Wie sendet und empfängt der LoRa-Sensor Daten?

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Wie sendet und empfängt der LoRa-Sensor Daten?

LoRa (Langstrecken) Sensor-Funktechnologie sorgt im Internet der Dinge für Aufsehen (IoT) Industrie. Diese drahtlose Technologie kann zuverlässige Konnektivität über große Entfernungen liefern – streckt sich so weit wie 10 km in ländlichen Gebieten und 2 km in städtischen Gebieten. Mit zuverlässiger Datenübertragung bis in Innenräume und unterirdische Bauwerke, und die Batterielebensdauer beträgt mehrere Jahre – Und das alles bei niedrigen Betriebskosten – LoRa verspricht, viele Konnektivitäts- und Stromversorgungsprobleme zu beseitigen, die innovative IoT-Anwendungsfälle behindern.

Angesichts seiner Stärken, Es ist keine Überraschung, dass Branchenprognosen davon ausgehen, dass LoRa die nächste Milliarde IoT-Geräte verbinden wird. Das Analystenunternehmen ABI Research prognostiziert, dass LoRa mehr als die Hälfte aller nicht-zellularen LPWA-Verbindungen ausmachen wird, was sich fast summieren kann 1.3 Milliarden von 2026.

Was sind LoRa-Sensoren?

LoRa-Sensoren sind drahtlose Sensoren, die verwenden LoRa-Kommunikationstechnologie zur Übertragung von Sensordaten an Gateways und Anwendungen. Diese Sensoren verbrauchen sehr wenig Strom und können mehrere Jahre lang funktionieren, bevor sie ausgetauscht werden müssen. Zu den üblichen Messungen gehört die Temperatur, Feuchtigkeit, Luftqualität, Wasserfluss, Bodenfeuchtigkeit, Vibration, und mehr.

Die Sensoren enthalten einen Mikrocontroller zur Erfassung der Sensormesswerte, LoRa-Funk für drahtlose Kommunikation, und eine Batteriestromquelle. Daten von den Sensoren werden regelmäßig über das LoRa-Netzwerk an zentrale Anwendungen und Analyseplattformen übertragen. Zu den gängigen Sensoren, die in LoRa-Sensoren integriert sind, gehören::

  • DHT11 – Temperatur- und Feuchtigkeitssensor
  • Ultraschall – Objekterkennungssensor
  • Lichtempfindlich – Umgebungslichtsensor
  • Flammensensor – Um das Vorhandensein von Feuer zu erkennen
  • Relais – Zur Steuerung der Geräteleistung
  • Summer – Akustische Alarme oder Warnungen
  • LEDs – Visuelle Indikatoren
  • GPS-Module – Standortpositionierung

Diese Sensoren können an ein LoRa-fähiges Mikrocontroller-Board wie einen Arduino oder Raspberry Pi angeschlossen werden, um Sensordaten zu sammeln und zu übertragen.

Wie LoRa-Sensoren Daten über LoRaWAN senden und empfangen

LoRa-Sensoren arbeiten innerhalb eines LoRa-Netzwerks, Nutzung des LoRaWAN-Protokolls für effiziente Datenübertragung und -empfang. Das LoRaWAN ist eine cloudbasierte Medienzugangskontrolle (MAC) Schichtprotokoll, das hauptsächlich als Netzwerkschichtprotokoll fungiert. Wir nutzen LoRaWAN zur Verwaltung der Kommunikation zwischen LoRa-Gateways und LoRa-Sensoren (Knoten). Es fungiert als Routing-Protokoll und wird von der LoRa Alliance verwaltet. Die erste Version von LoRaWAN wurde im Jahr veröffentlicht 2015.

In der LoRaWAN-Architektur, LoRa-Knoten, Das sind die Sensoren, die mit dem LoRa-Protokoll ausgestattet sind, initiieren eine asynchrone Kommunikation, wenn sie Daten zu übertragen haben. Dies ermöglicht es einem LoRa-Netzwerk, die Empfindlichkeit für die Datenrate mit einer festen Kanalbandbreite abzuwägen. Dabei wird hauptsächlich die Menge des verwendeten Aufstrichs ausgewählt, ein wählbarer Parameter zwischen 7 und 12. Dieser Spreading-Faktor bestimmt die Empfindlichkeit und Datenrate eines LoRa-Knotens.

