Das richtige LoRaWAN-Gateway für Indoor-Mitarbeiterausweise und SOS-Sicherheitssysteme auswählen
Bei der Auswahl eines Gateways für die Indoor-Personenortung reicht es nicht aus, nur die angegebene Funkreichweite, die Anzahl der Kanäle oder den Gerätepreis zu vergleichen. Das LoRaWAN-Gateway ist die Kommunikationsbrücke zwischen den Ortungsausweisen und der Managementplattform. Modell, regionaler Frequenzplan, Installationsposition, Backhaul-Verbindung und Redundanzkonzept beeinflussen unmittelbar die Übertragung der Positionsdaten, die Zustellung von SOS-Alarmen und die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.
In Fabriken, Lagerhallen, Krankenhäusern, Bergwerken, Chemiebetrieben und mehrstöckigen Gebäuden können Wände, Maschinen, Metallregale und Stahlbetondecken die Funkausbreitung erheblich verändern. Ein Gateway, das in einem offenen Büro gute Ergebnisse erzielt, bietet in einem Industriegebäude nicht zwangsläufig die gleiche Abdeckung.
Die erforderliche Gateway-Anzahl darf deshalb nicht nur anhand der Gebäudefläche berechnet werden. Ein zuverlässiges Projekt beginnt mit der Analyse des vollständigen Indoor-Personenortungssystems. Anschließend folgen Funkplanung und Praxistests unter realen Betriebsbedingungen.
Bestandteile eines Indoor-Personenortungssystems
Eine typische Lösung zur Ortung und Sicherheit von Mitarbeitern kann aus folgenden Komponenten bestehen:
LoRaWAN-Ortungsausweise für Mitarbeiter
BLE-Beacons oder eine andere Indoor-Ortungsinfrastruktur
Indoor- oder Outdoor-LoRaWAN-Gateways
LoRaWAN-Netzwerkserver
Cloudbasierter oder lokal bereitgestellter Anwendungsserver
Digitale Gebäude- und Etagenpläne
Web-, Android- und iOS-Anwendungen
SOS-, Geofence- und Statusalarme
APIs für Zugangskontrolle, Zeiterfassung, EHS oder Einsatzplanung
Jede Komponente erfüllt eine andere Aufgabe. BLE-Beacons helfen bei der Identifizierung eines Raums, Flurs, Stockwerks oder Arbeitsbereichs. Der Mitarbeiterausweis scannt die Kennungen benachbarter Beacons und kombiniert sie mit der Mitarbeiter-ID, dem Batteriestand, dem Bewegungsstatus und sicherheitsrelevanten Ereignissen.
Anschließend überträgt der Ausweis die gesammelten Daten über LoRaWAN. Das Gateway empfängt die Funkpakete und leitet sie über Ethernet, Wi-Fi oder 4G an den Netzwerkserver weiter. Die lora8-Plattform verarbeitet die Informationen und zeigt den zuletzt erkannten Bereich, den Bewegungsverlauf und den Sicherheitsstatus des Mitarbeiters an.
Ein LoRaWAN-Gateway ist nicht die eigentliche Indoor-Positionsquelle
Ein häufiger Fehler bei der Beschaffung besteht darin, das LoRaWAN-Gateway als Gerät zu betrachten, das die Position eines Mitarbeiters im Gebäude direkt berechnet. In den meisten kombinierten BLE- und LoRaWAN-Lösungen stellt das Gateway den Kommunikationskanal bereit, bestimmt aber nicht selbstständig die Position auf Raumebene.
Die Genauigkeit der Indoor-Ortung hängt hauptsächlich von folgenden Faktoren ab:
Im Ausweis verwendete Ortungstechnologie
Position und Dichte der BLE-Beacons
Regeln zum Scannen und Filtern der Signale
Gebäude- und Etagenkennungen
Ortungsalgorithmus
Kalibrierung der digitalen Karte
Wandmaterialien und Raumaufteilung
Funkstörungen am Standort
Gefordertes Aktualisierungsintervall
Ein LoRaWAN-Indoor-Ortungsausweis kann nahe gelegene BLE-Beacons identifizieren und das Ergebnis über ein LoRaWAN-Gateway übertragen. Beacon-Planung und Gateway-Planung müssen daher getrennt durchgeführt und anschließend als integriertes System geprüft werden.
Sechs Faktoren für die Auswahl eines Gateways
1. Gebäudestruktur und Funkhindernisse
Stahlbetonwände, Brandschutztüren, Aufzüge, Treppenhäuser, Rohrleitungen, Metallmaschinen, Hochregallager und eingelagerte Waren können Funksignale abschwächen oder reflektieren.
