Umeå University's logo

Detta examensarbete utforskar utvecklingen av ett övervakningssystem baserat påLow Power Wide Area Network (LPWAN) teknologi för nödutgångsskyltar. Enkund till Knightec som heter Malux äger det befintliga nödbelysningssystem somexamensarbetet är utformat för. Det befintliga systemet kräver att varje nödutgångsskylt kopplas till en central enhet för statusöverföring. Målet med detta arbete är att skapa ett system som gör det möjligt för nödutgångsskyltarna att direktskicka sin status till en molnbaserad lösning, utan behov av centralenhet, vilketökar systemets effektivitet. 

I dagens samhälle ökar antalet internetanslutna enheter i hög takt, år 2025 beräknades antalet anslutna enheter för Internet of Things (IoT) vara upp emot 40miljarder, vilket ställer krav att utveckla tekniker som kan hantera lång räckvidd,låg datahastighet, och låg energiförbrukning. De traditionella överföringsteknikerna som Bluetooth och 2G, 3G, 4G mobilkommunikation erbjuder inte en optimalbalans mellan räckvidd och energiförbrukning som LPWAN-teknologin gör. Arbetet har därför fokuserat på att jämföra och analysera de tre ledande LPWANteknologier Sigfox, LoRa och NB-IoT för att bestämma vilken teknologi som ärmest lämplig att appliceras inom övervakning av nödutgångsskyltar.

Den praktiska delen av projektet innefattade design och implementering av MKRWAN 1310 som har stöd för LoRaWAN-protokollet. Systemet integrerades medThe Things Network (TTN) för att hantera dataöverföring till molntjänster somAzure IoT Hub och Cosmos DB för lagring och analys. En viktig del av utvecklingsprocessen var att säkerställa att systemet var energieffektivt och kunde hanteraoch överföra data autonomt utan mänsklig inblandning.

Resultaten visade att LoRaWAN-teknologin, med dess långa räckvidd och förmåga till låg energiförbrukning, var idealisk för projektets krav. Systemet lyckadeseffektivt övervaka och rapportera status för nödutgångsskyltar, vilket presenterarpotentialen för framtida implementeringar i större skala för att förbättra säkerheten i byggnader och arbetsmiljöer. Detta examensarbete belyser hur modernIoT-teknik kan utvecklas och förbättra säkerhetsinfrastruktur genom innovativalösningar med hjälp av LPWAN-teknologi.

This thesis explores the development of a monitoring system based on Low PowerWide Area Network (LPWAN) technology for emergency exit signs. A client ofKnightec named Malux owns the existing emergency lighting system that the thesisproject is designed for. The existing system requires each emergency exit sign tobe connected to a central unit for status transmission. The goal of this work isto create a system that enables the emergency exit signs to directly transmittheir status to a cloud-based solution, without the need for a central unit, whichincreases the efficency of the system. 

In today’s society, the number of internet-connected devices is constantly increasing. By 2025, it is estimated that the number of connected devices for the Internetof Things (IoT) could reach up to 40 billion, which necessitates the developmentof technologies capable of handling long-range, low-data-rate, and low-power consumption requirements. Traditional transmission technologies such as Bluetoothand 2G, 3G, 4G mobile communication do not offer an optimal balance betweenrange and energy consumption like LPWAN technology does. The work has focusedon comparing and analyzing the three leading LPWAN technologies Sigfox, LoRa,and NB-IoT, to determine which technology that is most suitable for monitoringemergency exit signs.

The practical part of the project involved designing and implementing MKR WAN1310 that has support for the LoRaWAN protocol. The system was integrated withThe Things Network (TTN) to manage data transmission to cloud services suchas Azure IoT Hub and Cosmos DB for storage and analysis. One important partof the development process was ensuring that the system was energy-efficient andcould handle and transmit data autonomously without human intervention.

The results showed that LoRaWAN technology, with its long range and low energy consumption capabilities, was ideal for the project’s requirements. The systemsuccessfully monitored and reported the status of emergency exit signs, presentingthe potential for future implementations on a larger scale to enhance safety in buildings and work environments. This thesis highlights how modern IoT technologycan be developed and improve safety infrastructure through innovative solutionsusing LPWAN technology.