LoRa傳感器如何發(fā)送和接收數據

　　LoRa(遠程)傳感器無線技術正在物聯網(IoT)行業(yè)掀起波瀾。這種無線技術可以提供遠程的可靠連接，在農村地區(qū)最遠可達10公里范圍，在城市地區(qū)可達2公里范圍。LoRa憑借穿透室內空間和地下結構的可靠數據傳輸、長達數年的電池壽命以及較低的運營成本，有望消除阻礙創(chuàng)新物聯網用例的許多連接和電源挑戰(zhàn)。

　　鑒于其優(yōu)勢，行業(yè)預測LoRa將連接下一個10億個物聯網設備也就不足為奇了。ABIResearch預測，LoRa將占所有非蜂窩LPWA連接的一半以上，到2026年總數可能接近13億。

　　什么是LoRa傳感器

　　LoRa傳感器是使用LoRa通信技術將傳感器數據傳輸到網關和應用的無線傳感器。這些傳感器的功耗非常低，并且在需要更換之前可以運行多年。常見的測量包括溫度、濕度、空氣質量、水流量、土壤濕度、振動等。

　　這些傳感器包含一個用于獲取傳感器讀數的微控制器、用于無線通信的LoRa無線電，以及一個電池電源。來自傳感器的數據通過LoRa網絡定期傳輸到中央應用和分析平臺。LoRa傳感器中集成的一些常見傳感器包括：

　　DHT11–溫濕度傳感器

　　超聲波–物體檢測傳感器

　　光敏—環(huán)境光傳感器

　　火焰?zhèn)鞲衅鳕C檢測是否存在火災

　　繼電器–用于控制設備電源

　　蜂鳴器–聲音警報或警告

　　LED–視覺指示器

　　GPS模塊–位置定位

　　這些傳感器可以連接到支持LoRa的微控制器板，例如Arduino或RaspberryPi，以收集和傳輸傳感器數據。

　　LoRa傳感器如何通過LoRaWAN傳輸和接收數據

　　LoRa傳感器在LoRa網絡中運行，利用LoRaWAN協議實現高效的數據傳輸和接收。LoRaWAN是一種基于云的媒體訪問控制(MAC)層協議，主要充當網絡層協議。我們使用LoRaWAN來管理LoRa網關和LoRa傳感器(節(jié)點)之間的通信。它充當路由協議，由LoRa聯盟維護。LoRaWAN的第一個版本于2015年發(fā)布。

　　在LoRaWAN架構中，LoRa節(jié)點，即配備LoRa協議的傳感器，在有數據要傳輸時發(fā)起異步通信。這使得LoRa網絡能夠在數據速率的敏感性與固定通道帶寬之間進行權衡。它主要涉及選擇所使用的擴頻量，可選參數在7到12之間。該擴展因子決定了LoRa節(jié)點的靈敏度和數據速率。

　　LoRa節(jié)點傳輸的數據由多個LoRa網關接收，這些網關將接收到的數據包轉發(fā)到集中式網絡服務器(物聯網服務器)。它過濾掉重復的數據包、管理網絡并執(zhí)行安全檢查。隨后，服務器將處理后的數據發(fā)送到應用模塊、控制面板或連接的智能設備。這樣，LoRaWAN協議在中等負載下具有較高的可靠性和準確性。

　　此外，LoRaWAN協議還采用前向糾錯編碼，以增強網絡的抗干擾能力。LoRa網絡具有約155dB至170dB的高無線鏈路預算，覆蓋范圍更廣，適合各種應用。

　　如何構建LoRa傳感器網絡

　　LoRa網絡中的設備由LoRa節(jié)點(傳感器設備)、中繼消息的LoRa網關和集中式LoRa網絡服務器組成。要使用LoRa傳感器，全面的LoRa網絡設置至關重要。讓我們詳細探討一下關鍵組件：

　　LoRa節(jié)點：嵌入無線連接和LoRa協議的傳感器。它收集傳感器數據，并將其傳輸到LoRa網關。

　　LoRa網關：充當形成LoRa網絡的中心點。它通過LoRa無線接收來自LoRa節(jié)點的數據，并通過Wi-Fi、以太網或蜂窩網絡等基于IP的連接將其轉發(fā)到云服務器。網關還接收來自云端的命令，并將其發(fā)送到LoRa終端節(jié)點。通常，多個網關將接收相同的節(jié)點傳輸，提供冗余。