Unterirdische Räume und geschlossene Produktionsbereiche können eine vergleichsweise kleine Fläche besitzen und wegen dicker Wände oder zahlreicher Metallanlagen trotzdem zusätzliche Gateways benötigen.
Das Projektteam sollte folgende Bereiche markieren:
Dicke Wände und Brandschutztrennungen
Aufzugsschächte und Lüftungskanäle
Metallverarbeitungsbereiche
Lagerzonen mit hoher Regaldichte
Elektro- und Technikräume
Keller und unterirdische Korridore
Gefährliche Arbeitsbereiche
Notausgänge und Sammelplätze
Das Ziel der Gateway-Positionierung ist eine zuverlässige Verbindung in den wichtigen Arbeitsbereichen und nicht lediglich ein möglichst großer theoretischer Abdeckungsradius.
2. Stockwerke und vertikale Abdeckung
Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass ein auf einer mittleren Etage installiertes Gateway automatisch das gesamte Gebäude versorgt. Stahlbetondecken können erhebliche Verluste zwischen den Etagen verursachen. Aufzugsschächte können zusätzlich zu unregelmäßiger Funkausbreitung führen.
Jede Etage sollte separat geprüft werden. Bei sicherheitskritischen Projekten ist die Installation unabhängiger Gateways auf den wichtigsten Etagen üblicherweise zuverlässiger als die vertikale Durchdringung mehrerer Decken durch ein einzelnes Gerät.
Wenn sich Mitarbeiter regelmäßig zwischen verschiedenen Gebäuden und Etagen bewegen, müssen Gebäude- und Etagenkennungen in der Plattform korrekt eingerichtet werden. Dadurch wird verhindert, dass eine Person wegen ähnlicher BLE-Signale in unterschiedlichen Bereichen auf der falschen Etage angezeigt wird.
3. Anzahl der Ausweise und Übertragungsintervall
Der Kunde muss bestimmen, wie viele Ausweise gleichzeitig betrieben werden und in welchem Intervall sie Daten übertragen. Ein System mit 50 Ausweisen, die alle paar Minuten melden, erzeugt eine andere Netzlast als ein Projekt mit mehreren Tausend häufig sendenden Geräten.
SOS-Ereignisse, Sturzalarme und Evakuierungen können dazu führen, dass viele Ausweise innerhalb kurzer Zeit Daten übertragen. Die Planung muss deshalb sowohl den normalen Betrieb als auch Spitzenlasten berücksichtigen.
Die Unterstützung einer großen Anzahl von Netzwerkknoten garantiert nicht in jedem Projekt die gleiche Leistung. Paketgröße, Spreading Factor, Übertragungsintervall, Wiederholungen und Funkstörungen beeinflussen die praktisch nutzbare Kapazität.
4. Regionaler LoRaWAN-Frequenzplan
Personalausweise, Gateways und Netzwerkserver müssen kompatible regionale Parameter verwenden. Zu den verbreiteten Frequenzplänen gehören:
CN470
EU868
IN865
RU864
US915
AU915
KR920
AS923-1, AS923-2, AS923-3 und AS923-4
Ein Gerät im Bereich von 915 MHz ist nicht automatisch für jeden Markt geeignet, der eine Frequenz in diesem Bereich verwendet. US915 und AU915 nutzen unterschiedliche Kanalpläne. AS923 ist ebenfalls in mehrere regionale Varianten unterteilt.
Gateway-Frequenz, Endgerätefrequenz, Kanalmaske und Netzwerkserver-Konfiguration müssen übereinstimmen. Der Kunde sollte das Zielland vor der Bestellung der Hardware und vor der Entwicklung kundenspezifischer Firmware bestätigen.
5. Backhaul-Verbindung zum Server
Nach dem Empfang der LoRaWAN-Pakete muss das Gateway die Daten über ein IP-Netzwerk an den Server übertragen. Häufig verwendete Backhaul-Optionen sind Ethernet, Wi-Fi und 4G.
Ethernet ist normalerweise die bevorzugte Lösung für eine dauerhafte Indoor-Installation, wenn ein stabiles Kabelnetz verfügbar ist. PoE ermöglicht die Übertragung von Daten und Strom über dasselbe Kabel und erleichtert dadurch die Montage an Wand oder Decke.
Wi-Fi eignet sich für Büros, Demonstrationen und vorübergehende Testinstallationen. Die Zuverlässigkeit hängt jedoch von der lokalen Infrastruktur ab. Änderungen an Kennwörtern, Zugangspunkten oder Firewall-Regeln können die Verbindung unterbrechen.
