كيف يقوم مستشعر LoRa بإرسال واستقبال البيانات

كيف يقوم مستشعر LoRa بإرسال واستقبال البيانات
كيف يقوم مستشعر LoRa بإرسال واستقبال البيانات

لورا (بعيد المدى) تعمل تقنية الاستشعار اللاسلكية على خلق موجات في إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) صناعة. يمكن لهذه التقنية اللاسلكية توفير اتصال موثوق به عبر مسافات طويلة – تمتد بقدر 10 كيلومترا في المناطق الريفية و 2 كيلومترا في المناطق الحضرية. مع نقل بيانات موثوق به يخترق المساحات الداخلية والهياكل الموجودة تحت الأرض, وعمر البطارية يتجاوز عدة سنوات – وكل ذلك بتكاليف تشغيلية منخفضة – تعد LoRa بالقضاء على العديد من تحديات الاتصال والطاقة التي تعيق حالات استخدام إنترنت الأشياء المبتكرة.

نظرا لنقاط قوتها, ليس من المفاجئ أن تتوقع توقعات الصناعة أن تقوم LoRa بتوصيل المليار جهاز القادم من أجهزة إنترنت الأشياء. تتوقع شركة التحليل ABI Research أن LoRa سوف تمثل أكثر من نصف جميع اتصالات LPWA غير الخلوية, والتي قد يصل مجموعها تقريبا 1.3 مليار بواسطة 2026.

ما هي أجهزة الاستشعار لورا

أجهزة استشعار LoRa هي أجهزة استشعار لاسلكية تستخدم تكنولوجيا الاتصالات لورا لنقل بيانات الاستشعار إلى البوابات والتطبيقات. تستخدم هذه المستشعرات طاقة قليلة جدًا ويمكن أن تعمل لعدة سنوات قبل أن تحتاج إلى الاستبدال. تشمل القياسات الشائعة درجة الحرارة, رطوبة, جودة الهواء, تدفق المياه, رطوبة التربة, اهتزاز, و اكثر.

تحتوي المستشعرات على متحكم دقيق لأخذ قراءات المستشعر, راديو LoRa للاتصالات اللاسلكية, ومصدر طاقة البطارية. يتم نقل البيانات من أجهزة الاستشعار بشكل دوري عبر شبكة LoRa إلى التطبيقات المركزية ومنصات التحليلات. تتضمن بعض المستشعرات الشائعة المدمجة في مستشعرات LoRa:

  • دهت 11 – مستشعر درجة الحرارة والرطوبة
  • فوق صوتي – مستشعر كشف الأشياء
  • حساس للضوء – مستشعر الإضاءة المحيطة
  • مستشعر اللهب – للكشف عن وجود النار
  • يمرر – للتحكم في قوة الجهاز
  • الطنانة – إنذارات أو تحذيرات مسموعة
  • المصابيح – المؤشرات البصرية
  • وحدات نظام تحديد المواقع – تحديد المواقع

يمكن توصيل هذه المستشعرات بلوحة تحكم دقيقة تدعم LoRa مثل Arduino أو Raspberry Pi لجمع ونقل بيانات المستشعر.

كيف تقوم مستشعرات LoRa بإرسال واستقبال البيانات عبر LoRaWAN

تعمل أجهزة استشعار LoRa ضمن شبكة LoRa, استخدام بروتوكول LoRaWAN لنقل البيانات واستقبالها بكفاءة. LoRaWAN هو نظام تحكم في الوصول إلى الوسائط قائم على السحابة (ماك) بروتوكول الطبقة الذي يعمل في المقام الأول كبروتوكول طبقة الشبكة. نحن نستخدم LoRaWAN لإدارة الاتصال بين بوابات LoRa وأجهزة استشعار LoRa (العقد). يعمل كبروتوكول توجيه ويحافظ عليه تحالف LoRa. تم إصدار الإصدار الأول من LoRaWAN في العام 2015.

