Garagentor überwachen mit IoT-Sensoren & der B.One Gallery – Netvox R718F vs. Sensative Strips (Teil 1)

IoT Sensoren Sensative Strips +Drip und Netvox R718F neben Garagentor
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Wie vor Kurzem angekündigt, möchte ich euch am Beispiel zweier LoRaWAN®-Sensoren und dem Visualisierungstool B.One Gallery zeigen, wie einfach ihr eure Garage beziehungsweise euer Garagentor mithilfe von IoT überwachen könnt. Dabei gebe ich eine Antwort auf die Frage, ob sich dafür auch der eigentlich nicht explizit für diesen Anwendungsfall ausgelegte Multi-Sensor Strips +Drip von Sensative eignet und ziehe einen Vergleich zum Netvox R718F, der laut Herstellerbeschreibung unter anderem genau dafür verwendet werden kann.

In diesem ersten Teil gehe ich dabei zunächst darauf ein, warum es Sinn macht, euer Garagentor zu überwachen, was ihr für die Umsetzung benötigt beziehungsweise ich dafür nutze, warum ich genau diese beiden Sensoren verwende und wie ihr den Netvox R718F ganz konkret installieren und einrichten könnt. Im zweiten Teil zeige ich euch das Ganze dann anhand des Sensative Strips +Drip. Und im dritten Teil gehe ich auf die Visualisierung der beiden Sensoren sowie das Einrichten von (Alarm)Benachrichtigungen für bestimmte Zustandsänderungen in der B.One Gallery ein und ziehe abschließend ein gegenüberstellendes Fazit. Interessiert ihr euch nur für einen bestimmten Part, klickt einfach auf den entsprechenden Punkt in der nachfolgenden Übersicht:

  1. Warum Garagentor mit IoT/LoRaWAN® überwachen?
  2. Was braucht ihr für die Garagentorüberwachung mit IoT/LoRaWAN®?
  3. Warum Netvox R718F & Sensative Strips +Drip?
  4. Garagentor überwachen mit dem Netvox R718F
    4.1 Der Sensor & seine Funktionen
    4.2 Montage & Einrichtung
    4.3 Verhalten & Konfiguration

1. Warum Garagentor mit IoT/LoRaWAN® überwachen?

Grundsätzlich kann die Motivation zur Überwachung eines Garagentores mithilfe von IoT-Sensorik natürlich bei jedem unterschiedlich sein und hängt auch davon ab, ob sie im privaten oder geschäftlichen Umfeld stattfindet. Dennoch ist sicher einer der häufigsten Gründe, wie auch bei mir, ein besserer Schutz vor Diebstahl oder Vandalismus durch Alarmierung bei unerwünschten oder ungewöhnlichen Tor-Bewegungen (z. B. zu untypischen Uhrzeiten oder wenn man selbst gerade nicht zu Hause oder keiner in der Firma ist). Darüber hinaus lassen sich aber zum Beispiel auch potenzielle Wasserschäden oder Schäden durch schlechte Witterungsverhältnisse vermeiden, die bei offengelassenem Tor entstehen können.

Warum nutze ich LoRaWAN® als Technologie? Weil diese Funktechnologie, die sich zu einem offenen, globalen und interoperablen Standard für die drahtlose Kommunikation im Internet der Dinge (IoT) entwickelt hat, im Vergleich zu anderen Technologien gewisse Vorteile bietet. Dazu gehören unter anderem folgende:

  • Geringer Energiebedarf der Sensoren, weshalb sie über mehrere Jahre hinweg ohne Batteriewechsel funktionieren = Ersparnis von Kosten und Wartungsaufwand
  • Funkübertragung i. d. R. auch durch Mauern über mehrere Stockwerke hinweg = robust/zuverlässig, geeignet für einen gemischten Indoor- und Outdoor-Einsatz ohne einen zusätzlich benötigten Empfänger in der Garage (kann stattdessen einfach mein sich im Haus befindliches IoT-Gateway nutzen)
  • kostengünstige und einfache Erweiterung für größere Netzabdeckung möglich, falls nötig
  • sicheres Senden der Daten durch Verschlüsselung mit dem AES128-Standard (Ende-zu-Ende Verschlüsselung)