4G ist für Baustellen, eigenständige Lagerhäuser, abgelegene Gebäude und Standorte ohne Festnetzanschluss geeignet. Wenn eine besonders zuverlässige Alarmübertragung erforderlich ist, kann 4G außerdem als redundanter Übertragungsweg eingesetzt werden.
Die Plattform sollte den Gateway-Status dauerhaft überwachen und eine Warnung erzeugen, sobald das Gerät oder seine Serververbindung nicht mehr verfügbar ist.
6. Stromversorgung und automatische Wiederherstellung
Die Verfügbarkeit eines Gateways hängt sowohl vom Netzwerk als auch von der Stromversorgung ab. Bei der Planung ist zu prüfen, ob an jedem vorgesehenen Standort Netzstrom, PoE oder eine andere zuverlässige Energiequelle vorhanden ist.
Krankenhäuser, Bergwerke, Chemiebetriebe und andere sicherheitskritische Standorte können eine USV benötigen. Nach einem Strom- oder Netzwerkausfall sollte das Gateway automatisch neu starten und die Verbindung wiederherstellen, ohne dass regelmäßig ein Techniker vor Ort eingreifen muss.
Auswahl zwischen UG63, UG56 und UG67
UG63 für kleine Indoor-Projekte und Pilotversuche
Das kompakte Milesight UG63 Indoor-LoRaWAN-Gateway eignet sich für Büros, Labore, Geschäfte, kleine Werkstätten, Demonstrationssysteme und erste Machbarkeitsprüfungen.
Die kompakte Bauform ist vorteilhaft, wenn Installationsraum und Anfangskosten begrenzt werden müssen. Vor einer größeren Bereitstellung kann das UG63 außerdem zur Überprüfung der Badge-Kommunikation, der Frequenzparameter und der Plattformintegration verwendet werden.
Es sollte jedoch nicht angenommen werden, dass ein einziges kompaktes Gateway sämtliche Räume eines komplexen Industriegebäudes abdeckt. Eine Prüfung am tatsächlichen Standort bleibt erforderlich.
UG56 für die industrielle Indoor-Personenortung
Das Milesight UG56 Industrie-LoRaWAN-Gateway kann in Fabriken, Lagerhallen, Krankenhäusern, Schulen, Bürogebäuden und mehrstöckigen Personensicherheitssystemen eingesetzt werden.
Es unterstützt Ethernet, Wi-Fi, optionales 4G und PoE. Dadurch bietet es flexible Verbindungsmöglichkeiten, wenn verschiedene Gebäude über unterschiedliche Netzwerkinfrastrukturen verfügen. Die Desktop-, Wand- und DIN-Schienenmontage eignet sich ebenfalls für Leitstände und Industriegehäuse.
Bei wichtigen Indoor-Projekten können mehrere UG56 entsprechend den Etagen, Produktionszonen und Funkhindernissen verteilt werden.
UG67 für Außenbereiche und kombinierte Abdeckung
Das Milesight UG67 Outdoor-LoRaWAN-Gateway besitzt ein Gehäuse mit IP67-Schutz. Es eignet sich für Fabrikhöfe, Industrieparks, Baustellen und Projekte, bei denen sich Mitarbeiter zwischen Innen- und Außenbereichen bewegen.
Die Montage eines Outdoor-Gateways in geeigneter Höhe kann die Abdeckung auf offenen Flächen verbessern. Dennoch sollte nicht erwartet werden, dass ein Außengerät sämtliche Innenwände, Keller und Technikräume durchdringt. Ein kombiniertes Projekt kann im Außenbereich ein UG67 und innerhalb der Gebäude mehrere UG56 oder UG63 verwenden.
Planung der Gateway-Standorte
Die Standortplanung sollte mit den Gebäudezeichnungen beginnen und nicht mit dem Kauf der Geräte. Der Kunde sollte folgende Elemente kennzeichnen:
Gebäudegrenzen und Etagen
Wichtige Arbeitsbereiche
Gefahren- und Sperrzonen
Flure und Treppenhäuser
Keller und Technikräume
Ladebereiche und Außenflächen
Notausgänge
Evakuierungs- und Sammelpunkte
Verfügbare Ethernet- und PoE-Anschlüsse
Standorte mit stabiler Stromversorgung
Bereiche mit zuverlässigem 4G-Empfang
Gateways sollten normalerweise oberhalb wichtiger Hindernisse und außerhalb geschlossener Metallgehäuse installiert werden. Antennenausrichtung, Kabelverluste und mögliche Störquellen in der Umgebung sind ebenfalls zu prüfen.
