LoRaWAN🄬はなぜスマートビルディングに有効なのかを解説

スマートビルディングで注目されるIoTセンサー

スマートビルディングという言葉が注目されて久しくなりました。スマートビルディングとは、IoTの活用により効率的・効果的な管理が可能となったオフィスビルや商業施設のことです。 センサーと各設備をネットワークで接続し、照明や空調をAIで適切に管理したり、ビルの利用者やオフィスで働く人々の行動データを収集・分析してリアルタイムで可視化したりできるコンセプトとなります。スマートビルディングについてはこちらの記事をご参照ください。

スマートビルディングの実現の為にクラウドと連携する通信するセンサーが必要となります。しかし、センサー設置において後述する様々問題がありに技術的な課題がありました。

近年ではIoT需要の高まりとともにIoTに特化した通信技術　LPWA（Low Power Wide Area）と呼ばれる長距離通信・低消費電力が特徴の仕組みが登場し、センサー設置における技術的な課題が解決されようとしています。特にLPWAの中でも自由度が高い通信規格である「LoRaWAN」は非常に注目を浴びています。センスウェイも創業当初から LoRaWAN に注目し様々な実証実験を行ってきまいた。今回は、LoRaWANはなぜスマートビルディング-ビル内でのセンサー活用に有効なのか-をお伝えしていきます。

センサー設置に関する従来のビルの課題

従来の無線通信技術では下記の課題が存在し、ビルにセンサーを設置したくても、なかなか導入できませんでした。

• センサーに給電するものが多く、電気配線の工事費用がかかる。または電池駆動のセンサーも電池交換間隔が短く保守費用がかかる。
• 無線通信の距離が短く通信機器（ゲートウェイ）の数がかさみ、初期費用、ランニング費用ともに費用がかかる。
• ビルには様々な無線が飛び交いノイズなどの問題で安定的な通信ができない

このことから、センサーの導入が進まず、スマートビルディングの実現に大きな課題がありました。

LoRaWANとは

LoRaWANとは、LPWAの一種で、「LoRa Alliance®」が定めた「無線ネットワーク規格」の名称です。IoT向けの通信規格で、仕様は公開され、世界的に広く利用されています。LoRaという名前は、低消費電力で遠くまで通信できることから「長距離」という意味の「Long Range」に由来しています。LoRaWANは、この「LoRa」の変調方式を採用したネットワーク規格で、「WAN」の部分は「Wide Area Network」の略称です。全て繋げると「Long Range Wide Area Network」になり、直訳で「長距離広域ネットワーク」となります。LoRaWANが使用する周波数は、ライセンス不要のアンライセンスバンド（特定小電力無線、またはISMバンド等とも呼ぶ）で、Sub-GHz（サブギガヘルツ）帯と呼ばれる920MHz帯です。このバンド帯は電波の回り込み特性がよく、障害物があっても長距離通信が可能な特性をもっています。

LoRaWANの特徴

LoRaWANにはセンサー設置が簡単に行え他のLPWA通信規格に比べて設定の柔軟性があります。以下にメリットを記載しました。

• 低電力・省電力でセンサーが通信できる
• Wi-Fi、BLEと比べて圧倒的に長距離通信ができる
• 他の無線ネットワークが存在する環境下でも干渉せず安定した通信できる
• 多くのLPWAはセンサーからのデータ送信（アップリンク）は10byte前後となるがLoRaWANは最大で「242byte」と柔軟な設定ができる。またセンサーのデータ受信について回数に自由度が高い
• 上記のような柔軟性からセンサーやアプリケーションの参入企業がLPWAの中でもっとも多い

これらのメリットからもビルのセンサー利用の課題を解決できスマートビルディング実現のポテンシャルを持っていることがお判りいただけたかと思います。LoRaWANについての詳細は「LoRaWAN🄬とは？」の記事をご覧ください。

LoRaWANをビルに設置するメリット

ここからは、LoRaWANがビルへの設置に向いている4つの理由をみていきましょう。

①階またぎや天井裏でも安定した通信

LoRaWANは遠くまで到達する強力な通信能力があるため、階またぎや電波の届きにくい天井裏・機械室でも安定した通信ができます。実際にビルにゲートウェイを設置したところ、上下5フロア分（10フロアをカバー）でセンサーからのデータが受信できました。※ビルや使用センサー構造により到達距離はことなります。このことから設置するゲートウェイの数は他通信規格よりも少なくすみ、通信費用、運用管理費用が抑えられることも大きなメリットです。

