كيف يقوم مستشعر LoRa بإرسال واستقبال البيانات

كيف يرسل مستشعر لورا البيانات ويستقبلها

تُعرف تلك المستشعرات التي تعتمد على تقنية LoRa باسم مستشعر LoRa. تتمتع مستشعرات LoRa بقدرات لتحديد الموقع الجغرافي, يسمح باستهلاك منخفض للطاقة وعمليات نقل طويلة المدى (عادة أكثر من 10 كم). بالتالي, يمكننا استخدامها عبر الطوابع الزمنية من بوابات مختلفة لتثليث مواضع الأجهزة. تسمح مستشعرات LoRa بالاتصال بعيد المدى بين الأجهزة للسماح بإنترنت الأشياء الفعال (إنترنت الأشياء) التنفيذ. هذا له تطبيقات عبر صناعات متعددة.

كيف يقوم مستشعر LoRa بإرسال واستقبال البيانات

تستخدم شبكة LoRa بروتوكول LoRaWAN لإرسال واستقبال البيانات من مستشعرات LoRa. LoRaWAN هو التحكم في الوصول إلى الوسائط المستندة إلى السحابة (ماك) بروتوكول طبقة ولكنه يعمل بشكل أساسي كبروتوكول طبقة شبكة. نستخدم LoRaWAN لإدارة الاتصال بين بوابات LoRa وأجهزة LoRa (العقد). يعمل كبروتوكول توجيه ويحافظ عليه تحالف LoRa. تم إصدار الإصدار الأول من LoRaWAN في العام 2015.

يحدد LoRaWAN بنية النظام وبروتوكول الاتصال لشبكة LoRa. يسمح بوصلة اتصال بعيدة المدى آمنة وموثوقة. LoRaWAN تدير أيضًا معدلات البيانات, ترددات الاتصال, وتحسين الطاقة لجميع أجهزة LoRa.

تعتمد عقد LoRa في شبكة LoRa على الاتصال غير المتزامن, ويبدأون في الإرسال عندما تتوفر لديهم البيانات لإرسالها. يتيح ذلك لشبكة LoRa مقايضة الحساسية لمعدل البيانات بنطاق ترددي للقناة الثابتة. يتضمن بشكل أساسي اختيار مقدار السبريد المستخدم (وهي معلمة قابلة للتحديد بين 7 and12). يحدد عامل الانتشار هذا حساسية عقدة LoRa ويحدد معدل بياناتها.

يتم استقبال البيانات المرسلة بواسطة عقدة LoRa بواسطة بوابات LoRa المتعددة, التي تعيد توجيه حزم البيانات المستلمة إلى خادم شبكة مركزي (خادم إنترنت الأشياء). يقوم خادم إنترنت الأشياء بتصفية الحزم المكررة, يدير الشبكة ويقوم بإجراء فحوصات أمنية. ثم يرسل الخادم هذه البيانات إلى وحدات التطبيق, لوحات التحكم, أو الأجهزة الذكية المتصلة. بهذه الطريقة ، يُظهر بروتوكول LoRaWAN موثوقية عالية ودقة للحمل المعتدل.

بالإضافة إلى, يستخدم LoRa ترميز تصحيح الخطأ الأمامي. هذا يحسن مرونة شبكة LoRa ضد أي نوع من التداخل العالي. يتميز النطاق العالي لشبكة LoRa بميزانيات ارتباط لاسلكية عالية جدًا, التي حولها 155 ديسيبل إلى 170 ديسيبل.

كيف يقوم مستشعر LoRa بإرسال واستقبال البيانات

كيف تصنع LoRa Sensors?

نقوم عادةً بدمج مستشعرات LoRa في شبكات إنترنت الأشياء. المستشعرات التي نستخدمها في الغالب مع تقنية LoRa هي,

  1. دهت 11

إنه مستشعر أساسي لدرجة الحرارة والرطوبة.

  1. أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

نستخدم هذا المستشعر للتحقق مما إذا كان هناك شيء أمامه.

  1. مستشعر حساس للضوء

نستخدم هذا المستشعر لمراقبة الإضاءة المحيطة.

  1. حساس اللهب

يكتشف وجود نار أو لهب.

  1. تناوب

نستخدم هذا للتحكم في قوة الجهاز.

  1. صفارة

نستخدم هذا لتنبيه أو تحذير الأفراد القريبين.

  1. يؤدى

هذه لإظهار التقدم أو حالة أي عملية.