في بنية LoRaWAN, عقد لورا, وهي أجهزة الاستشعار المجهزة ببروتوكول LoRa, بدء الاتصال غير المتزامن عندما يكون لديهم بيانات لنقلها. يتيح ذلك لشبكة LoRa مقايضة الحساسية لمعدل البيانات بنطاق ترددي للقناة الثابتة. يتضمن بشكل أساسي اختيار مقدار السبريد المستخدم, معلمة قابلة للتحديد بين 7 و 12. يحدد عامل الانتشار هذا حساسية ومعدل البيانات لعقدة LoRa.

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 بتصفية الحزم المكررة, يدير الشبكة, ويقوم بإجراء فحوصات أمنية. تبعا, يرسل الخادم البيانات المعالجة إلى وحدات التطبيق, لوحات التحكم, أو الأجهزة الذكية المتصلة. بهذه الطريقة ، يُظهر بروتوكول LoRaWAN موثوقية عالية ودقة للحمل المعتدل.

بالإضافة إلى, يتضمن بروتوكول LoRaWAN ترميز تصحيح الأخطاء الأمامي لتعزيز مرونة الشبكة ضد التداخل. مع ميزانية ارتباط لاسلكية عالية حولها 155 ديسيبل إلى 170 ديسيبل, تعرض شبكات LoRa نطاقًا ممتدًا, مما يجعلها مناسبة لتطبيقات متنوعة.

كيفية إعداد شبكة استشعار LoRa

تتكون الأجهزة الموجودة في شبكة LoRa من عقد LoRa (أجهزة الاستشعار), بوابات LoRa التي تنقل الرسائل, وخادم شبكة LoRa مركزي. لاستخدام مستشعر LoRa, يعد إعداد شبكة LoRa الشامل أمرًا ضروريًا. دعونا نستكشف المكونات الرئيسية بالتفصيل:

كيف يعمل مستشعر لورا

عقدة لورا: أجهزة الاستشعار المدمجة مع الاتصال اللاسلكي وبروتوكول LoRa. يقوم بجمع بيانات المستشعر وينقلها إلى بوابة LoRa.

بوابة لورا: يعمل كنقطة مركزية لتشكيل شبكة LoRa. يتلقى البيانات من عقد LoRa عبر شبكة LoRa اللاسلكية ويعيد توجيهها إلى الخادم السحابي عبر اتصال قائم على IP مثل Wi-Fi, إيثرنت, أو الخلوية. تتلقى البوابات أيضًا الأوامر من السحابة وترسلها إلى عقد LoRa النهائية. عادةً ما تتلقى بوابات متعددة نفس إرسال العقدة – توفير التكرار.

الخادم السحابي: خادم سحابي يتلقى البيانات ويخزنها من بوابات LoRa. ويوفر الوصول إلى البيانات من منصات متعددة, مما يسمح بقابلية التوسع والتحكم في أداء ونطاق أجهزة استشعار LoRa.

ويوفر الوصول إلى البيانات عبر منصات مختلفة, توفير المرونة لتوسيع نطاق وإدارة أداء ونطاق أجهزة استشعار LoRa.

يعمل الخادم السحابي أيضًا كقناة لإرسال الأوامر من لوحة التحكم (جهاز ذكي) إلى عقد LoRa. في هذه الحالة, يمكنك إجراء تعديلات في الأداء, نطاق, أو معلمات أخرى لأجهزة استشعار LoRa في شبكة LoRa.

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.

