belül. A mérő-adatgyűjtő rendszer kiépítésénél azonban érdemes körültekintően megismerni a piacon található mérési megoldásokat és fontolóra venni a kiépítéshez szükséges járulékos költségek mértékét is. Számos alkalommal kihívást jelent egy épületen (iskola, irodaház stb.) belül a különböző helyiségekbe telepített mérők „összefűzése”, egyetlen rendszerbe integrálása. Kevés alkalommal engedhetjük meg magunknak, hogy akár száz méter(ek)ben mérhető kábeleket építsünk ki egy-egy adatgyűjtőhöz. Mivel a gyakorlatunkban igen jellemzőnek találtuk a szétszórtan elhelyezett, egy-két mérési pontot igénylő rendszereket, a továbbiakban ezek kiépítésével foglalkozunk.  A szenzorok és az adatgyűjtő összekapcsolására megoldást jelenthetnek a különböző vezetékmentes megoldások (WiFi, RF, stb.) az épületen belül, de mindenképp számolni kell az épület szerkezetéből és méretéből adódó, esetlegesen felmerülő kommunikációs nehézségekkel.Nehezebb kérdésnek tűnhet, ha épületegyüttesből – esetleg több különálló épületből – kell az adatokat egyetlen közös platformra gyűjteni. Ekkor már felmerülhet a nagy hatótávolságú, vezetékmentes kommunikációs csatornák (GPRS, mikrohullám stb.) alkalmazása vagy a helyi adatkoncentrátorok telepítése, de minden esetben többletráfordításként jelentkezik a bekerülési és üzemeltetési költség. Az ilyen – tipikusan kis adatforgalmú – mérőrendszerek kiépítésére számos megoldás született, többek között a LoRa kommunikációra alapuló rádiófrekvenciás modemek alkotta mérő-adatgyűjtő rendszer. Azonban sokszor fordul elő, hogy egy zárt kommunikációs hálózaton belül szeretnénk tartani az adatokat, amely a külvilág felőli illetéktelen hozzáférési kísérletek számára így elérhetetlen maradhat. Ennek az igénynek a kielégítésére született a SPN (Small Private Network) megoldás, amelyből – a korábban ismertetett LoRa hálózati felépítéstől eltérően – kimarad a Network Server (1. ábra), illetve az SPN Licenc segítségével a Gateway (GW) hálózati kiszolgálót is tartalmazó átjáróvá alakul át. Ezáltal előfizetési díj nélkül egy – akár 2000 db végpontig (berendezésig) bővíthető – saját hálózat hozható létre, ahol a GW nemcsak nyugtázásra képes, hanem optimalizálni tudja a berendezések adatsebességét, illetve tárolni tudja a végberendezések üzeneteinek vételi időpontját és RF paramétereit is. 

3. ábra  Kompakt külső hőmérő

Kompakt mérőtávadók az ATIM-tól

Akár a hagyományosnak tekinthető 868 MHz-es csatornára, akár a LoRa-ra alapozó mérőhálózat kialakítása mellett döntünk, a kitűzött feladatra eleve alkalmasak az ATIM cég kompakt RF-modemei, mivel hőmérséklet- és páratartalom-mérőérzékelővel vannak ellátva. Egy épület üzemeltetése, biztonsága és állapotfelmérése szempontjából elsődleges fontosságú lehet az esetleges vízbetörés detektálása. E célra jól alkalmazható a WaterLeak távadó, amely a kevésbé szem előtt lévő pincék, aknák, átemelők védelmét és felügyeletét hivatott biztosítani. Egy épület esetében egy későn észrevett vízbetörés jelentős nedvesedést, szerkezeti állapotromlást eredményezhet, amely könnyen megelőzhető egy távadó telepítésével. A belső hőmérséklet- és páratartalom-érzékelővel ellátott RF-modemek (2. ábra) óránként egyszeri üzenetküldéssel, karbantartási igény nélkül képesek mérési adataikat továbbítani két darab AA-elemet energiaforrásként felhasználva. Hiteles mérésre –20 °C…+55 °C közötti hőmérséklettartományban képesek. Adatátviteli sebességük a kommunikáció típusától függően széles tartományban mozog, hiszen ez a paraméter 1200 bit/s-tól 115 kbit/s-ig terjed a 868 MHz-en működő ACW/868-TH modellnél, míg a LoRa hálózaton át működő ACW/LW8-TH típussal 300 bit/s…10 kbit/s sebesség állítható be.  ACW/868-TH-O típusnévvel a 868MHz-es, ACW/LW8-TH-O típusnévvel pedig a LoRa hálózati kiépítésekhez is kínálnak külső hőmérséklet- és páratartalom-érzékelővel ellátott RF-modemeket, amelyek beltéri társaikéhoz hasonló üzemi paraméterekkel rendelkeznek, de IP 66 védettségű PVC burkolatuknak köszönhetően tökéletesen védettek a por ellen, és az erős vízsugárral szemben is ellenállóak (3. ábra). Az ATIM vízbetörés távadója IP 68 védettségi besorolású, öntött burkolatú RF-modem, amelynek tápellátását kettő darab AA elem biztosítja (4. ábra).

4. ábra  Vízbetörés távadó

A lokális 868 MHz-es hálózaton installálható ACW/868-WL és a LoRa kommunikációt megvalósító ACW/LW8-WL típusok kialakításából adódóan az elemek ugyan nem cserélhetők, de a vízbetörés távadók működési élettartama hosszúnak tekinthető, hiszen napi három üzenetküldéssel akár 5 évig is el tudják látni feladatukat. Az ATIM fejlesztőit dicséri, hogy a távadó üzembe helyezéséig a tápellátást biztosító elemeket egy mesterségesen – külső mágnes által – nyitva tartott relé védi, kizárva ezzel azok túl korai lemerülését.

Szerző: Dudás Anita – SB-Controls Kft.

SB-Controls Kft.

2038 Sóskút, Ipari Park 3508/64

Hrsz.Tel: +36 23 501 170

Fax: + 36 23 501 180

E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.

www.sb-controls.hu

www.saia-pcd.com

Még több SB-Controls