مجموعة من هذه المستشعرات عند دمجها مع وحدة GPS عبر متحكم دقيق (عادة Arduino أو Raspberry Pi), يشكل مستشعر LoRa.

كيفية استخدام مستشعرات LoRa?

كيفية استخدام مستشعرات LoRa

لاستخدام مستشعر LoRa, علينا إنشاء شبكة LoRa فعالة. تتضمن شبكة LoRa النموذجية ما يلي,

1. عقدة لورا

جهاز استشعار لورا, عند دمجها مع الاتصال اللاسلكي وبروتوكول LoRa, ثم تشكل عقدة LoRa. تجمع عقدة LoRa بيانات المستشعر المطلوبة وترسلها إلى بوابة LoRa.

2. بوابة لورا (LG01)
البوابة هي بشكل عام جهاز نستخدمه لربط أنواع مختلفة من الشبكات. LG01 عبارة عن بوابة LoRa نستخدمها لتوصيل شبكة LoRa اللاسلكية وشبكة IP. ميزاته الرئيسية هي,

أ. إنها النقطة المركزية لتشكيل شبكة LoRa.

ب. يتلقى البيانات من جهاز LoRa (العقدة) في شبكة LoRa عبر LoRa wireless ويرسلها إلى خادم IoT في شبكة IP عبر

  • Wi-Fi
  • إيثرنت
  • 3G / 4G إلخ.

ج. يتلقى الأمر من خادم IoT ويرسله إلى جهاز LoRa (العقدة).

3.خادم إنترنت الأشياء

خادم إنترنت الأشياء هو في الأساس خادم سحابي يسمح بالاتصال بين الأجهزة المختلفة. يستقبل البيانات ويخزنها من أجهزة متعددة ويسمح بالوصول عبر منصات متعددة. في حالة وجود شبكة LoRa, يتلقى خادم إنترنت الأشياء البيانات من LoRa Gateway ثم يخزنها وفقًا لذلك. يمكن بعد ذلك الوصول إلى هذه البيانات من أي جهاز ذكي (كمبيوتر, حاسوب محمول, جوال, أو الكمبيوتر اللوحي, أيهما مناسب).

عندما نريد توسيع نطاق أداء مستشعرات LoRa لأعلى أو لأسفل أو إذا كنا نريد زيادة أو تقليل نطاق قياساتها, ثم يسمح خادم إنترنت الأشياء بذلك أيضًا. في هذه الحالة, نرسل الأوامر من لوحة التحكم (أي جهاز ذكي) إلى خادم إنترنت الأشياء. يرسل خادم إنترنت الأشياء الأمر إلى بوابة LoRa, والذي بدوره يرسله إلى Lora Node (جهاز). يتم تفسير الأمر في عقدة LoRa, وتتبعه مستشعرات LoRa وفقًا لذلك.

وبالتالي, هذه هي الطريقة التي أنشأنا بها مستشعرات LoRa داخل شبكة LoRa. يمكن لشبكة LoRa أن تستوعب أكبر عدد ممكن من مستشعرات LoRa حسب الحاجة.

لماذا تستخدم LoRa Sensors?

تقنية لورا, مقارنة بالتقنيات التخريبية الأخرى, ليس وعدًا بالمستقبل ولكنه متاح اليوم في جميع أنحاء العالم. هناك 600 الحالات المعروفة لنشر تقنية LoRa في تطبيقات إنترنت الأشياء على مستوى المدينة, وهذا العدد ينمو باطراد. حسب تقدير, أكثر من 105 تم نشر مليون جهاز LoRa حول العالم. تساعد مستشعرات LoRa مع بروتوكول LoRaWAN في إنشاء عالم ذكي. يتوقع المحللون أن 2023, حول 43% من بين جميع تطبيقات إنترنت الأشياء سوف تتضمن تقنية LoRa. بالتالي, تدرك تقنية LoRa إمكانات تطبيقات إنترنت الأشياء.

  1. تقنية LoRa تملأ فجوة تكنولوجية

تُحدث تقنية LoRa ثورة في إنترنت الأشياء من خلال استخدام القليل جدًا من الطاقة وتمكين اتصال البيانات على نطاق طويل. LoRaWAN يملأ الفجوة التكنولوجية لشبكات Wi-Fi / BLE والشبكات الخلوية, التي تتطلب طاقة عالية أو نطاقًا تردديًا عاليًا ولديها عدم القدرة على اختراق البيئات الداخلية المحمية أو لديها نطاق محدود. بالتالي, تقنية LoRa فعالة للاستخدام في أي بيئة داخلية أو ريفية.