Von einem LoRa-Knoten übertragene Daten werden von mehreren LoRa-Gateways empfangen, die die empfangenen Datenpakete an einen zentralen Netzwerkserver weiterleiten (IoT-Server). Es filtert doppelte Pakete heraus, verwaltet das Netzwerk, und führt Sicherheitskontrollen durch. Anschließend, Der Server sendet die verarbeiteten Daten an Anwendungsmodule, Bedienfelder, oder verbundene intelligente Geräte. Auf diese Weise zeigt das LoRaWAN-Protokoll eine hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit für die moderate Last.

zusätzlich, Das LoRaWAN-Protokoll enthält eine Forward-Error-Correction-Codierung, um die Widerstandsfähigkeit des Netzwerks gegen Störungen zu erhöhen. Mit einem hohen Budget für drahtlose Verbindungen 155 dB bis 170 dB, LoRa-Netzwerke weisen eine erweiterte Reichweite auf, wodurch sie für vielfältige Anwendungen geeignet sind.

So richten Sie ein LoRa-Sensornetzwerk ein

Geräte in einem LoRa-Netzwerk bestehen aus LoRa-Knoten (Sensorgeräte), LoRa-Gateways, die Nachrichten weiterleiten, und ein zentraler LoRa-Netzwerkserver. Zur Verwendung eines LoRa-Sensors, Ein umfassender LoRa-Netzwerkaufbau ist unerlässlich. Lassen Sie uns die Schlüsselkomponenten im Detail untersuchen:

So funktioniert der LoRa-Sensor

LoRa-Knoten: Die Sensoren sind mit drahtloser Konnektivität und LoRa-Protokoll ausgestattet. Es sammelt Sensordaten und übermittelt sie an das LoRa Gateway.

LoRa Gateway: Fungiert als zentraler Punkt für die Bildung des LoRa-Netzwerks. Es empfängt Daten von LoRa-Knoten über LoRa-Wireless und leitet sie über IP-basierte Konnektivität wie WLAN an den Cloud-Server weiter, Ethernet, oder Mobilfunk. Gateways empfangen außerdem Befehle aus der Cloud und senden diese an LoRa-Endknoten. Normalerweise empfangen mehrere Gateways dieselbe Knotenübertragung – Bereitstellung von Redundanz.

Cloud-Server: Ein Cloud-Server, der Daten von LoRa-Gateways empfängt und speichert. Es bietet Zugriff auf die Daten von mehreren Plattformen, Dies ermöglicht Skalierbarkeit und Kontrolle über die Leistung und Reichweite von LoRa-Sensoren.

Es ermöglicht den Zugriff auf die Daten über verschiedene Plattformen hinweg, Bietet die Flexibilität, die Leistung und Reichweite von LoRa-Sensoren zu skalieren und zu verwalten.

Der Cloud-Server dient auch als Kanal zum Senden von Befehlen von einer Zentrale (schlaues Gerät) zu den LoRa-Knoten. In diesem Fall, Sie können Anpassungen an der Leistung vornehmen, Reichweite, oder andere Parameter der LoRa-Sensoren im LoRa-Netzwerk.

So, So richten wir LoRa-Sensoren in einem LoRa-Netzwerk ein. Ein LoRa-Netzwerk kann beliebig viele LoRa-Sensoren aufnehmen.

Vorteile der Verwendung von LoRa-Sensoren

LoRa-Technologie, sich von den disruptiven Technologien abheben, ist keine Zukunftsvision, sondern eine gegenwärtige Realität mit globaler Ausstrahlung. Weltweit sind bereits Milliarden von LoRa- und LoRaWAN-Sensoren in verschiedenen IoT-Implementierungen im Einsatz, und diese Zahl steigt stetig. Nutzung des LoRaWAN-Protokolls, LoRa-Sensoren tragen wesentlich zur Entwicklung einer intelligenteren Welt bei. Hier sind einige der wichtigsten Vorteile von LoRa-Sensoren:

Konnektivität über große Entfernungen

Die LoRa-Technologie zeichnet sich durch einen geringen Stromverbrauch und die Fähigkeit zur Datenkommunikation über große Entfernungen aus. Es bietet zuverlässige drahtlose Konnektivität für bis zu 10 km in ländlichen Gebieten und 2 km an städtischen Standorten für Untergrund- und Innensensoren. Dies ist für Anwendungen in der Landwirtschaft oder zur Wassermessung von entscheidender Bedeutung.