2. Was braucht ihr für die Garagentorüberwachung mit IoT/LoRaWAN®?

Grundsätzlich braucht ihr dazu folgende drei Dinge:

  1. Ein IoT-Gateway für den Empfang von Sensordaten und den Zugang zu einem LoRaWAN®-Netz. In meinem Fall habe ich das ZENNER IoT GatewayPLUS SMART im Einsatz mit einem Zugang zum LoRaWAN®-Netz EUROPE der Minol ZENNER Connect GmbH
  2. Ein Tool, um eure Daten auswerten zu können und euch entsprechende Benachrichtigungen bei kritischen Zustandsänderungen einzurichten. Hier nutze ich das Visualisierungstool B.One Gallery. Den Zugang erhaltet ihr, wenn ihr ein ZENNER IoT GatewayPLUS mit der Zusatzoption ZENNER IoT PLUG&PLAY bestellt.
  3. IoT-Sensoren für die Erfassung der Öffnungs- und Schließbewegungen eures Tores, die mit eurem Visualisierungstool, in diesem Fall der B.One Gallery, kompatibel sind. Also zum Beispiel wie ich den Netvox R718F oder den Sensative Strips Multi-Sensor +Drip

3. Warum Netvox R718F & Sensative Strips +Drip?

Wie in einem meiner anderen Beiträge erwähnt, nutze ich den Sensative Strips Multi-Sensor +Drip bereits in Kombination mit der B.One Gallery. Da dieser dank des integrierten Magnetsensors auch für die Überwachung von Türen & Fenstern eingesetzt werden kann, wollte ich wissen ob das nicht auch für Garagentore gilt. Um aber einen Vergleich zu einem Sensor zu haben, der laut Beschreibung explizit für diesen Anwendungsfall der Garagentorüberwachung geeignet ist und der sich in einem ähnlichen Preisbereich bewegt, habe ich mir noch den Netvox R718F Open/Close Detection Sensor besorgt. Tipp: beide gibt es im ZENNER Shop mit der oben erwähnten praktischen Zusatzoption ZENNER IoT PLUG&PLAY. Damit erspart ihr euch das Anlegen der Sensoren in der B.One Middleware und der B.One Gallery und könnt nach der Montage direkt loslegen (mehr dazu aber weiter unten).

Zum Netvox R718F

Zum Sensative Strips Multi-Sensor +Drip

IoT-Sensoren Netvox R718F (Reed) & Sensative Strips Multi-Sensor +Drip
IoT-Sensoren Netvox R718F (Reed) & Sensative Strips Multi-Sensor +Drip

4. Garagentor überwachen mit dem Netvox R718F

Kommen wir zur konkreten Umsetzung mit dem Netvox R718F.

4.1 Der Sensor & seine Funktionen

Der Netvox R718F Reed Switch Open/Close Detection Sensor (auch Tür- und Fensterkontaktsensor genannt, was aber eigentlich zu kurz gegriffen ist), ist ein batteriebetriebener LoRaWAN®-basierter IoT-Sensor, der Öffnungs- und Schließbewegungen von Objekten erkennt und damit nicht nur für die Überwachung von Werks- und Garagentoren, Türen und Fenstern (z. B. von Maschinenräumen, Archiven oder öffentlichen Toiletten), Schränken, Kühl- und Gefrierschränken, Frachtschiff-Luken eingesetzt werden kann, sondern auch für die Verfolgung von Produktions-/Fertigungslinien. Dabei spielt es keine Rolle ob eine Montage in Innenräumen (Indoor) oder im Außenbereich (Outdoor) erfolgt. Es handelt sich also um ein Gerät, welches in sehr vielen Bereichen Anwendung finden kann und dank seines attraktiven Preisrahmens sowohl ins geschäftliche als auch private Umfeld passt.