  1. تقنية لورا تكمل التقنيات الأخرى

تعمل تقنية LoRa في النطاق غير المرخص مثل Wi-Fi وهي آمنة جدًا من الأجهزة الطرفية إلى خادم IoT مثل Cellular. هذا يجعلها مناسبة للاستخدام الداخلي والخارجي. يوفر بروتوكول LoRaWAN بروتوكول, اقتصادية, وحل اتصال فعال مثالي لتطبيقات إنترنت الأشياء, سواء تم تثبيته على انفراد, عامة, أو الشبكات الهجينة. يمكن لبيانات مستشعر LoRa أن تغذي منصات التحليلات التي تستخدم التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي. تحتاج هذه التقنيات إلى تنوع البيانات, التي يتم استيعابها بواسطة مستشعرات LoRa بتكلفة منخفضة للغاية واستهلاك طاقة.

  1. توفر الشبكة العالمية

أجهزة LoRa (العقد) تعمل على بروتوكول LoRaWAN, وهو معيار مفتوح. مدعوم من تحالف LoRa, جمعية غير ربحية تروج للتبني العالمي لتكنولوجيا LoRa. انتهى النظام البيئي لتحالف LoRa 500 أفراد, التي تشمل 100 مشغلي الشبكات العامة مع عروض الخدمات في أكثر من 58 بلدان. الشبكات القائمة على LoRaWAN يمكن الوصول إليها عالميًا ومتاحة في أكثر من 100 بلدان. وبالتالي, هذه البنية التحتية القائمة والتي تم تأسيسها تجعل نشر الحلول القائمة على LoRa على الفور أكثر كفاءة وأسهل.

  1. نظام بيئي سريع النمو

يشتمل النظام البيئي الذي يدعم LoRaWAN و LoRa على مجموعة واسعة من مصنعي الأجهزة, مقدمي الخدمة, مشغلو الشبكة, مصممي البرمجيات, الجامعات, والجمعيات الصناعية. تلعب هذه دورًا أساسيًا في إنشاء الأجهزة, التطبيقات, والشبكات. النظام البيئي ينمو بسرعة, والكيانات تعتمد تقنية LoRa عبر قطاعات متعددة.

ما هي بعض التطبيقات المحتملة لمستشعر LoRa ?

تقدم LoRa Sensors مجموعة واسعة من الاحتمالات التي يمكننا استخدامها للتطبيقات عبر قطاعات متعددة. بعض التطبيقات المحتملة لأجهزة استشعار LoRa هي,

  1. الزراعة الذكية

الزراعة الذكية لمستشعر لورا

يستخدم إنترنت الأشياء على نطاق واسع في الزراعة من قياس الظروف البيئية التي تؤثر على إنتاج المحاصيل لتتبع المؤشرات الصحية للثروة الحيوانية. هذا يسمح للحد الأدنى من الضغط على البيئة, تعظيم العائد, وتقليل النفقات. أجهزة LoRa (العقد) ويمكن لبروتوكول LoRaWAN أن يحسن بشكل كبير من فعالية هذه الشبكات. أظهرت بعض دراسات الحالة أن استخدام مستشعرات LoRa قد قلل من استهلاك المياه في المزارع التجارية حتى 50%. تتمتع مستشعرات LoRa باتصال بعيد المدى وتستهلك طاقة منخفضة. بالتالي, إنهم قادرون على إرسال البيانات من المزارع الزراعية إلى Cloud Server. تتم معالجة البيانات وتحليلها هناك لتحسين العمليات.

  1. المدن الذكية

يمكننا أن نجعل العمليات البلدية أكثر كفاءة باستخدام مستشعر LoRa طويل المدى ومنخفض الطاقة. توفر هذه المستشعرات قدرات تحديد الموقع الجغرافي آمنة وخالية من GPS. إذا كانت خدمات المدينة مثل وقوف السيارات, إضاءة, وإزالة النفايات معًا, عندها يمكن للمدن تحسين استخدام الأفراد والمرافق لتوفير المال والوقت.

  1. الرعاية الصحية الذكية

إن التكلفة المنخفضة واستهلاك الطاقة المنخفض لأجهزة استشعار LoRa تجعلها مناسبة لتطبيقات الرعاية الصحية, التي تعتبر بالغة الأهمية وتتطلب الموثوقية. يمكن أن تساعد حلول إنترنت الأشياء المستندة إلى مستشعرات وبوابات LoRa في مراقبة المرضى المعرضين لمخاطر عالية على مدار الساعة. وبالتالي, سيساعد هذا في ضمان عدم التغاضي عن السلامة الطبية وصحة المرضى الحرجين.

