Tienda
La tecnología inalámbrica de sensores LoRa (de largo alcance) está revolucionando la industria del Internet de las Cosas (IoT). Esta tecnología inalámbrica puede ofrecer conectividad confiable a largas distancias, de hasta 10 km en zonas rurales y 2 km en zonas urbanas. Con una transmisión de datos confiable que penetra en espacios interiores y estructuras subterráneas, y una vida útil de batería de varios años, todo con bajos costos operativos, LoRa promete eliminar muchos de los desafíos de conectividad y energía que frenan los casos de uso innovadores del IoT.
Dadas sus fortalezas, no sorprende que las previsiones de la industria esperen que LoRa conecte los próximos mil millones de dispositivos IoT. La firma de análisis ABI Research predice que LoRa representará más de la mitad de todas las conexiones LPWA no celulares, que podrían alcanzar casi... 1.3 mil millones por 2026.
¿Qué son los sensores LoRa?
Los sensores LoRa son sensores inalámbricos que utilizan Tecnología de comunicación LoRa Para transmitir datos de sensores a puertas de enlace y aplicaciones. Estos sensores consumen muy poca energía y pueden funcionar durante varios años antes de necesitar reemplazo. Las mediciones comunes incluyen temperatura, humedad, calidad del aire, caudal de agua, humedad del suelo, vibración, entre otras.
Los sensores contienen un microcontrolador para tomar lecturas, una radio LoRa para la comunicación inalámbrica y una batería. Los datos de los sensores se transmiten periódicamente a través de la red LoRa a aplicaciones centrales y plataformas de análisis. Algunos sensores comunes integrados en los sensores LoRa incluyen:
- DHT11 – Sensor de temperatura y humedad
- Sensor ultrasónico de detección de objetos
- Fotosensible – Sensor de luz ambiental
- Sensor de llama: para detectar la presencia de fuego
- Relés: para controlar la potencia del dispositivo
- Zumbadores: alarmas o advertencias audibles
- LED – Indicadores visuales
- Módulos GPS – Posicionamiento de ubicación
Estos sensores se pueden conectar a una placa de microcontrolador habilitada para LoRa, como un Arduino o Raspberry Pi, para recopilar y transmitir datos del sensor.
Cómo los sensores LoRa transmiten y reciben datos a través de LoRaWAN
Los sensores LoRa operan dentro de una red LoRa, utilizando el protocolo LoRaWAN para una transmisión y recepción de datos eficiente. LoRaWAN es un protocolo de capa de control de acceso al medio (MAC) basado en la nube que actúa principalmente como protocolo de capa de red. Utilizamos LoRaWAN para gestionar la comunicación entre las puertas de enlace LoRa y los sensores LoRa (nodos). Funciona como un protocolo de enrutamiento y es mantenido por LoRa Alliance. La primera versión de LoRaWAN se lanzó en 2015.
En la arquitectura LoRaWAN, los nodos LoRa, que son los sensores equipados con el protocolo LoRa, inician una comunicación asíncrona cuando tienen datos que transmitir. Esto permite que una red LoRa equilibre la sensibilidad con la velocidad de datos con un ancho de banda de canal fijo. Esto implica principalmente seleccionar el grado de dispersión utilizado, un parámetro seleccionable entre 7 y 12. Este factor de dispersión determina la sensibilidad y la velocidad de datos de un nodo LoRa.
Los datos transmitidos por un nodo LoRa son recibidos por múltiples puertas de enlace LoRa, que reenvían los paquetes de datos recibidos a un servidor de red centralizado (servidor IoT). Este filtra los paquetes duplicados, gestiona la red y realiza comprobaciones de seguridad. Posteriormente, el servidor envía los datos procesados a módulos de aplicación, paneles de control o dispositivos inteligentes conectados. De esta forma, el protocolo LoRaWAN ofrece alta fiabilidad y precisión incluso con cargas moderadas.
Además, el protocolo LoRaWAN incorpora codificación de corrección de errores de avance para mejorar la resiliencia de la red frente a interferencias. Con un alto presupuesto de enlace inalámbrico de entre 155 dB y 170 dB, las redes LoRa ofrecen un amplio alcance, lo que las hace ideales para diversas aplicaciones.
Cómo configurar una red de sensores LoRa
Los dispositivos de una red LoRa constan de nodos LoRa (dispositivos sensores), puertas de enlace LoRa que retransmiten mensajes y un servidor de red LoRa centralizado. Para utilizar un sensor LoRa, es esencial una configuración completa de la red LoRa. Analicemos los componentes clave en detalle:
Nodo LoRaLos sensores incorporan conectividad inalámbrica y protocolo LoRa. Recopilan datos del sensor y los transmiten a la puerta de enlace LoRa.