Um besser zu verstehen wie der Sensor funktioniert ein kurzer Blick auf dessen Aufbau. Er besteht grob aus den folgenden Komponenten:

  • Hauptgehäuse mit Funkmodul und Prozessor für die drahtlose Übertragung von Daten via LoRaWAN®, LED-Indikatorleuchte, Funktionstaste für Nutzerbefehle (z. B. Ein-/Ausschalten) und Batteriefach für 2x AA- 3,6V ER14505 AA-Lithium-Batterien
  • Reedschalter (auch Reedkontakt genannt, Reed Switch), der via Kabel mit dem Hauptgehäuse verbunden ist
  • Magnet, der am zu überwachenden Objekt, also dem Garagentor befestigt wird
IoT-Sensor Netvox R718F Reed Switch Open/Close Detection Sensor: Komponenten & Vorder-/Rückseite
IoT-Sensor Netvox R718F Reed Switch Open/Close Detection Sensor: Komponenten & Vorder-/Rückseite

Wie genau erkennt der Sensor die Zustandsveränderungen beziehungsweise Öffnungs- und Schließbewegungen? Der sogenannte Reedschalter erzeugt (vereinfacht beschrieben) permanent ein magnetisches Feld. Nähert sich der am Tor befestigte Magnet diesem weit genug an, verändert er das Magnetfeld und betätigt dadurch den sogenannten Reedschalter (auch Reedkontakt genannt). Dieser ist innerhalb des magnetischen Bereichs eingeschaltet (leitend) und außerhalb des magnetischen Bereichs ausgeschaltet (nicht leitend). Die Betätigung des Reedschalters löst wiederum eine entsprechende Statusmeldung aus, die über das eingebaute Funkmodul via LoRaWAN® an ein sich im Empfangsbereich befindliche Gateway geschickt.

Die genauen technischen Spezifikationen könnt ihr bei Bedarf dem Datenblatt entnehmen.

4.2 Montage & Einrichtung/Aktivierung

Vor der Montage am Bestimmungsort müsst ihr den Netvox R718F erst einmal mit zwei 3,6V AA-Lithium-Batterien (3.6V ER14505 Li-SOCl2 2400 mAh) bestücken (leider i. d. R. nicht im Lieferumfang enthalten). Wichtig: Die Batterien sollten laut Hersteller nicht weniger als 3,6 V und 2400 mAh haben, um eine ordnungsgemäße Funktion des Sensors zu gewährleisten. Also keine haushaltsüblichen AA-Batterien verwenden, die in der Regel ja nur eine Spannung von 1,2 V haben.

Netvox R718F: Rückansicht mit geöffnetem Gehäuse/Batteriefach
Netvox R718F: Rückansicht mit geöffnetem Gehäuse/Batteriefach

Nach Einlegen der Batterien muss der Sensor mit dem Netz bekannt gemacht werden. Dies geschieht durch eine Einbindung in der B.One Middleware, dem System/Tool, in dem sämtliche sich im Netz der Minol ZENNER Connect GmbH befindlichen Geräte verwaltet werden und worüber alle Daten laufen. Habt ihr den Sensor wie oben beschrieben mit ZENNER IoT PLUG&PLAY bestellt, dann startet das Einwählen ins Netz, der sogenannte „Join-Vorgang“ nach dem Einschalten über die Funktionstaste (für 3 Sekunden lange Halten) automatisch und ihr müsst selbst in der Middleware nichts machen. Danach ist der Sensor aktiviert und bereit, Datenpakete zu übermitteln. Ob der Vorgang erfolgreich war, erkennt ihr daran, dass die LED-Anzeige für fünf Sekunden grün aufleuchtet. Habt ihr euren Netvox R718F hingegen ohne IoT PLUG&PLAY bestellt, dann müsst ihr die Einbindung in der B.One Middleware selbst vornehmen. Die Zugangsdaten zur Plattform erhaltet ihr per E-Mail nach der Bestellung eines GatewayPLUS im ZENNER Shop.   

