Jste zde

LPWAN pro sledování zásilek v logistice

Antonín Vojáček, 30. Srpen 2020 - 19:49

Moderní sledovací jednotky v logistice již nejsou odkázány jen na el. spotřebu náročnou mobilní GSM síť, ale využívají i nízkopříkonový přenos LPWAN. Takový kompletně bezdrátový Tracker s LoRa či SigFox komunikací, GPS lokací a senzory pohybu, nárazu či teploty je schopný pracovat na jednu baterii mnoho měsíců nebo i celé roky.

Moderní IoT technologie bezdrátové nízkopříkonové komunikace, souhrnně označované jako LPWAN (z anglického Low Power Wide Area Network), ale běžně zastupované standardy LoRa nebo Sigfox, představují nejen široké možnosti automatizace a komunikace domácností, domů a kanceláří tzv. chytrými spotřebiči (obecně označovanými jako IoT), ale také například v oblasti logistiky. Jimi vybavené jednotky totiž díky jejich malému elektrickému příkonu jsou ideální pro různé dlouhodobě mobilní měřící a sledovací jednotky, které musí být zcela bezdrátové, a kde je z praktického pohledu nutné vyloučit časté nabíjení nebo výměnu baterií. Jednou takovou aplikací jsou i sledovací jednotky pro kontrolu pohybu, manipulace i přepravních podmínek.

Tracker = LPWAN + GPS + senzory

Všechny komunikační technologie LPWAN spojuje je jejich velmi nízká energetická náročnost, tedy nízká elektrická spotřeba jejich vysílání a příjmu dat, a přitom vysoký přenosový dosah až 15 či dokonce 20 km k nejbližší tzv. LPWAN bráně (např. LoRa nebo SigFox základnové síťové stanici).

Systém je založen na málo častém vysílání malých datových zpráv pomocí frekvenčně úzkopásmového rádiového signály s malým vysílacím výkonem pouze několika stovek mW. Například technologie SigFox využívá k přenosu tzv. UNB (Ultra Narrow Band) pásmo pro vysílání jen krátkého pulsu dat s vysílacím výkonem omezeným na 100 mW a modulací pracující s frekvenci 200kHz ve frekvenčním pásmu 868 MHz. Každá vysílaná zpráva je přenášena rychlostí 100 nebo 600 bitů/s.

Toto řešení tak zajišťuje dlouhý dosah a velkou odolnost proti rušení. Hlavní výhodou však již zmíněná velmi nízká el. spotřeba, zvláště při odesílání dat s periodou jen několik desítek minut či hodin. Komunikační jednotku tak lze velmi snadno realizovat jako kompletně samostatnou "bezdrátovou krabičku", kterou lze velmi snadno doplnit o další funkce, jakými například mohou být měřící senzory nebo GPS lokátor.

A tak vzniká sofistikovaný sledovací modul, tzv. Tracker, který je celý napájený jen z vnitřní malé baterie a může být odolně zapouzdřený modul s krytím IP67, případně i lepším. Lze jej pak snadno umístit vně nebo případně i do přepravovaného objektu a tak prakticky on-line během přepravy získávat průběžné informace o aktuální pozici balíčku dle GPS souřadnic. A nejen to. Pokud do jednotky integrujeme 3D akcelerometr a senzory teploty a vlhkosti, pak lze velmi efektivně průběžně kontrolovat i přepravní podmínky. Lze hlídat nejen překročení kritických teplot nebo namočení zásilky, ale i otřesy, pády či správné natočení balíku či bedny tam, kde z povahy předmětu je nutné jej například trvale držet ve vzpřímené poloze. Navíc 3D akcelerometr obvykle i detekuje, zda se předmět (resp. Tracker) pohybuje či nikoliv a pokud se nehýbe, zbytečně se neplýtvá energií pro provoz GPS modulu zjištění souřadnic i vysílání hodnot. Přispívá tak ke zvýšení životnosti baterie. Prostě pokud se hlídaný předmět nehýbe, el. spotřeba je jen nepatrná.