Betrieb mit geringem Stromverbrauch

LoRa-Sensorknoten können bis zu betrieben werden 10 Jahre mit einer einzigen Batterie durch Optimierung der Sensormessfrequenz, Schlafzyklen, und LoRa-Link-Datenrate. Für die abgelegene Landwirtschaft ist ein geringer Energieverbrauch unerlässlich, Versorgungsinfrastruktur, oder Anwendungsfälle verfolgen. Dies reduziert auch den Wartungsaufwand.

Störfestigkeit

LoRa verwendet Chirp-Spread-Spectrum-Modulation, die Widerstandsfähigkeit gegen Funkrauschen und Interferenzen bietet. Vorwärtsfehlerkorrekturverfahren sorgen für Signalrobustheit.

Globales Ökosystem

Die LoRaWAN-Spezifikation und die damit verbundenen Allianzen bieten ein interoperables Framework, das von verschiedenen öffentlichen und privaten LoRa-Netzwerkanbietern genutzt werden kann. Mit über 500 Mitglieder, einschließlich 100 öffentliche Netzbetreiber in mehr als 58 Länder, Das Ökosystem der LoRa Alliance gewährleistet globale Erreichbarkeit. Mit Netzwerken drin 100+ Länder, Es ermöglicht die schnelle Bereitstellung von LoRa-Lösungen weltweit.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

LoRa ergänzt Technologien wie Cellular, W-lan, Sigfox für kosten- und stromsensible Anwendungen. Dies fördert die Akzeptanz intelligenter Städte, Gebäude, Landwirtschaft, Logistik- und Industrieszenarien.

Mögliche Anwendungen von LoRa-Sensoren

LoRa-Sensoren bieten eine Vielzahl von Möglichkeiten, die wir für Anwendungen in mehreren Sektoren nutzen können. Einige der möglichen Anwendungen von LoRa-Sensoren sind:

Anwendungen von LoRa-Sensoren

Intelligente Landwirtschaft

LoRa-Bodenfeuchtigkeitssensoren, Lichtsensoren, Feuchtigkeitsmonitore helfen dabei, den Wasserverbrauch und die Wachstumsbedingungen zu optimieren, um die Ernteerträge zu verbessern. Die Standortverfolgung der Tiergesundheit ist aktiviert.

Intelligente Städte

LoRa-Sensoren übermitteln Daten über die Verfügbarkeit von Parkplätzen, Umweltüberwachungsparameter, und sogar den Status des Abfallbehälters. Stadtdienstleistungen rund um Beleuchtung, Verkehrsüberwachung nutzt die Technologie. LoRa wird auch in Leckage- und Strukturüberwachungsanwendungen eingesetzt.

Smart Healthcare

LoRa-Netzwerke ermöglichen niedrige Kosten, Zuverlässige Konnektivität für die Nachverfolgung medizinischer Vermögenswerte, Temperaturüberwachung von Medikamenten/Blutproben, Gesundheitsüberwachung älterer Patienten. IoT-Lösungen auf Basis von LoRa-Sensoren und Gateways können dabei helfen, Hochrisikopatienten rund um die Uhr zu überwachen.

Intelligente Industrieüberwachung

Betriebe in der Industrie können von den LoRa-Sensoren profitieren, die kontinuierliche Überwachungsfunktionen haben. LoRa-Funksensoren für Temperatur, Vibration, Druck, Der Stromverbrauch hilft bei der Analyse des Zustands der Fabrikausrüstung ohne kostspielige Verkabelung. GPS-freie Ortungsdienste verfolgen hochwertige Vermögenswerte und Container in Industrieparks und nutzen dabei die erweiterte Reichweite.