Netvox R718F: Vorderansicht ausgeschaltet (links) & eingeschaltet (rechts)
Netvox R718F: Vorderansicht ausgeschaltet (links) & eingeschaltet (rechts)

Die eigentliche Montage ist dann ebenfalls denkbar einfach. Das Hauptgehäuse wird entweder über die auf der Rückseite integrierten Magnete an eine metallische Oberfläche gehängt oder mit Dübeln und Schrauben über die beiden Durchgangslöcher/Aufhängungen links und rechts fest an der Garage montiert. Reedschalter sowie Magnet lassen sich einfach mit dem 3M Klebestreifen auf deren Rückseite befestigen.

Wo ist der ideale Montageort an der Garage beziehungsweise am Garagentor? Das hängt vor allem von dessen Bauart ab, aber auch von euren persönliche Präferenzen. In meinem Fall handelt es sich um ein Sektionaltor, was so viel bedeutet wie dass das Torblatt aus mehreren waagrechten Sektionen besteht, sich von oben nach unten schließt und beim Öffnen nicht zusammengerollt wird (anders als bei einem Rolltor, siehe auch nachfolgende Grafik).

Unterschiedliche Garagentortypen im Überblick
Unterschiedliche Garagentortypen im Überblick (Quelle: https://www.bauunternehmen.org/magazin/garagentore-im-vergleich/)

Bei meinem Tor hat sich eine Montage des Reedschalters direkt am Boden an der sogenannten Vorplatz-Oberkante als geeignet herausgestellt, unter anderem da sich der Magnet dann einfach an einer sich am Tor befindlichen Metallvorrichtung anbringen ließ und das Hauptgehäuse sehr unauffällig an der Hinterseite der Torschiene mittels der Magnete in der Rückseite (siehe nachfolgende Fotos). Einziger Nachteil, den ich dabei sehe: Das Kabel könnte eventuell versehentlich beschädigt werden. Allerdings bin ich in diesem Bereich der Garage auch nicht allzu viel mit potenziell gefährlichen Gegenständen zu Gange, weshalb ich darin letztlich kein Problem sehe. 

Montage des Netvox R718F am Garagentor: Anbringung Magnet
Montage des Netvox R718F am Garagentor: Anbringung Magnet
Montage des Netvox R718F am Garagentor: Anbringung Hauptgehäuse, Reedschalter
Montage des Netvox R718F am Garagentor: Anbringung Hauptgehäuse & Reedschalter

Kleine Anmerkung noch: Ich hätte den Reedschalter durchaus noch weiter links platzieren können. Allerdings ist hier der Untergrund bei mir nicht eben, so dass er dort vermutlich nicht so gut hält.

Wichtig bei der Montage:

  1. Der Abstand zwischen Reedschalter und Magnet sollte bei geschlossenem Tor weniger als 2 cm betragen (wobei im Praxistest auch 2,5 cm ausreichend waren), damit der Sensor Veränderungen/Bewegungen zuverlässig erkennt.
  2. Der Magnet sollte sich entlang der x-Achse parallel zum Reedschalter bewegen, NICHT entlang der y-Achse, da es durch die Veränderung des Magnetfeldes fälschlicherweise zu wiederholten Zustandsänderungen kommen kann. Reedschalter und Magnet müssen jedoch nicht 100 % exakt parallel zueinanderstehen, es reicht auch aus, wenn sie leicht schräg zueinanderstehen (wie auf den Fotos oben zu sehen ist).
  3. Ihr solltet das Gerät nicht in einem abgeschirmten Metallgehäuse oder in Umgebung mit anderen elektrischen Geräten installieren, um eine Beeinträchtigung der Funkübertragung zu vermeiden.

