LoRaWAN®-teknologia hulevesien monitoroinnissa

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia, kuinka LoRaWAN®-teknologia ja ultraäänianturitekniikka soveltuvat hulevesien monitorointiin hulevesikaivoissa. Asiaa tarkasteltiin LoRa-radiosignaalin kuuluvuuden, akkupariston kestävyyden sekä anturitekniikan mittaustulosten luotettavuuden näkökulmasta.

Tämä opinnäytetyö on tehty osana laajempaan hanketta, Turun kaupunkivesien kokonaisvaltainen hallinta, ja se antaa tietoa sekä näkökulmia suunniteltaessa hulevesien automatisoitua monitorointia. Monitorointi on tärkeää, kun halutaan kehittää kaupunkien valmiuksia varautua kasvaviin sademääriin ja kehittää kokonaisvaltaista vesien hallintaa.

Selvityksessä rakennettiin LoRaWANia ja ultraäänietäisyysantureita hyödyntävä monitorointijärjestelmä Turun keskusta-alueelle, jonka avulla toimivuutta voitiin arvioida.

Tulokset osoittavat, että maanalaiset hulevesikaivot ovat haastava kohde radiosignaalin kuuluvuuden ja akkupariston kestävyyden kannalta, mutta hyviä tuloksia on mahdollista saada kiinnittämällä huomiota mittalaitteen antennin sijoitteluun. Ultraäänietäisyysantureilla saadut tulokset ovat rohkaisevia tekniikan soveltuvuudesta hulevesien mittaamiseen, mutta hulevesikaivojen rakenteista johtuvat virheelliset mittaustulokset ovat haaste, eivätkä kaikki hulevesikaivot sovellu tällä anturitekniikalla tehtäviin mittauksiin.

The purpose of this thesis was to investigate how LoRaWAN® technology and ultrasonic sensor technology are suited for stormwater monitoring in stormwater manholes. The study examined the coverage of the LoRa radio signal, the battery life, and the reliability of the sensor technology's measurement results.

This thesis was conducted as part of a broader project, Comprehensive Management of Urban Waters in Turku, and it provides information and perspectives for planning automated stormwater monitoring. Monitoring is important for developing cities' preparedness for increasing rainfall and improving comprehensive water management.

A monitoring system utilizing LoRaWAN and ultrasonic distance sensors was built in the Turku city center area to evaluate its functionality.

The results indicate that underground stormwater manholes are challenging for radio signal coverage and battery life, but good results can be achieved by paying attention to the placement of the measuring device's antenna. The results obtained with ultrasonic distance sensors are encouraging regarding the technology's suitability for stormwater measurement. However, erroneous measurement results caused by the structures of the stormwater manholes are a challenge, and not all stormwater manholes are suitable for measurements with this sensor technology.