Intelligente Dienstprogramme

Da Messgeräte häufig in Innenräumen angebracht sind, unter Tage, oder in dichten städtischen Umgebungen. Dies macht es für die meisten drahtlosen Technologien schwierig, sie zu erreichen. Städte führen intelligente Zähler für Gas ein, Elektrizität, und Wasserversorgungen basierend auf LoRa-Funkkonnektivität zur Fernübertragung von Verbrauchsdaten anstelle einer manuellen Inspektion vor Ort.

Intelligente Lieferkette & Logistik

LoRa-Sensoren machen es für Logistik- und Lieferketten erschwinglich und einfacher, hochwertige Güter während des Transports zu verfolgen. Die große Reichweite und der geringe Stromverbrauch von LoRa-Sensoren erleichtern die Geolokalisierung von Fahrzeugen und Ladung. Paletten, die mit Stoß- oder Temperatursensoren ausgestattet sind, helfen dabei, unsachgemäße Handhabung und die Gültigkeit von Versicherungsansprüchen festzustellen.

Alzheimer-Patienten-Tracking

Tragbare Ortungsgeräte mit LoRa-Technologie können Pflegekräfte alarmieren, wenn ein Alzheimer-Patient eine bestimmte Sicherheitszone verlässt. Dies trägt dazu bei, die Sicherheit rund um die Uhr auch ohne physische Aufsicht zu gewährleisten. Die längere Batterielebensdauer im Vergleich zu BLE-Tags hält den Wartungsaufwand gering.

Smart Homes & Gebäude

LoRa-Sensoren übermitteln nahtlos Informationen zur Haus- und Gebäudedynamik. Sie überwachen den Energieverbrauch, HVAC-Funktionalität, und Sicherheitsmaßnahmen wie intelligente Tür- und Fenstersensoren. Darüber hinaus, LoRa erstreckt sich auf die Schaffung intelligenter und vernetzter Wohn- und Arbeitsräume.

Fazit

Wenn Sie an einer IoT-basierten Lösung arbeiten und die LoRa-Technologie nutzen möchten, sich aber Sorgen über die Komplexität des Prozesses machen, dann können Sie sich verlassen MOKOSmart. Wir bieten eine Vielzahl robuster LoRaWAN-Sensoren an, die Sie nach Ihren Bedürfnissen verwenden können. zusätzlich, Wir bieten Hardware-Design an, Prototyp entwickeln, Produktmontage, RF-Debugging, und LoRaWAN-Einbettungsdienste. So, Sie erhalten professionelle LoRa-Module für Ihre IoT-basierte Lösung. Wenn Sie ein Angebot einholen möchten oder Fragen haben, können Sie sich gerne an uns wenden.

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Geschrieben von --
YK Huang
YK Huang
YK ist ein erfahrener Produktmanager bei MOKOSMART's R&D-Abteilung mit über einem Jahrzehnt Erfahrung in der Entwicklung intelligenter Geräte. Er ist PMP- und NPDP-zertifiziert und verfügt darüber hinaus über Kenntnisse im Umgang mit funktionsübergreifenden Teams. Wir haben datengesteuerte Erkenntnisse genutzt, um mehr als erfolgreich zu starten 40 vernetzte Produkte. Mit einem Hintergrund in der Elektronik & Maschinenbau, YK ist gut darin, komplexe technische Wertversprechen in benutzerfreundliche IoT-Lösungen für Verbraucher- und Industrieanwendungen umzuwandeln.
YK Huang
YK Huang
YK ist ein erfahrener Produktmanager bei MOKOSMART's R&D-Abteilung mit über einem Jahrzehnt Erfahrung in der Entwicklung intelligenter Geräte. Er ist PMP- und NPDP-zertifiziert und verfügt darüber hinaus über Kenntnisse im Umgang mit funktionsübergreifenden Teams. Wir haben datengesteuerte Erkenntnisse genutzt, um mehr als erfolgreich zu starten 40 vernetzte Produkte. Mit einem Hintergrund in der Elektronik & Maschinenbau, YK ist gut darin, komplexe technische Wertversprechen in benutzerfreundliche IoT-Lösungen für Verbraucher- und Industrieanwendungen umzuwandeln.
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