LoRaWANセンサーガイド

事業を展開する業界に関わらず、モノのインターネット（IoT）技術を導入することで、投資収益率を高めることができます。IoTネットワークの重要な要素は、エンドデバイス、つまりセンサーです。  

LoRaWANセンサーは何に使用されますか？

センサーは、温度、湿度、CO2濃度、在室状況、動き、位置など、さまざまなパラメータを測定できます。スマートシティ、スマートビルディング、農業、工業地帯、ヘルスケア、資産追跡、ホスピタリティ、スマートメータリングなど、多くのIoT（モノのインターネット）アプリケーションで使用されています。収集されたデータは、さまざまなシステムやプロセスに関する洞察を得るために分析されます。以下の表は、さまざまな業界で一般的に使用されているセンサーの種類をまとめたものです。

業種	センサーの種類
スマートシティ	温度モニター  CO2モニター  光センサー  漏れ検知器  湿度センサー
スマートビル	CO2モニター  光センサー  漏れ検知器  湿度センサー  モーションセンサー  脈拍測定センサー
農業	土壌水分モニター  土壌温度モニター  周囲湿度センサー  周囲温度センサー  光センサー
産業用	ウェアラブルトラッカー  屋内資産追跡装置  屋外資産追跡装置
健康	心拍数モニター  呼吸数モニター  温度モニター  パニックボタン  屋内資産追跡装置
資産管理	屋内資産追跡装置  屋外資産追跡装置
ホスピタリティー	CO2モニター  光センサー  漏れ検知器  湿度センサー  モーションセンサー  脈拍測定センサー  ルーム予約センサー
スマートメータリング	漏れ検知器  脈拍測定センサー

業界に適したセンサーの種類が決まったら、このガイドを参考に最適なLoRaWANセンサーを選びましょう。ここでは、利用可能なさまざまな種類のセンサーと、それらが適用できる多様なユースケースについて解説します。IoT（モノのインターネット）の初心者でも経験豊富なユーザーでも、このガイドはきっと役に立つはずです。LoRaWANネットワークとIoTデバイスについて理解を深めたい方は、ぜひ読み進めてください。

LoRaWANセンサーとは何ですか？

LoRaWANセンサーは、急成長を遂げている無線センサー分野における最新のデバイスです。LoRaWANプロトコルを使用してデータをLoRaWANゲートウェイに送信し、最大15キロメートルの長距離にわたってデータを送信できます。LoRaWAN技術は、低コスト・低消費電力のセンサー、アクチュエーター、その他のデバイス間の長距離無線通信に使用される、低消費電力広域ネットワーク（LPWAN）プロトコルの一種です。

これらのセンサーは低消費電力設計で、遠隔地での資産追跡、環境モニタリング、エネルギー管理、在室状況確認、産業オートメーションなど、さまざまな用途に使用されています。ほとんどのLoRaWANセンサーは、無線によるアクティベーションとアップデートにも対応しています。

LoRaWANを使用する理由

さまざまなセンサーやユースケースのレビューを始める前に、LoRaWANネットワーク上にインフラストラクチャを構築する主な3つの理由を挙げてみましょう。

低消費電力。LoRaWANはLPWAN技術に基づいており、他の無線プロトコルに比べて消費電力がはるかに少ない。つまり、デバイスのバッテリー寿命が長くなり、頻繁なメンテナンスやバッテリー交換の必要性が軽減される。

長距離通信。LoRaWANは長距離通信が可能なため、遠隔地での利用に最適です。携帯電話やWi-Fiとは異なり、LoRaWANは他のネットワークが届かないエリアにも到達できるため、遠隔地の機器への電力供給に最適です。また、LoRaWANは広い通信範囲を持つため、少数のゲートウェイで広いエリアを容易にカバーできます。

費用対効果が高い。LoRaWANは複数のデバイスとの通信に単一のゲートウェイしか必要としないため、複数のアクセスポイントを設置するコストを削減できます。さらに、LoRaWANはオープンソースであるため、アプリケーションの修正や新規作成が容易で、高額な開発チームの必要性を低減できます。

安全に使用できますか？

結論から言うと、LoRaWANは安全なネットワークプロトコルです。メッセージを保護するために、暗号化と認証という2つの主要なセキュリティ層を使用しています。暗号化層では、強力で広く使用されているアルゴリズムであるAES-128暗号化方式を採用しています。認証層では、デバイスとネットワークサーバー間で共有される固有の鍵セットを使用することで、不正なデバイスがネットワークに接続してデータを送信することを防止します。これにより、ネットワーク上で送信されるデータは、認証されたデバイスのみがアクセスできることが保証されます。

さらに、LoRaWANにはアダプティブデータレート（ADR）と呼ばれる独自の機能があり、ネットワークが距離に基づいてデータ送信速度を自動的に調整できるため、盗聴（ユーザーの許可や同意なしに、センサーを使用してデバイスや環境からのデータを監視、記録、分析する行為）を防ぐのに役立ちます。