  1. التحكم الصناعي الذكي

يمكن أن تستفيد العمليات في الصناعة من مستشعرات LoRa, التي لها وظائف المراقبة المستمرة. بسبب استهلاك الطاقة طويل المدى ومنخفض لأجهزة LoRa (العقد), كثيرا ما نستخدمها في الصناعات التحويلية والمصانع. يمكنهم أيضًا نقل البيانات المهمة عبر بروتوكول LoRaWAN إلى الشبكة المعنية. هذا يمكن أن يسمح لتحليل البيانات والتحسين اللاحق للعمليات التجارية.

  1. المرافق الذكية

تستخدم عمليات المرافق التقليدية قياسًا شخصيًا بواسطة الفنيين الميدانيين, وبالتالي, هم كثيفة العمالة. علاوة على ذلك, غالبًا ما توجد الأمتار في الداخل, تحت الارض, أو البيئات الحضرية الكثيفة. هذا يجعل من الصعب على معظم التقنيات اللاسلكية الوصول إليها. وبالتالي, سيسمح استخدام مستشعرات LoRa وبروتوكول LoRaWAN لشركات القياس والمرافق بجمع البيانات عن بُعد. وبالتالي, كما سيساعدهم أيضًا في تبسيط العمليات من خلال استخدام موظفيهم بشكل أكثر كفاءة.

  1. سلسلة التوريد الذكية & الخدمات اللوجستية

تجعل مستشعرات LoRa من السهل على الخدمات اللوجستية وسلسلة التوريد تتبع الأصول عالية القيمة التي يتم نقلها. يسهّل استهلاك الطاقة بعيد المدى والمنخفض لمستشعرات LoRa تحديد الموقع الجغرافي للمركبات والبضائع الخالية من GPS. بالتالي, يمكننا بسهولة مراقبة أي نوع من الأصول داخل البيئات القاسية والمناطق الجغرافية الكبيرة.

  1. تتبع مرضى الزهايمر

يمكن لأجهزة التتبع القابلة للارتداء بتقنية LoRa تنبيه مقدمي الرعاية عندما يغادر مريض الزهايمر منطقة آمنة محددة. سيساعد هذا في ضمان السلامة على مدار الساعة في غياب الإشراف المادي.

  1. منازل ذكية & البنايات

يمكن لأجهزة استشعار LoRa إرسال البيانات حتى من داخل المباني التي تم إنشاؤها من مواد كثيفة, ويستهلكون طاقة منخفضة. هذا يجعل مستشعرات LoRa مثالية لتصنيع المنزل الذكي وأجهزة البناء. بالإضافة إلى, تسمح الإمكانات طويلة المدى لأجهزة استشعار LoRa وبروتوكول LoRaWAN بتتبع الأصول التي قد تبتعد عن المنزل. يمكن لأجهزة استشعار LoRa في المنزل الذكي وتطبيقات البناء تحسين استخدام المرافق, كشف الخطر, وتحسين السلامة & راحة الحياة اليومية.

  1. حلول التبريد الذكية

يمكن أن تساعد تقنية LoRa في حلول التبريد الذكية, والتي يمكن أن تساعد في تتبع درجات حرارة الطعام لصناعة الأغذية بالتجزئة. يمكن للتطورات العالمية في سلاسل محلات السوبر ماركت القائمة أن توفر الكثير من المال كل عام. يمكن أن تساعد مستشعرات LoRa المطاعم أيضًا في تقليل هدر الطعام وتحسين التكاليف التشغيلية لإدارة الأغذية.

إذا كنت تعمل على حل قائم على إنترنت الأشياء وترغب في استخدام تقنية LoRa ولكنك قلق بشأن تعقيد العملية, ثم يمكنك الاعتماد عليها موكو سمارت. نحن نقدم أحدث أجهزة الاستشعار LoRa, والتي يمكنك استخدامها حسب احتياجاتك. بالإضافة إلى, نحن نقدم تصميم الأجهزة, النماذج, تجميع المنتج, تصحيح أخطاء الترددات اللاسلكية, وخدمات التضمين LoRaWAN. وبالتالي, ستحصل على وحدات LoRa ذات المستوى الاحترافي للحل القائم على إنترنت الأشياء. لا تتردد في اتصل بنا إذا كنت تريد الاستفسار عن عرض أسعار أو طرح أي أسئلة.