فوائد استخدام أجهزة استشعار LoRa

تقنية لورا, تبرز بين التقنيات التخريبية, إنها ليست رؤية للمستقبل ولكنها واقع حالي ذو بصمة عالمية. تم بالفعل نشر مليارات أجهزة استشعار LoRa وLoRaWAN في جميع أنحاء العالم في العديد من تطبيقات إنترنت الأشياء, وهذا العدد في ارتفاع مطرد. الاستفادة من بروتوكول LoRaWAN, تساهم مستشعرات LoRa بشكل كبير في تطور عالم أكثر ذكاءً. فيما يلي بعض الفوائد الرئيسية لأجهزة استشعار LoRa:

اتصال طويل المدى

تتميز تقنية LoRa باستهلاكها المنخفض للطاقة وإمكانيات نقل البيانات بعيدة المدى. يوفر اتصالاً لاسلكيًا موثوقًا لما يصل إلى 10 كم في المناطق الريفية و 2 كيلومتر في المواقع الحضرية لأجهزة الاستشعار تحت الأرض والداخلية. وهذا أمر بالغ الأهمية للاستخدامات الزراعية أو قياس المياه.

عملية منخفضة الطاقة

يمكن أن تعمل عقد مستشعر LoRa لمدة تصل إلى 10 سنوات على بطارية واحدة عن طريق تحسين تردد قياس المستشعر, دورات النوم, ومعدل بيانات رابط LoRa. الطاقة المنخفضة ضرورية للزراعة عن بعد, البنية التحتية للمرافق, أو تتبع حالات الاستخدام. وهذا يقلل أيضًا من تكاليف الصيانة.

مرونة التدخل

يستخدم LoRa تعديل طيف انتشار الغرد الذي يوفر المرونة ضد ضوضاء الراديو وتداخله. توفر مخططات تصحيح الأخطاء الأمامية قوة الإشارة.

النظام البيئي العالمي

توفر مواصفات LoRaWAN والتحالفات المرتبطة بها إطارًا قابلاً للتشغيل البيني يمكن استخدامه من قبل موفري شبكات LoRa العامة والخاصة المتنوعين. بأكثر من 500 أفراد, بما فيها 100 مشغلي الشبكات العامة في أكثر من 58 بلدان, يضمن النظام البيئي لتحالف LoRa إمكانية الوصول العالمي. مع الشبكات في 100+ بلدان, فهو يتيح النشر السريع لحلول LoRa في جميع أنحاء العالم.

تطبيقات متعددة الاستخدامات

LoRa يكمل تقنيات مثل Cellular, واي فاي, Sigfox للتطبيقات الحساسة للتكلفة والطاقة. وهذا يدفع إلى اعتماد المدن الذكية, البنايات, الزراعة, السيناريوهات اللوجستية والصناعية.

التطبيقات المستقبلية لأجهزة استشعار LoRa

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

تطبيقات مجسات LoRa

الزراعة الذكية

أجهزة استشعار رطوبة التربة LoRa, مجسات الضوء, تساعد أجهزة مراقبة الرطوبة على تحسين استخدام المياه وظروف النمو لتحسين إنتاجية المحاصيل. تم تمكين تتبع موقع صحة الماشية.

المدن الذكية

تقوم مستشعرات LoRa بنقل البيانات حول مدى توفر أماكن وقوف السيارات, معلمات الرصد البيئي, وحتى حالة سلة المهملات. خدمات المدينة حول الإضاءة, مراقبة حركة المرور الاستفادة من التكنولوجيا. يتم استخدام LoRa أيضًا في تطبيقات مراقبة التسرب والصحة الهيكلية.

الرعاية الصحية الذكية

تتيح شبكات LoRa تكلفة منخفضة, اتصال موثوق به لتتبع الأصول الطبية, مراقبة درجة حرارة الأدوية/عينات الدم, مراقبة صحة المرضى المسنين. يمكن أن تساعد حلول إنترنت الأشياء القائمة على مستشعرات وبوابات LoRa في مراقبة المرضى المعرضين لمخاطر عالية على مدار الساعة.

