LoRaWAN: Funk, der durch Beton kommt und jahrelang mit einer Batterie auskommt
Private LoRaWAN-Netze für Pharma, Chemie und Industrie – vor Ort ausgemessen, mit zwei redundanten Gateways und Mobilfunk von zwei Netzbetreibern. Ohne Eingriff ins Firmennetz oder Leitsystem, und so dokumentiert, dass es in eine Qualifizierung passt.
LoRaWAN in fünf Minuten
LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ist ein offener Funkstandard der LoRa Alliance für Sensoren, die kleine Datenmengen über große Distanzen senden – batteriebetrieben, über Jahre. Die Signale kommen durch Wände und Decken; die Sensoren brauchen weder Kabel noch Netzwerkdose.
Sternarchitektur
Jeder Sensor funkt direkt an alle Gateways in Reichweite. Fällt ein Sensor aus, hat das keinen Einfluss auf die anderen – kein Mesh, das sich neu aufbauen muss.
Lizenzfrei, aber reguliert
Gesendet wird im SRD-Band 863–870 MHz, höchstens 1 % der Zeit (36 Sekunden pro Stunde) und mit maximal 25 mW. Keine Funklizenz, keine Gebühren.
Verschlüsselt
Jede Nachricht ist mit AES-128 verschlüsselt, jeder Sensor hat eigene Schlüssel. Ohne sie kann niemand Daten lesen oder einschleusen.
Sehr geringe Sendeleistung
Typisch 10 mW für Bruchteile einer Sekunde, z. B. alle 2 Minuten. WLAN sendet mit 100 mW bis 1 W, Mobilfunk mit über 1 W.
Große Reichweite
Einige hundert Meter im Gebäude bis zu Kilometern im Freien; im Stadt- und Industrieumfeld sind 2–6 km Praxiswert.
Privates Netz
Eigene Gateways und eigener Netzwerkserver statt öffentlicher Infrastruktur – die Datenhoheit bleibt bei Ihnen.
Kabel verlegen oder funken?
Jeder Messpunkt per Kabel heißt: Trasse, Durchbrüche durch Brandabschnitte, ATEX-Zone und Reinraumhülle, ein Kanal im Leitsystem und Change Control. Mit LoRaWAN hängt ein Sensor am Messpunkt – fertig. Schalten Sie um und rechnen Sie mit Ihren Zahlen.
Ihre Zahlen
Beispielwerte – ersetzen Sie sie durch Werte aus Ihrem Werk oder einem Angebot.
Kabel verlegen
- Kabel und Montage
- –
- Wanddurchbrüche
- –
- Einbindung Leitsystem
- –
- Planung, Doku, Change Control
- –
- Stillstand, Requalifizierung
- –
Einmalig, vor dem ersten Messwert–
LoRaWAN mit MoniCore
- Kabel
- 0 m
- Wanddurchbrüche
- keine
- Eingriff ins Leitsystem
- keiner
- Hardware
- gemietet, kein Kauf
- Messbereit
- in Tagen
Monatliche Miete laut Angebot–
Spreading Factor: Reichweite gegen Sendezeit
Mit dem Spreading Factor (SF7 bis SF12) wird das Signal „gestreckt“. Mehr Streckung bedeutet mehr Reichweite – aber längere Sendezeit, mehr Batterieverbrauch und weniger erlaubte Nachrichten pro Stunde.
Ziel jeder guten Planung ist deshalb SF7: Die Gateways stehen so, dass die Sensoren schnell senden können. Adaptive Data Rate stellt den SF jedes Sensors automatisch passend ein.
