LoRa傳感器如何發(fā)送和接收數(shù)據(jù)

　　LoRa(遠(yuǎn)程)傳感器無線技術(shù)正在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)行業(yè)掀起波瀾。這種無線技術(shù)可以提供遠(yuǎn)程的可靠連接，在農(nóng)村地區(qū)最遠(yuǎn)可達(dá)10公里范圍，在城市地區(qū)可達(dá)2公里范圍。LoRa憑借穿透室內(nèi)空間和地下結(jié)構(gòu)的可靠數(shù)據(jù)傳輸、長達(dá)數(shù)年的電池壽命以及較低的運(yùn)營成本，有望消除阻礙創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)用例的許多連接和電源挑戰(zhàn)。

　　鑒于其優(yōu)勢(shì)，行業(yè)預(yù)測(cè)LoRa將連接下一個(gè)10億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也就不足為奇了。ABIResearch預(yù)測(cè)，LoRa將占所有非蜂窩LPWA連接的一半以上，到2026年總數(shù)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(shù)將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)和應(yīng)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(yùn)行多年。常見的測(cè)量包括溫度、濕度、空氣質(zhì)量、水流量、土壤濕度、振動(dòng)等。

　　這些傳感器包含一個(gè)用于獲取傳感器讀數(shù)的微控制器、用于無線通信的LoRa無線電，以及一個(gè)電池電源。來自傳感器的數(shù)據(jù)通過LoRa網(wǎng)絡(luò)定期傳輸?shù)街醒霊?yīng)用和分析平臺(tái)。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(cè)傳感器

　　光敏—環(huán)境光傳感器

　　火焰?zhèn)鞲衅鳕C檢測(cè)是否存在火災(zāi)

　　繼電器–用于控制設(shè)備電源

　　蜂鳴器–聲音警報(bào)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(shù)據(jù)。

　　LoRa傳感器如何通過LoRaWAN傳輸和接收數(shù)據(jù)

　　LoRa傳感器在LoRa網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，利用LoRaWAN協(xié)議實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸和接收。LoRaWAN是一種基于云的媒體訪問控制(MAC)層協(xié)議，主要充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。我們使用LoRaWAN來管理LoRa網(wǎng)關(guān)和LoRa傳感器(節(jié)點(diǎn))之間的通信。它充當(dāng)路由協(xié)議，由LoRa聯(lián)盟維護(hù)。LoRaWAN的第一個(gè)版本于2015年發(fā)布。

　　在LoRaWAN架構(gòu)中，LoRa節(jié)點(diǎn)，即配備LoRa協(xié)議的傳感器，在有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)發(fā)起異步通信。這使得LoRa網(wǎng)絡(luò)能夠在數(shù)據(jù)速率的敏感性與固定通道帶寬之間進(jìn)行權(quán)衡。它主要涉及選擇所使用的擴(kuò)頻量，可選參數(shù)在7到12之間。該擴(kuò)展因子決定了LoRa節(jié)點(diǎn)的靈敏度和數(shù)據(jù)速率。

　　LoRa節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)由多個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)接收，這些網(wǎng)關(guān)將接收到的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到集中式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器)。它過濾掉重復(fù)的數(shù)據(jù)包、管理網(wǎng)絡(luò)并執(zhí)行安全檢查。隨后，服務(wù)器將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用模塊、控制面板或連接的智能設(shè)備。這樣，LoRaWAN協(xié)議在中等負(fù)載下具有較高的可靠性和準(zhǔn)確性。

　　此外，LoRaWAN協(xié)議還采用前向糾錯(cuò)編碼，以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力。LoRa網(wǎng)絡(luò)具有約155dB至170dB的高無線鏈路預(yù)算，覆蓋范圍更廣，適合各種應(yīng)用。

　　如何構(gòu)建LoRa傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備由LoRa節(jié)點(diǎn)(傳感器設(shè)備)、中繼消息的LoRa網(wǎng)關(guān)和集中式LoRa網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器組成。要使用LoRa傳感器，全面的LoRa網(wǎng)絡(luò)設(shè)置至關(guān)重要。讓我們?cè)敿?xì)探討一下關(guān)鍵組件：

　　LoRa節(jié)點(diǎn)：嵌入無線連接和LoRa協(xié)議的傳感器。它收集傳感器數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)絃oRa網(wǎng)關(guān)。

　　LoRa網(wǎng)關(guān)：充當(dāng)形成LoRa網(wǎng)絡(luò)的中心點(diǎn)。它通過LoRa無線接收來自LoRa節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并通過Wi-Fi、以太網(wǎng)或蜂窩網(wǎng)絡(luò)等基于IP的連接將其轉(zhuǎn)發(fā)到云服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)還接收來自云端的命令，并將其發(fā)送到LoRa終端節(jié)點(diǎn)。通常，多個(gè)網(wǎng)關(guān)將接收相同的節(jié)點(diǎn)傳輸，提供冗余。

　　云服務(wù)器：從LoRa網(wǎng)關(guān)接收和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的云服務(wù)器。它提供對(duì)多個(gè)平臺(tái)數(shù)據(jù)的訪問，從而實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性，以及對(duì)LoRa傳感器的性能和范圍的控制。