4.3 Verhalten & Konfiguration

Sobald das Garagentor geöffnet wird und sich Magnet und Reedschalter weit genug voneinander entfernen, sendet das Gerät eine Alarmmeldung über das Öffnen. Wenn die Garage wieder geschlossen wird und sich Magnet und Reedschalter wieder nähern, kehrt das Gerät in den Normalzustand zurück und sendet eine Statusmeldung über das Schließen. Weiterhin erfasst und übermittelt der Sensor Daten auch zwischen den Öffnungs- und Schließbewegungen, abhängig von der von euch hinterlegten Konfiguration. Die Standardkonfiguration sieht wie folgt aus:

  • MaxTime : Max Interval = 60 min = 3600s –> bedeutet, der Sensor verschickt spätestens alle 60 min, also jede Stunde, einen Bericht/Report mit dem aktuellen Torzustand und Batteriestatus
  • MinTime : Min Interval = 60 min = 3600s –> bedeutet, alle 60 min wird der aktuelle Batteriestatus anhand der vorhandenen Spannung geprüft. Ist der „ReportableChange value“ (im Standard 0.1 V) erreicht oder überschritten, also eine Veränderung von mindestens 0.1 V erfasst, verschickt der Sensor einen entsprechenden Report/Bericht. Da in der Standardkonfiguration MaxTime und MinTime jedoch übereinstimmen, sendet das Gerät unabhängig davon erst  mal nur zur MaxTime
  • BatteryVoltageChange: 0x01 (0.1V) –> ist der eben genannte „ReportableChange value“

Da der Sensor sich zwischen den hinterlegten Intervallen im Schlafmodus befindet und in dieser Zeit keine Energie verbraucht, kann er (je nach Konfiguration) extrem lange ohne Batteriewechsel genutzt werden. Weitere veranschaulichende Beispiele zu den beiden Intervallen findet ihr im Handbuch.

Wie ihr die Konfiguration (optional) ändern könnt:

Eine komfortable Konfiguration der Payload via Config-App wie bei den Sensative Strips Sensoren (siehe auch Teil 2 dieser Beitragsserie) ist beim Netvox R718F leider nicht möglich, ihr müsst also eine manuelle Konfiguration vornehmen. Dazu müsst ihr eine entsprechende Config-Payload als Downlink via Middleware an den Sensor schicken. Wichtig dabei: Es handelt sich beim Netvox R718F um ein sogenanntes Typ A Gerät, das heißt ihr müsst für den Empfang des Downlinks noch einen sogenannten „Open Frame“ senden. Dazu entweder einfach das Tor einmal öffnen beziehungsweise schließen oder kurz die Funktionstaste drücken. Die LED-Anzeige sollte dann kurz 1x grün leuchten. Wie genau muss die Payload dabei aussehen? Das hängt von euren gewünschten Einstellungen ab. Wie sich die hexadezimale Payload des Netvox R718F generell zusammensetzt, könnt ihr ebenfalls dem Handbuch entnehmen. Zum besseren Verständnis entschlüsseln wir mithilfe der Angaben im Handbuch aber einmal kurz die Standardpayload, die wie folgt lautet: 821D0E100E100100000000

82 = ReadConfig ReportReq, es handelt sich also um eine Konfigurationsabfrage
1D = Device Type (Gerätetyp)
0E10 = MinTime 3600 s
0E10 = MaxTime 3600 s
01 = BatteryChange 0.1V
00000000 = vom Hersteller reserviert für weitere Parameter

Nun wisst ihr, wie ihr den Netvox R718F an eurer Garage anbringen, initial einrichten/aktivieren und optional anders konfigurieren könnt. Im nächsten Beitrag dieser Serie (Teil 2) zeige ich euch das Ganze im Vergleich dazu mit dem Sensative Multi-Sensor Strips +Drip. Und im letzten Beitrag (Teil 3) dann noch, wie die Visualisierung der Daten sowie das Einrichten von Benachrichtigungen in der B.One Gallery erfolgt und wie mein abschließendes Fazit zu den beiden Sensoren ausfällt.

Habt ihr Fragen oder Anregungen dazu? Oder selbst bereits Erfahrungen mit dem Netvox R718F? Dann freue ich mich über einen Austausch 🙂

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