センサーの種類

LoRaWANセンサーは、モーションセンサー、環境センサー、位置追跡装置など、いくつかの主要なカテゴリに分類できます。

モーションセンサー

LoRaWANモーションセンサーは、自律動作を目的として、通常はバッテリー駆動です。これらのセンサーは動きを検知するように設計されており、ホームセキュリティ、産業オートメーション、在室状況監視、資産追跡などに使用できます。

収集されたデータは、物体や人物の動きを追跡したり、警報やその他のアクションをトリガーしたりするために使用できます。また、リアルタイムの分析や洞察を生成するためにも使用でき、占有状況や人の往来パターンをより適切に管理できます。 

TEKTELICは、製品ポートフォリオにモーションセンサーも擁しており、ドイツでは盗難防止システムとして成功を収めています。主な課題は、侵入者が建物に侵入した瞬間に住宅所有者に警告を発するシステムを構築することでした。この事例では、セキュリティシステムを完成させるために、当社のVIVIDモーションセンサーを提供しました。VIVID PIRセンサーはドアセンサーまたは振動センサーとして機能し、動きを検知するとLoRaWANネットワークを介して所有者と警備員に通知を送信します。多くの住宅所有者が使用するサウンドセンサーよりもはるかに効果的です。サウンドセンサーは、無関係な音も検知して「侵入」と判断する可能性があり、所有者と警備サービス提供者の両方に混乱を招くからです。VIVIDを使用したこのシステムにより、住宅所有者はスマートフォンで侵入を即座に把握し、必要に応じてアラームをオンまたはオフにすることができます。

部屋の予約 

部屋の予約センサーは、モーションセンサーの一種です。これらのスマートセンサーは、大学のオフィス、会議室、講義室などの利用を管理・最適化するために設計されています。部屋の占有状況をリアルタイムで把握する必要がある組織にとって理想的なソリューションです。これらのセンサーの需要は、当初、COVID-19パンデミック中に、占有状況の監視、近接センサーの使用、同一部屋への人数制限の必要性から生まれました。しかし、パンデミックが終息すると、人々は予約デバイスがもたらす時間管理、スペース管理、空室時のエネルギー消費削減といったメリットに気づきました。 

TEKTELICは、会議室のオーバーブッキングやスケジュール調整の難しさといった問題を解決するTEMPOソリューションを提供しています。電子インクディスプレイ、VIVID、KONAマイクロゲートウェイを組み合わせることで、会議室の利用状況を管理、調整、分析することが可能です。Microsoft OutlookとGoogleカレンダーに統合されているため、追加のソフトウェアは不要です。

環境センサー

LoRaWAN環境センサーは、温度、湿度、照度、CO2濃度、土壌水分量など、さまざまな環境データを収集します。これらのセンサーは、スマート農業、スマート小売、公共サービスなどの業界で広く利用されています。また、スマートシティでも活用されており、大気質、騒音レベル、その他の重要な指標に関するリアルタイムデータを提供しています。

LoRaWAN農業用センサー 

農業分野では、センサーを用いて作物の収量と品質を追跡・向上させると同時に、廃棄物と環境負荷の削減に取り組んでいます。例えば、KIWI土壌水分センサーを使用することで、ローマ植物園における温度、土壌水分、気温、および周囲の湿度と気温のデータ収集を自動化することができました。KIWIセンサーにより、植物園は、特別な土壌水分条件と環境要件を必要とする希少植物の保護という課題を解決しました。具体的には、KIWIは、単一作物の温度を検出し、土壌水分を監視し、光、周囲の気温、湿度を検出するように設計されています。また、作物が処理できるすべての栄養素を確実に摂取できるようにすることで、農家が優位に立つことを支援します。例えば、土壌温度と水分レベルが所定の閾値を超えた場合にデータ信号を送信するようにプログラムできます。

温度および湿度センサー 

これらのセンサーは、環境の相対湿度と温度を測定・監視するために設計されています。通常は屋内に設置され、環境の湿度と温度をリアルタイムで監視できます。複雑な構成で多数のデバイスを使用する必要がないように、温度センサーと湿度センサーを1つのデバイスに統合するのが一般的です。 

光センサー 

これらのタイプのセンサーは、不動産におけるIoTで最も一般的に使用されています。街灯の監視や、家庭やオフィスのエネルギー使用量の監視など、屋外用と屋内用の両方に対応しています。当社製品には光センサーもあり、オフィス環境の照明を最適化し、光エネルギーコストの削減に役立ちます。単純な電流センサーと比較して、COMFORTとVIVIDは、使用電圧の情報しか提供しないのに対し、エネルギー消費量が最も多い照明の点灯時間に関する包括的な情報を提供し、さらに水漏れ、動き、振動の検知や脈拍の測定にも使用できるため、大きな利点があります。