　　它提供跨各種平臺(tái)的數(shù)據(jù)訪問，提供擴(kuò)展和管理LoRa傳感器性能和范圍的靈活性。

　　云服務(wù)器還充當(dāng)從控制面板(智能設(shè)備)向LoRa節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令的管道。在這種情況下，可以調(diào)整LoRa網(wǎng)絡(luò)中LoRa傳感器的性能、范圍或其他參數(shù)。

　　這就是在LoRa網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置LoRa傳感器的方式。LoRa網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)需要求容納任意數(shù)量的LoRa傳感器。

　　使用LoRa傳感器的好處

　　LoRa技術(shù)在顛覆性技術(shù)中脫穎而出，它不是未來的愿景，而是影響全球的現(xiàn)實(shí)。全球范圍內(nèi)的各種物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施中已經(jīng)部署了數(shù)十億個(gè)LoRa和LoRaWAN傳感器，并且這個(gè)數(shù)字正在穩(wěn)步增長。LoRa傳感器利用LoRaWAN協(xié)議，為智能世界的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。以下是LoRa傳感器的一些主要好處：

　　遠(yuǎn)程連接

　　LoRa技術(shù)以其低功耗和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信能力而著稱。它為地下和室內(nèi)傳感器提供可靠的無線連接，在農(nóng)村地區(qū)可達(dá)10公里，在城市地區(qū)可達(dá)2公里。這對(duì)于農(nóng)業(yè)或水計(jì)量用途至關(guān)重要。

　　低功耗運(yùn)行

　　通過優(yōu)化傳感器測(cè)量頻率、睡眠周期和LoRa鏈路數(shù)據(jù)速率，LoRa傳感器節(jié)點(diǎn)可以使用單塊電池運(yùn)行長達(dá)10年。低功耗對(duì)于遠(yuǎn)程農(nóng)業(yè)、公用事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施或跟蹤用例至關(guān)重要。這也減少了維護(hù)開銷。

　　抗干擾能力

　　LoRa使用線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制，可提供抵御無線電噪聲和干擾的能力。前向糾錯(cuò)方案提供信號(hào)穩(wěn)健性。

　　全球生態(tài)系統(tǒng)

　　oRaWAN規(guī)范和相關(guān)聯(lián)盟提供了一個(gè)可互操作的框架，可供各種公共和專用LoRa網(wǎng)絡(luò)提供商使用。LoRa聯(lián)盟擁有500多個(gè)成員，其中包括超過58個(gè)國家的100家公共網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，其生態(tài)系統(tǒng)可確保全球可訪問性。憑借遍布100多個(gè)國家的網(wǎng)絡(luò)，可以在全球范圍內(nèi)快速部署LoRa解決方案。

　　通用應(yīng)用

　　LoRa補(bǔ)充了蜂窩、WiFi、Sigfox等技術(shù)，適用于成本和功耗敏感的應(yīng)用。這推動(dòng)了智慧城市、建筑、農(nóng)業(yè)、物流和工業(yè)場(chǎng)景的采用。

　　LoRa傳感器的未來應(yīng)用

　　LoRa傳感器提供了廣泛的可能性，我們可以將其用于多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。LoRa傳感器的一些潛在應(yīng)用包括：

　　智慧農(nóng)業(yè)

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

　　智慧城市

　　LoRa傳感器傳遞有關(guān)停車位可用性、環(huán)境監(jiān)測(cè)參數(shù)甚至垃圾箱狀態(tài)的數(shù)據(jù)。圍繞照明、交通監(jiān)控的城市服務(wù)利用了該技術(shù)。LoRa還用于泄漏和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用。

　　智慧醫(yī)療

　　LoRa網(wǎng)絡(luò)可為醫(yī)療資產(chǎn)跟蹤、藥物/血液樣本溫度監(jiān)測(cè)、老年患者健康監(jiān)測(cè)提供低成本、可靠的連接?；贚oRa傳感器和網(wǎng)關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案可以幫助全天候監(jiān)控高風(fēng)險(xiǎn)患者。

　　智能工業(yè)監(jiān)控

　　LoRa傳感器具有連續(xù)監(jiān)測(cè)功能，可使工業(yè)運(yùn)營受益。用于溫度、振動(dòng)、壓力、功耗的LoRa無線傳感器有助于分析工廠設(shè)備的健康狀況，而無需昂貴的布線。無需GPS的定位服務(wù)可利用擴(kuò)展的范圍，以跟蹤整個(gè)工業(yè)園區(qū)的高價(jià)值資產(chǎn)和集裝箱。

　　智能公用事業(yè)

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

　　智慧供應(yīng)鏈與物流

　　LoRa傳感器使物流和供應(yīng)鏈能夠更經(jīng)濟(jì)、更容易地跟蹤運(yùn)輸中的高價(jià)值資產(chǎn)。LoRa傳感器的遠(yuǎn)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(dāng)和保險(xiǎn)索賠的有效性。

　　阿爾茨海默病患者追蹤

　　當(dāng)阿爾茨海默病患者離開指定的安全區(qū)域時(shí)，LoRa技術(shù)可穿戴跟蹤設(shè)備可以向護(hù)理人員發(fā)出警報(bào)。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(biāo)簽相比，電池壽命更長，可降低維護(hù)工作量。

　　智能家居和建筑

　　LoRa傳感器無縫傳輸有關(guān)家庭和建筑動(dòng)態(tài)的信息。其密切關(guān)注能源使用情況、暖通空調(diào)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(lián)的生活和工作空間。

　　來源：千家網(wǎng)