②電源配線不要なセンサー

低消費電力が特徴であるLoRaWANセンサーの多くは電池で駆動できるため、新規に電源配線を行なわずにセンサーが設置できます。また消費電力が微少で電池駆動のセンサーでも1回の電池交換で数年もつため、電池交換の回数も少なく済み、センサーの運用保守費用も抑えられます。

③他の無線と干渉しない電波

LoRaWANが使用する920MHzはSub-GHz（サブギガヘルツ）帯なので、他の通信と干渉しにくいことが特徴です。例えば同一フロア内で4G-LTEやWi-Fi、Bluetoothの電波が飛び交っていても干渉を受けずに安定して通信できます。

④センシングデーターのクラウド蓄積により、巡回にかかる工数が減らせる

LoRaWANセンサー を設置することでクラウドにセンサーデーターを上げることができます。巡回点検をする際に高所作業となり危険な箇所や荷物を動かす必要があった箇所にセンサーを置くことができ巡回の工数を減らすことができます。このことにより事故が起こる機会を減らすことができ、また、月に一回の定点値しか取れなかったところもセンサーによっては数分に一度のデーターをクラウドにあげることができ、早期に異常値を発見することが可能です。

LoRaWANが実際のビルに使われた事例

ここからはセンスウェイで実際のビルにLoRaWANを導入した事例をみていきましょう。センスウェイではセンスウェイの株主である三井不動産様と様々な実証実験や実導入を行い、プレス発表をしてきました。ここでは発表済みの事例を取り上げていきます。

トイレ利用状況可視化ソリューション

トイレの利用状況を可視化することで長時間利用の抑制・急病人の迅速な発見が可能です。たとえば三井不動産様の物件では、当サービスが採用されました。対象ビルではトイレの中に閉じこもる人が多かったため、トイレに入って一定時間が経過した際にアラームを発報し、警備員が声かけや退去対処を実施しています。不審者がビルのトイレの中に閉じこもった際にも、問題なく発見して対処していけます。またオフィスでのトイレに入れない問題の解消にも活用いただいています。

位置情報可視化ソリューション

人やモノにタグを付与することで位置情報を取得し、密状態の可視化やモノの位置管理が可能です。当ソリューションは、柏の葉・国立がん研究センター東病院様にて患者の待ち時間軽減、看護師の導線分析のワーキングシフト改善などのデジタル・トランスフォーメーション（DX）に活用されました。

換気状況可視化ソリューション

京葉ガス様とセンスウェイが協業し、柏の葉T-SITEにおいて温度・湿度・CO2濃度を測定するセンサーを室内随所に設置し、空調制御の効率化・適切化のソリューションを提供しています。その他の施設でもコロナ対策において、定期的な換気を促すソリューションとしても注目されています。

統合センサーアプリケーション

三井不動産様の柏の葉の施設でコロナ時代におけるIoTソリューションを活用と展示を行っています。LoRaWANセンサーを使った各種ソリューションで密状況の可視化や換気状況のモニタリングを行っております。三井不動産様の感染対策基準にアドバンスド対策として写真で掲載いただいております。

その他のLoRaWANビル管理ソリューション

その他のLoRaWANビル管理ソリューションについても紹介していきます。

ゴミ箱積載状況可視化ソリューション

ゴミ箱の定期巡回を減らせるソリューションです。

• ゴミ箱の積載量・温度を可視化することでゴミ収集の効率化
• タバコの投げ入れなども検知可能

温度状況管理ソリューション

施設の温度にまつわる様々なソリューションを提供しています。

• 冷蔵庫、倉庫、工場、サーバールームなど室内の温度を遠隔管理
• 食品衛生規格HACCP対策にも活用
• WBGT（暑さ指数）を取得し室内ワーカーの体調管理に活用

漏水検知ソリューション

• 機械室や配管にセンサーを設置することで漏水を迅速に検知可能

このように現在でも様々な施設で実証実験や実際の利用の案件がございます。当サイトで記事にしていきますので是非ご確認ください。またセンスウェイは先進的な事例構築にパートナー様と取り組んでいます。

LoRaWANを活用して効率のよいビル管理を

センスウェイのLoRaWANを使用すればビル内でも低コストでセンサーの導入ができるため、上記のような様々なビル状況の可視化やデータ化ができます。またセンスウェイではデータを表示するサイネージ提供やＡＩによる解析サービス、データをうけて制御デバイスを起動するなどの取り組みを行って行きます。LoRaWANを活用してスマートビルディングを実現し効率のよいビル管理をしていきましょう。