你将学习:
- LoRaWAN如何扩展现有BACnet系统，实现低成本的智能建筑管理。
- 同时利用BACnet和LoRaWAN的三种方法，
世界各地的建筑甚至整个校园都在进行前所未有的翻新和重新利用，以创造更健康、更高效和可持续的环境。随着系统的发展，它们也对建筑管理系统(BMS)提出了更大的要求，BMS处理从光、温度、空气、水到安全与服务的一切。
建筑自动化和控制(BAC)的全球标准通信协议是BACnet。与许多遗留系统一样，BACnet是硬连接的。因此，它的安装成本很高，覆盖范围很难扩大，而且更难添加功能，以符合正在出现的监测空气清洁、个人安全、房间使用和社交距离的建筑要求。然而，低功耗广域网(lpans)的广泛可用性通过结合BACnet和LoRaWAN技术提供了一种简单的方法来增强BMS功能。
管理的罗拉联盟在美国，LoRaWAN标准是领先的LPWAN协议，旨在将电池操作的“东西”无线连接到私人、地区、国家或全球公共网络的互联网。它解决了物联网(IoT)的关键需求，如双向通信、端到端安全性、移动性和本地化服务。
LoRa联盟成员包括亚马逊网络服务(Amazon Web Services)、思科(Cisco)、微软(Microsoft)、Orange和Semtech等技术领先企业，是最大的物联网生态系统的一部分。在智能建筑领域，Acklio、Setemi、Talkpool、Voytech和Wattsense等公司在部署LoRaWAN和BACnet方面处于领先地位。下面的内容揭示了他们是如何做到的。
理解LoRaWAN
LoRaWAN网络连接传感器、执行器和标签等设备，实现双向通信。LoRaWAN网络架构(图1)采用星型拓扑结构，网关在终端设备和中央网络服务器之间中继消息。网关通过标准的IP连接连接到网络服务器，充当一个透明桥，将射频包转换为IP包，反之亦然。
无线通信利用了LoRa的远程特性物理层，允许终端设备和一个或多个网关之间的单跳链路。所有模式都能实现双向通信。此外，它还支持多播寻址组，以便在诸如无线固件更新(FUOTA)或其他大规模分发消息等任务期间有效地利用频谱。
一个单一的LoRaWAN网关可以覆盖数万平方英尺，消除了部署多个接入点或其他无线网络选项中常见的网状点的需要。电力消耗非常低，允许电池供电的设备在没有服务的情况下运行长达10年。
LoRaWAN装置还具有良好的范围和传输性能。这使得它们可以无线部署在各种建筑中，以收集和分发数据。设备不连接固定的基础设施，所以它们很容易安装和迁移。通过密集的墙壁、电梯井或地下室进行通信是非常出色的。因此，与其他无线选项相比，使用的LoRaWAN网关要少得多，这也使得部署具有很高的成本效益。
使用LoRaWAN标准的设备通过LoRaWAN联盟的LoRaWAN认证计划进行认证，以确保它们提供预期的性能，并与任何其他LoRaWAN基础设施完全互操作。目前，全球有数亿台设备部署在LoRaWAN网络中。
LoRaWAN扩展BACnet能力
LoRaWAN以耗电少、覆盖面积大而闻名，比如整个城市、大型农场甚至野生动物园。然而，由于它能够穿透厚墙，穿透混凝土和金属，它非常适合BMS的使用情况。
在帮助建筑操作数字化方面，LoRaWAN既不是BACnet的替代品，也不是它的替代品。相反，LoRaWAN扩展了BACnet的能力。当与LoRaWAN一起使用时，BACnet仍然指定数字化BMS中启用的功能，例如，可接受的输入和输出;网络;数据生成和存储;以及管理暖通空调、电梯、电梯、消防安全和照明系统等的协议(图2)．
已经确定了三种方法，将LoRaWAN的灵活性与BACnet的基础设施结合起来。选择一种方法取决于多种考虑因素，比如要添加的特定功能、可伸缩性的需求以及安全性的重要性等等。
“BACnet over LoRaWAN”或回程是第一种方法。LoRaWAN作为控制应用程序的数据通道。它非常容易实现，因为不需要对BACnet协议、网络或支持BACnet的设备和管理系统进行更改。
第二种方法是将LoRaWAN作为一个互补的网络部署，专注于与BMS的集成。物联网设备的读数通过应用程序接口呈现给BMS，因此LoRaWAN数据和传感器似乎是BACnet系统的一部分。
最后，第三种方法不是在建筑和控制层面集成LoRaWAN和BACnet，而是使用两种技术结合在分析引擎中的数据流。
下面将对每种方法进行更深入的分析。
在LoRaWAN BACnet
使用两种方法来部署回程选项。两者都使用标准的BACnet传感器和执行器，并配备了兼容的调制解调器，从而实现远程无线连接。
第一种方法涉及到使现有的BACnet设备通过LoRaWAN使用BACnet over IP进行通信。静态上下文头压缩(SCHC)固件可以直接添加到BACnet设备或通过外部桥接设备提供。请注意，互联网工程任务组刚刚发布了一组新的标准，规范了SCHC如何将现有的基于ip的协议适应于LPWAN网络，确保多种技术的互操作性，包括LoRaWAN。
第二种方法是通过SCHC将LoRaWAN桥接添加到BACnet/IP路由器，而不是在设备级别上。该路由器将管理传感器数据，并通过LoRaWAN与BMS通信。所有网络元素都以本地BACnet设备的形式出现，但可以以比BACnet低得多的基础设施成本部署。
互补网络和BMS集成
在互补网络中，LoRaWAN网络独立于核心BACnet基础设施。然后LoRaWAN网络通过一个虚拟的BACnet服务器向BMS提供数据，使任何LoRaWAN设备看起来都是BACnet设备。
由于LoRaWAN设备易于部署，而且它们不需要连接到建筑物的电气系统，新的传感器可以添加到BACnet系统无法使用的位置。这消除了昂贵的改造需求，因为BMS将LoRaWAN设备的数据感知为BACnet。
云集成
第三种方法是安装一个完全独立于BMS和BACnet系统的LoRaWAN网络。在分析层提供集成，利用来自所有来源的数据。
结论
尽管设施管理团队多年来一直在探索智能建筑应用，但COVID-19的到来以及安全地将员工和客户带回办公室的愿望，正在推动物联网技术的迅速采用。利用LoRaWAN和BACnet允许设施以更低的成本扩展、重新配置和增强复杂的构建环境，但具有更大的功能。使用新技术扩展传统的BMS系统将以一种前所未有的方式加速向健康、可持续建筑的过渡。
了解更多
对于想要了解更多关于LoRaWAN标准、生态系统和资源的开发者来说，LoRa Alliance网站是一个很好的起点。的“建筑”部分提供特定于构建自动化和控制的用例、白皮书Beplay信誉和网络研讨会。你也可以在开发人员页面．
确认
非常感谢为本文做出贡献的LoRa Alliance智能建筑工作组成员。