Alle Gateways in einem leicht zugänglichen IT-Raum zu installieren, vereinfacht zwar die Wartung, bietet aber nicht zwangsläufig die beste Funkabdeckung. Kommunikationsqualität und technischer Zugang müssen gemeinsam berücksichtigt werden.
SOS-Zuverlässigkeit und redundante Abdeckung
Eine gewöhnliche Positionsmeldung und ein Notruf besitzen nicht die gleiche betriebliche Bedeutung. Der Verlust einer regelmäßigen Positionsmeldung kann lediglich die Aktualisierung der Karte verzögern. Ein nicht zugestellter SOS-Alarm kann dagegen die Notfallreaktion beeinträchtigen.
Der LoRaWAN-Sicherheitsausweis mit SOS-Taste muss in allen wichtigen Arbeitsbereichen geprüft werden. Dazu gehören abgeschiedene Räume, Treppenhäuser, Keller, Maschinenzonen und Notfallsammelplätze.
Kritische Bereiche können mit überlappender Abdeckung geplant werden, sodass dieselbe Nachricht von mehreren Gateways empfangen werden kann. Zusätzlich sind folgende Funktionen zu testen:
Wiederholte SOS-Übertragung
Bestätigung des Alarmempfangs
Eskalation an Vorgesetzte
Akustische und optische Warnungen
Benachrichtigungen in der mobilen App
Alarm bei Gateway-Ausfall
Unterbrechung von Server und Internet
Alarmprotokoll und Reaktionszeit
Redundanz sollte auf Grundlage der tatsächlichen Sicherheitsanforderungen bereits vor der Installation geplant und nicht erst nach auftretenden Kommunikationsproblemen ergänzt werden.
Feldtests vor der Serienbereitstellung
Vor dem Kauf großer Mengen an Gateways und Ausweisen muss ein Feldtest durchgeführt werden. Die Prüfung darf sich nicht auf ein leeres Gebäude beschränken, da sich die Funkbedingungen unter folgenden Umständen verändern können:
Produktionsmaschinen sind in Betrieb
Brandschutztüren sind geschlossen
Lagerregale sind vollständig beladen
Fahrzeuge fahren in die Ladebereiche
Viele Mitarbeiter tragen gleichzeitig ihre Ausweise
Aufzüge sind in Bewegung
Das Wi-Fi-Netz ist stark ausgelastet
Produktionslinien verursachen elektromagnetische Störungen
Der Pilotbetrieb sollte normale Positionsmeldungen, SOS-Alarme, Warnungen bei niedrigem Batteriestand, Offline-Meldungen, gleichzeitige Übertragungen und die Wiederherstellung der Backhaul-Verbindung testen.
Das Projektteam sollte Gateway-Modell, Installationshöhe, Testposition, RSSI, SNR, Paketempfang und Zustellzeit der Alarme dokumentieren. Anschließend können Anzahl und Position der Gateways vor der Serieninstallation angepasst werden.
Integrierte Lösung von Jinshengchang
Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. bietet LoRaWAN-Mitarbeiterausweise, BLE-Beacons, Indoor- und Outdoor-Gateways, Netzwerkintegration und die selbst entwickelte IoT-Plattform lora8.
Mit 13 Jahren Erfahrung in GPS, LoRa, IoT-Hardware, Firmware und Positionierungsplattformen kann Jinshengchang folgende Leistungen anbieten:
Entwicklung von LoRaWAN-Mitarbeiterausweisen
Anpassung der SOS-Taste und Alarmabläufe
Integration von BLE, GNSS, Wi-Fi und LoRa
Entwicklung von Leiterplatten und Gehäusen
Anpassung an regionale Frequenzpläne
Kundenspezifische Firmware und Protokolle
Android- und iOS-Anwendungen
Mehrsprachige White-Label-Plattformen
API-, SDK- und Webhook-Integration
Cloud- oder private Serverbereitstellung
Gateway-Auswahl und Abdeckungsplanung
Mustertests und Serienproduktion
Für eine genaue Planung und ein belastbares Angebot sollte der Kunde das Zielland, die Gebäudepläne, die Anzahl der Etagen, die Mitarbeiterzahl, die erforderliche Ortungsgenauigkeit, das Übertragungsintervall, den SOS-Ablauf, die verfügbaren Backhaul-Netze und die Integrationsanforderungen bereitstellen.
Kontakt: Wang Tao / Frau Hu
Telefon und WhatsApp: +86 13480881974 / +86 17722420256
E-Mail: jietainana@gmail.com