　　云服務器：從LoRa網關接收和存儲數據的云服務器。它提供對多個平臺數據的訪問，從而實現可擴展性，以及對LoRa傳感器的性能和范圍的控制。

　　它提供跨各種平臺的數據訪問，提供擴展和管理LoRa傳感器性能和范圍的靈活性。

　　云服務器還充當從控制面板(智能設備)向LoRa節(jié)點發(fā)送命令的管道。在這種情況下，可以調整LoRa網絡中LoRa傳感器的性能、范圍或其他參數。

　　這就是在LoRa網絡中設置LoRa傳感器的方式。LoRa網絡可以根據需要求容納任意數量的LoRa傳感器。

　　使用LoRa傳感器的好處

　　LoRa技術在顛覆性技術中脫穎而出，它不是未來的愿景，而是影響全球的現實。全球范圍內的各種物聯網實施中已經部署了數十億個LoRa和LoRaWAN傳感器，并且這個數字正在穩(wěn)步增長。LoRa傳感器利用LoRaWAN協議，為智能世界的發(fā)展做出了重大貢獻。以下是LoRa傳感器的一些主要好處：

　　遠程連接

　　LoRa技術以其低功耗和遠程數據通信能力而著稱。它為地下和室內傳感器提供可靠的無線連接，在農村地區(qū)可達10公里，在城市地區(qū)可達2公里。這對于農業(yè)或水計量用途至關重要。

　　低功耗運行

　　通過優(yōu)化傳感器測量頻率、睡眠周期和LoRa鏈路數據速率，LoRa傳感器節(jié)點可以使用單塊電池運行長達10年。低功耗對于遠程農業(yè)、公用事業(yè)基礎設施或跟蹤用例至關重要。這也減少了維護開銷。

　　抗干擾能力

　　LoRa使用線性調頻擴頻調制，可提供抵御無線電噪聲和干擾的能力。前向糾錯方案提供信號穩(wěn)健性。

　　全球生態(tài)系統

　　oRaWAN規(guī)范和相關聯盟提供了一個可互操作的框架，可供各種公共和專用LoRa網絡提供商使用。LoRa聯盟擁有500多個成員，其中包括超過58個國家的100家公共網絡運營商，其生態(tài)系統可確保全球可訪問性。憑借遍布100多個國家的網絡，可以在全球范圍內快速部署LoRa解決方案。

　　通用應用

　　LoRa補充了蜂窩、WiFi、Sigfox等技術，適用于成本和功耗敏感的應用。這推動了智慧城市、建筑、農業(yè)、物流和工業(yè)場景的采用。

　　LoRa傳感器的未來應用

　　LoRa傳感器提供了廣泛的可能性，我們可以將其用于多個領域的應用。LoRa傳感器的一些潛在應用包括：

　　智慧農業(yè)

　　LoRa土壤濕度傳感器、光傳感器、濕度監(jiān)測器有助于優(yōu)化用水和生長條件，從而提高作物產量。啟用牲畜健康的位置跟蹤。

　　智慧城市

　　LoRa傳感器傳遞有關停車位可用性、環(huán)境監(jiān)測參數甚至垃圾箱狀態(tài)的數據。圍繞照明、交通監(jiān)控的城市服務利用了該技術。LoRa還用于泄漏和結構健康監(jiān)測應用。

　　智慧醫(yī)療

　　LoRa網絡可為醫(yī)療資產跟蹤、藥物/血液樣本溫度監(jiān)測、老年患者健康監(jiān)測提供低成本、可靠的連接?；贚oRa傳感器和網關的物聯網解決方案可以幫助全天候監(jiān)控高風險患者。

　　智能工業(yè)監(jiān)控

　　LoRa傳感器具有連續(xù)監(jiān)測功能，可使工業(yè)運營受益。用于溫度、振動、壓力、功耗的LoRa無線傳感器有助于分析工廠設備的健康狀況，而無需昂貴的布線。無需GPS的定位服務可利用擴展的范圍，以跟蹤整個工業(yè)園區(qū)的高價值資產和集裝箱。

　　智能公用事業(yè)

　　由于儀表通常位于室內、地下或密集的城市環(huán)境中。這使得大多數無線技術很難達到這些目標。城市正在推出基于LoRa無線電連接的智能燃氣、電力和供水電表，以遠程中繼消耗數據，而無需人工親自檢查。

　　智慧供應鏈與物流

　　LoRa傳感器使物流和供應鏈能夠更經濟、更容易地跟蹤運輸中的高價值資產。LoRa傳感器的遠程和低功耗，使得車輛和貨物的地理定位變得更加容易。裝有沖擊或溫度傳感器的托盤，有助于確定處理不當和保險索賠的有效性。

　　阿爾茨海默病患者追蹤

　　當阿爾茨海默病患者離開指定的安全區(qū)域時，LoRa技術可穿戴跟蹤設備可以向護理人員發(fā)出警報。這將有助于在無人監(jiān)管的情況下確保全天候安全。與BLE標簽相比，電池壽命更長，可降低維護工作量。

　　智能家居和建筑

　　LoRa傳感器無縫傳輸有關家庭和建筑動態(tài)的信息。其密切關注能源使用情況、暖通空調功能以及智能門窗傳感器等安全措施。除此之外，LoRa還延伸到創(chuàng)造智能、互聯的生活和工作空間。

　　來源：千家網