TEKTELICは、設置するセンサーを最小限に抑えながら、英国の住宅における健康的な室内環境の維持という課題を解決する機会を得ました。当社のCOMFORTスマートセンサーは、最小限の設置要件で、あらゆるモニタリングニーズに対応します。TEKTELICセンサーの導入により、英国の大手建設会社は、住宅および商業施設の健康状態を改善し、完全なリモートコントロールを通じて環境設定を制御し、空間条件を適切に調整することができました。

漏れ検知器 

水漏れセンサーは、水漏れを検知し、住宅所有者や企業に潜在的な被害を警告するのに最適な選択肢です。水位センサーと圧力センサーを1つのデバイスに統合することも可能です。水圧レベルに基づく単一のセンサーは、配管のどこかで水漏れが発生すると圧力が低下するため、水漏れの可能性を検知して警告を発することができます。水漏れが検知されると、センサーはアプリまたはテキストメッセージでユーザーに警告を送信するように設定できます。この警告は、水道を止めたり、損傷した配管を修理したりといった是正措置を講じるために使用したり、スマートメーターの分析に利用して将来的に予防措置を講じるために使用したりできます。

当社の最新プロジェクトの一つは、米国の高級マンションにおける水漏れ監視です。米国の建設業界最大手企業の一つが、住宅における水漏れの発見が遅れたり、気づかれなかったりしたことで、莫大な経済的損失を被りました。そこで、当社のKONA Micro IoTゲートウェイを不動産会社の既存のセンサーネットワークに統合したところ、カリフォルニア州サンフランシスコの建物で導入後わずか6週間で12件の水漏れを検知することができました。これにより、潜在的な費用を回避し、メンテナンスチームが問題に迅速に対応することが可能になりました。この遠隔監視システムにより、利用者や建物管理者はいつでもネットワークにリモートアクセスし、配管のメンテナンスが必要かどうかを確認できます。

大気質モニター 

空気質センサーは、学校、病院、オフィス、家庭など、さまざまな場所で使用されています。これらのモニターはLoRaWAN技術を用いて、温度、湿度、CO2濃度、汚染物質の有無といった室内空気質パラメータに関するリアルタイムデータを提供します。このデータは、空気質管理に関する的確な意思決定や、空気質基準の遵守を確保するために活用できます。 

TEKTELICは、室内環境における二酸化炭素濃度を監視するBREEZE CO2センサーを提供できることを誇りに思っています。この空気質センサーは、空調管理の改善に役立ち、ドア付近やテーブル上に設置できるEインクディスプレイと連携します。この超音波センサー自体は壁や天井に取り付けることができ、あらゆるインテリアに調和します。

位置情報トラッカー

LoRaWANロケーターは、小型で低消費電力のデバイスであり、あらゆる物体や人物に簡単に装着できるように設計されています。輸送中や倉庫内の資産の位置特定、重要インフラにおける人員の位置特定、および安全確保などに使用できます。通常、GPS、LoRa、またはBLEを介してデータを送信できますが、すべての接続オプションを1つのデバイスに搭載しているものはほとんどありません。 

LoRaWANベースのデバイスを主力とするTEKTELIC社は、遠隔地や危険区域における従業員の安全を最高レベルで確保するため、GPS、LoRa、BLEの3つの技術すべてを介して位置データを送信できるSEAL LoRaWAN GPSトラッカーを開発しました。このデバイスを使用することで、雇用主は常に作業員の所在を把握し、数秒以内に作業員を見つけたり、救援を要請したりすることができます。

LoRaWANトラッカーは、他の位置追跡技術に比べていくつかの利点があります。非常にエネルギー効率が高く、小型バッテリーで最大10年間駆動できます。また、暗号化技術により不正アクセスを防ぎ、高いセキュリティを実現しています。さらに、低遅延で信頼性の高い正確な位置データを提供するため、リアルタイム追跡が求められる用途に最適です。 

LoRaWANセンサーはどのように動作するのですか？

LoRaWANセンサーの動作の基本原理は以下のとおりです。 

• センサーは収集すべきデータを収集する 
• データはゲートウェイに送信されます 
• ゲートウェイはデータをエンドユーザーに送信する 

• ユーザーはデータに基づいて行動を起こすか、センサーが自動的に特定のアクションをトリガーするかのいずれかを選択する。 

要約

LoRaWANセンサーは、数多くの事例が示すように、さまざまな用途で非常に役立ちます。高精度で信頼性が高く、使いやすいのが特長です。多様な場所で使用できるため、スマートシティ、農業、工業地帯、ビル管理など、幅広い分野で人気を集めています。安全で信頼性の高い接続を提供しながら、リソースの監視と制御を効率的かつ費用対効果の高い方法で実現します。コネクテッドデバイスへの需要の高まりに伴い、LoRaWANセンサーは開発者や企業にとって間違いなく人気の選択肢となるでしょう。競争優位性を維持し、信頼性の高いネットワークアーキテクチャを構築したいとお考えなら、ぜひ弊社の営業チームにお問い合わせいただくか、LoRaWANセンサーをご購入いただき、ビジネスを強化してください。