Richtwerte für eine kurze Nutzlast bei 125 kHz Bandbreite und 1 % Duty Cycle. Batterie aus eigener Strommessung: SF7 ≈ 18 Jahre, SF12 ≈ 3 Jahre (D-Zelle, alle 2 min, rechnerisch). Mehr zur Funkplanung
| SF | Sendezeit | Nachrichten / h max. | Reichweite relativ |
|---|---|---|---|
| SF7 | ≈ 0,05 s | ≈ 700 | |
| SF8 | ≈ 0,1 s | ≈ 400 | |
| SF9 | ≈ 0,2 s | ≈ 200 | |
| SF10 | ≈ 0,4 s | ≈ 100 | |
| SF11 | ≈ 0,7 s | ≈ 50 | |
| SF12 | ≈ 1,3 s | ≈ 27 |
Kritische Infrastruktur läuft oft blind
In EMSR-, Server- und Infrastrukturräumen stehen Steuerungen, Netzteile, Switches und SIL-Karten – die Grundlage jeder Produktion. Gemessen wird dort trotzdem selten. Das haben wir in vielen Werken gesehen:
Geteilte Zuständigkeit
Klimagerät, Schaltschrank und Zutritt gehören verschiedenen Abteilungen. Fällt die Kühlung aus, fühlt sich niemand direkt verantwortlich.
Keine schnelle Alarmkette
Wartung über externe Firmen, unklare Meldewege – bis die richtige Person vor Ort ist, vergehen Stunden oder Tage.
Undefinierte Zustände
Zu warme Elektronik fällt sporadisch aus, von einzelnen Kanälen bis zum ganzen Leitsystem. Auch SIL-Karten sind dann nicht mehr sicher funktionsfähig.
Alarmflut statt Information
Sammelmeldungen ohne Zuordnung werden quittiert und vergessen. Raumtemperatur ist kein Prozessalarm und gehört nicht zum Operator.
Kein Zutritt, keine Sicht
Schichtpersonal darf in EMSR- oder Serverräume meist nicht hinein. Ein Problem fällt erst auf, wenn die Bedienung ausfällt.
Alterung durch Wärme
Dauerhaft zu hohe Temperatur und Feuchte lassen Bauteile schneller altern und begünstigen Kondensation – lange bevor etwas ausfällt.
Drei Räume, drei Ursachen – jedes Mal rechtzeitig gemeldet
Aus unseren Projekten in EMSR-Räumen seit 2022. Jeder Fall zeigt eine andere Funk-Herausforderung.
400 m durch ein Tanklager
Raumtemperaturen über +43 °C, sporadische Ausfälle zweier Klimageräte, nicht überwachte Zusatzgeräte; der Raum war für den Betrieb nicht zugänglich.
Funkstrecke rund 400 m ohne Sicht durch mehrere Gebäude und ein Tanklager mit Metall und Stahlbeton – WirelessHART oder WLAN hätten das nicht geschafft.
Ergebnis: mehrere Übertemperaturen alarmiert, Störungsdienst direkt aufgeboten, Ausfälle vermieden.
Räume aus Metallcontainern
Ein Klimagerät wurde bei einer Revision im Winter ausgeschaltet – und nicht wieder eingeschaltet. Im Frühling stieg die Temperatur stark an.
Die Räume bestanden komplett aus Metallcontainern, praktisch ein Faraday-Käfig. Nicht die Distanz war das Problem, sondern die Dämpfung der Hülle.
Ergebnis: Übertemperatur alarmiert, bevor erneut ein Kommunikationsmodul ausfiel; seither 24/7 überwacht ohne zusätzliches Personal.
Klimagerät läuft, kühlt aber nicht
Das Gerät hörte auf zu kühlen, lief aber ohne Störmeldung weiter. Vor Ort war nichts zu erkennen.
Ein Thermostat hätte nur einen Schaltkontakt geliefert – ohne Verlauf, ohne Analyse, eventuell im Leitsystem quittiert.
Ergebnis: Temperaturanstieg erkannt und per E-Mail gemeldet; im Trend ist der Zeitpunkt des Ausfalls auf die Minute sichtbar.
Was in jeder Alarmmeldung steht
- Wo
- Anlage, Raum, Sensor mit Kennzeichen (BMK)
- Was
- Aktueller Wert und überschrittener Grenzwert
- Wann
- Beginn der Abweichung und Rückkehr in den Sollbereich
- Wie stark
- Dauer, höchster und niedrigster Wert
- Verlauf
- Durchschnitt, Maximum und Minimum der letzten 24 Stunden
- Stufe
- Voralarm und Hauptalarm an definierte Empfänger
Heute per E-Mail; weitere Kanäle wie Teams, SMS und Anruf auf der Seite Schnittstellen.