المراقبة الصناعية الذكية

يمكن أن تستفيد العمليات في الصناعة من مستشعرات LoRa, التي لها وظائف المراقبة المستمرة. أجهزة استشعار لاسلكية لورا لدرجة الحرارة, اهتزاز, الضغط, يساعد استهلاك الطاقة في تحليل سلامة معدات المصنع دون استخدام كابلات باهظة الثمن. تقوم خدمات تحديد المواقع الخالية من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بتتبع الأصول والحاويات عالية القيمة عبر المجمعات الصناعية مما يزيد من النطاق الموسع.

المرافق الذكية

منذ متر غالبا ما تكون موجودة في الداخل, تحت الارض, أو في البيئات الحضرية الكثيفة. هذا يجعل من الصعب على معظم التقنيات اللاسلكية الوصول إليها. تقوم المدن بطرح عدادات ذكية للغاز, كهرباء, وإمدادات المياه القائمة على اتصال راديو LoRa لنقل بيانات الاستهلاك عن بعد بدلاً من الفحص الشخصي اليدوي.

سلسلة التوريد الذكية & الخدمات اللوجستية

تجعل مستشعرات LoRa من السهل على الخدمات اللوجستية وسلاسل التوريد تتبع الأصول عالية القيمة أثناء النقل. إن استهلاك الطاقة طويل المدى والمنخفض لأجهزة استشعار LoRa يجعل من السهل تحديد الموقع الجغرافي للمركبات والبضائع. تساعد المنصات المزودة بأجهزة استشعار للصدمات أو درجة الحرارة في تحديد سوء التعامل وصحة مطالبة التأمين.

تتبع مرضى الزهايمر

يمكن لأجهزة التتبع القابلة للارتداء بتقنية LoRa تنبيه مقدمي الرعاية عندما يغادر مريض الزهايمر منطقة آمنة محددة. سيساعد ذلك في ضمان السلامة على مدار الساعة في غياب الإشراف الجسدي. عمر البطارية الأطول مقارنة بعلامات BLE يبقي جهد الصيانة منخفضًا.

منازل ذكية & البنايات

تقوم مستشعرات LoRa بنقل المعلومات المتعلقة بديناميكيات المنزل والبناء بسلاسة. إنهم يراقبون استخدام الطاقة, وظيفة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)., والتدابير الأمنية مثل أجهزة استشعار الأبواب والنوافذ الذكية. أبعد من ذلك, يمتد LoRa إلى إنشاء مساحات معيشة وعمل ذكية ومترابطة.

خاتمة

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

اقرأ المزيد عن لورا

كتب بواسطة --
نيك هي
نيك هي
نيك, مدير مشروع متمرس في R&قسم د, يجلب ثروة من الخبرة إلى MOKOSMART, بعد أن عملت سابقًا كمهندس مشروع في BYD. خبرته في R&يجلب D مهارة شاملة لإدارة مشروع إنترنت الأشياء الخاص به. مع خلفية صلبة تمتد 6 سنوات في إدارة المشاريع والحصول على شهادات مثل PMP وCSPM-2, يتفوق نيك في تنسيق الجهود عبر المبيعات, هندسة, اختبارات, وفرق التسويق. تشمل مشاريع أجهزة إنترنت الأشياء التي شارك فيها المنارات, أجهزة LoRa, بوابات, والمقابس الذكية.
نيك هي
نيك هي
نيك, مدير مشروع متمرس في R&قسم د, يجلب ثروة من الخبرة إلى MOKOSMART, بعد أن عملت سابقًا كمهندس مشروع في BYD. خبرته في R&يجلب D مهارة شاملة لإدارة مشروع إنترنت الأشياء الخاص به. مع خلفية صلبة تمتد 6 سنوات في إدارة المشاريع والحصول على شهادات مثل PMP وCSPM-2, يتفوق نيك في تنسيق الجهود عبر المبيعات, هندسة, اختبارات, وفرق التسويق. تشمل مشاريع أجهزة إنترنت الأشياء التي شارك فيها المنارات, أجهزة LoRa, بوابات, والمقابس الذكية.
شارك هذا المنشور