Takové kombinované sledovací zařízení, ať již pracuje s komunikační technologií SigFox, LoRa či jinou plošně zavedenou LPWAN, může jen na jednu vloženou baterii či jedno nabití akumulátoru fungovat několik měsíců či dokonce i několik let a to včetně funkce GPS modulu či zmíněných měřících senzorů (dle vysílacích podmínek, četnosti měření a odesílání dat). Výrobci někdy uvádějí životnost baterie až 10 let, pokud budou data vyslaná jen 1x za den.

U časově náročných / dlouhodobých přeprav tak zcela odpadá starost o to, zda se energie v baterii náhodou během přepravy nedojde, jak se to může snadno stát u doposud využívaných GSM trackerů, využívající na spotřebu dost náročnou klasickou mobilní telekomunikační síť. Nutnost častého nabíjené Vašeho mobilního telefonu to jen potvrzuje.

K čemu je to dobré?

V mnoha případech se přepravují velmi křehké, snadno teplotou a vlhkostí poškoditelné nebo snadno vytékající látky, u kterých je dobré mít zajištěnou kontrolu, že potřebné podmínky přepravy byly dodrženy. Nebo někdy je potřeba jen mít "psychologickou páku" na přepravce, aby se k zásilce opravdu správně a obezřetně choval. Každý, kdo někdy delší dobu zajišťoval příjem a odesílání zásilek po Evropě či dokonce po celém světě (ať již strojů, komponent, náhradních dílů, materiálu či spotřebního zboží), jistě víc svoje o praktikách mnoha přepravců.

A nemusí jít nutně jen o drahé zboží. Někdy se odesílá i jen součástka "za pár EURO", ale může jít o velmi urgentní dodávku dílu, na kterém může stát například celá vysokokapacitní výrobní linka a tedy finanční ztráty z nefunkční linky mohou být i mnohamiliónové. Pak jde o to mít možnost sledovat zásilky v průběhu její přepravy nezávisle na systému přepravce a mít tak možnost již v průběhu přepravy působením na přepravce kvalitu dopravy ovlivňovat.

Například lze zmíněným akcelerometrem sledovat, zda nebyly překročeny limit nárazů zásilky, tedy zda někomu například neupadla z rukou či z vysokozdvižného vozíku a tedy zda může hrozit dodání již poškozené / nefunkčního předmětu. Jistě mi dá každý za pravdu, že je lépe případně zachytit poškozenou zásilku ještě u přepravce než nenechat nemilé "překvapení" až na konečném příjemci.

Jednoduše řečeno, ve velkém množství případů, zejména v průmyslu, je výhodnější vynaložit náklady na sledovací tracker jednotku, zvláště když je možné její vícenásobné použití. Ještě markantnější to může být u tzv. vratných obalů, tedy speciálních přepravních obalů, které příjemce po vybalení zboží opět vrací dodavateli zboží.

Například může jít o skládací kovové bedny typu GoodPack, kde plně zapouzdřený Tracker může být trvale upevněn na vnější straně bedny a jen jednu za čas (např. jednou x let), kdy jednotka bude hlásit nízký stav baterie, ji vyměnit (buď celou jednotku nebo jen baterii).

Závěr

LPWAN sledovače pohybu (Trackers), ať již postavené na komunikační technologie SigFox, LoRa nebo jiné LPWAN, umožňují dlouhodobě sledovat nejen pohyb na základě zasílání GPS souřadnic, ale i měřit svými integrovanými senzory manipulaci, nárazy či okolní podmínky. Proti GSM sledovacím modulům je zde měření a zasílání informace o poloze omezeno na pouze několik zpráv za den (v nejlepším případě několikrát za hodinu) a tedy nejsou určeny pro rychlé a přesné trasování polohy, ale jen pro průběžnou kontrolu polohy. Výborně se tak hodí pro oblast logistiky / přepravy na velké vzdálenosti nebo dlouhodobé monitorování polohy uskladnění, kde to zcela postačuje. Využije se tak zde velmi nízká spotřeba energie a tedy možnost dlouhodobého napájení jen na jednu baterii.