Was zu einem Projekt gehört
- Walkdown vor Ort mit Signal-Einzelmessung aller Messpunkte
- Hardware: Sensoren, Gateways, Antennen, SIM-Karten
- Dashboard in MoniCore.one mit Alarmierung
- FAT bei egatti, SAT beim Kunden
- Qualifizierungsunterlagen auf Basis des Walkdown-Berichts
- Inbetriebnahme, Abschlussbericht und Schulung
- Optional Ersatzteile und Erweiterungen
- Betreuung während der gesamten Laufzeit
Wo LoRaWAN funktioniert
- Durch Wände und Decken – 868 MHz durchdringt Mauerwerk und Betondecken, auch über mehrere Stockwerke.
- Keller, Schächte, Technikräume – auch dort, wo WLAN und Mobilfunk schwach sind.
- Gelände und Außenbereiche – mehrere Gebäude über ein Netz.
- Reinraum und ATEX-Bereiche – kein Durchbruch, keine Trasse durch die Zone.
- Kühlräume und Kälteanlagen – Fühler innen, Funkmodul außen.
- Ohne Strom und Netzwerk – Batterie am Sensor, LTE am Gateway, keine IT-Freigabe.
Häufige Fragen zu LoRaWAN im Werk
Brauchen wir dafür unser Firmennetz oder die IT?
Nein. Die Gateways übertragen per Mobilfunk (LTE) direkt an MoniCore.one. Es gibt keine Implementierung im Firmennetz und keine Schnittstelle im Leitsystem. Eine Anbindung an eigene Server ist auf Wunsch möglich.
Was passiert, wenn ein Gateway oder ein Mobilfunknetz ausfällt?
Jeder Sensor wird von zwei Gateways empfangen, die SIM-Karten verschiedener Netzbetreiber nutzen und an getrennten Stromkreisen hängen. Fällt ein Weg aus, laufen die Daten über den anderen. Der Ausfall selbst wird gemeldet.
Ist die Funkstrahlung ein Thema?
LoRaWAN-Sensoren senden typisch mit 10 mW, höchstens 25 mW, und nur Bruchteile einer Sekunde – höchstens 1 % der Zeit, in der Praxis meist unter 0,03 %. Das ist um Größenordnungen weniger als WLAN oder ein Mobiltelefon.
Wie lange halten die Batterien?
Das hängt von Sendeintervall und Spreading Factor ab. Bei guter Gateway-Planung (niedriger SF) sind viele Jahre üblich; den M1 Node legen wir auf bis zu 10 Jahre aus. Die Batteriespannung wird überwacht, ein Wechsel lässt sich planen.
Lässt sich das System qualifizieren?
Ja. Walkdown-Bericht (DQ), FAT und SAT liefern die Grundlage für IQ und OQ; in der PQ werden u. a. Grenzwertalarme, Gateway-Redundanz und die Alarmkette geprüft. Den Umfang stimmen wir mit Ihrer Qualitätssicherung ab.
Geht das auch in ATEX-Zonen?
Für Ex-Bereiche braucht es zugelassene Geräte. Ob und wie ein Messpunkt in einer Zone umsetzbar ist, prüfen wir im Projekt – oft genügt es, den Sensor außerhalb zu platzieren und einen Fühler hineinzuführen.
Warum nicht WLAN, WirelessHART oder Mobilfunk am Sensor?
WLAN braucht Strom und IT-Freigaben, Mobilfunk am Sensor kostet Batterie und SIM-Gebühren je Messpunkt. LoRaWAN kommt mit Batterie über Jahre aus und erreicht Räume, an denen andere Funktechniken scheitern – in einem Projekt 400 m durch Gebäude und ein Tanklager.
Sollen wir Ihr Areal ausmessen?
Ein Walkdown zeigt in wenigen Stunden, wie viele Gateways Sie brauchen und wo – mit Messwerten für jeden Punkt.