Puerta de enlace LoRaActúa como el punto central para la formación de la red LoRa. Recibe datos de los nodos LoRa mediante la tecnología inalámbrica LoRa y los reenvía al servidor en la nube mediante conectividad IP, como Wi-Fi, Ethernet o celular. Las puertas de enlace también reciben comandos de la nube y los envían a los nodos terminales LoRa. Normalmente, varias puertas de enlace reciben la misma transmisión de nodo, lo que proporciona redundancia.
servidor cloudUn servidor en la nube que recibe y almacena datos de las puertas de enlace LoRa. Proporciona acceso a los datos desde múltiples plataformas, lo que permite escalabilidad y control del rendimiento y el alcance de los sensores LoRa.
Proporciona acceso a los datos en varias plataformas, ofreciendo la flexibilidad de escalar y administrar el rendimiento y el alcance de los sensores LoRa.
El servidor en la nube también sirve como canal para enviar comandos desde un panel de control (dispositivo inteligente) a los nodos LoRa. En este caso, se pueden ajustar el rendimiento, el alcance u otros parámetros de los sensores LoRa en la red LoRa.
Así es como configuramos los sensores LoRa dentro de una red LoRa. Una red LoRa puede alojar tantos sensores LoRa como se necesiten.
Beneficios de utilizar sensores LoRa
La tecnología LoRa, que destaca entre las tecnologías disruptivas, no es una visión de futuro, sino una realidad presente con presencia global. Miles de millones de sensores LoRa y LoRaWAN ya están implementados en todo el mundo en diversas implementaciones del IoT, y esta cifra aumenta constantemente. Aprovechando el protocolo LoRaWAN, los sensores LoRa contribuyen significativamente a la evolución de un mundo más inteligente. A continuación, se presentan algunas ventajas clave de los sensores LoRa:
Conectividad de largo alcance
La tecnología LoRa se distingue por su bajo consumo de energía y su capacidad de comunicación de datos de largo alcance. Proporciona conectividad inalámbrica confiable de hasta 10 km en zonas rurales y 2 km en zonas urbanas para sensores subterráneos e interiores. Esto es crucial para usos agrícolas o de medición de agua.
Operación de baja potencia
Los nodos de sensores LoRa pueden funcionar hasta 10 años con una sola batería, optimizando la frecuencia de medición, los ciclos de reposo y la velocidad de datos del enlace LoRa. El bajo consumo es esencial para aplicaciones agrícolas remotas, infraestructuras de servicios públicos o rastreo. Esto también reduce los gastos de mantenimiento.
Resiliencia a las interferencias
LoRa utiliza modulación de espectro ensanchado por chirp, que proporciona resiliencia frente al ruido y las interferencias de radio. Los esquemas de corrección de errores de avance (FEP) proporcionan robustez a la señal.
Ecosistema global
La especificación LoRaWAN y las alianzas asociadas ofrecen un marco interoperable que pueden utilizar diversos proveedores de redes LoRa, tanto públicas como privadas. Con más de 500 miembros, incluyendo 100 operadores de redes públicas en más de 58 países, el ecosistema de la Alianza LoRa garantiza la accesibilidad global. Con redes en más de 100 países, facilita la rápida implementación de soluciones LoRa en todo el mundo.
Aplicaciones versátiles
LoRa complementa tecnologías como la telefonía celular, WiFi y Sigfox para aplicaciones sensibles al coste y al consumo. Esto impulsa su adopción en ciudades inteligentes, edificios, agricultura, logística e industria.
Aplicaciones prospectivas de los sensores LoRa
Los sensores LoRa ofrecen una amplia gama de posibilidades que podemos utilizar en aplicaciones de diversos sectores. Algunas de sus posibles aplicaciones son:
Agricultura inteligente
Los sensores de humedad del suelo LoRa, los sensores de luz y los monitores de humedad ayudan a optimizar el uso del agua y las condiciones de cultivo para mejorar el rendimiento de los cultivos. Se permite el seguimiento de la ubicación del ganado.
Ciudades inteligentes
Los sensores LoRa transmiten datos sobre la disponibilidad de plazas de aparcamiento, parámetros de monitorización ambiental e incluso el estado de los contenedores de basura. Los servicios municipales de iluminación y monitorización del tráfico aprovechan esta tecnología. LoRa también se utiliza en aplicaciones de monitorización de fugas y salud estructural.
Cuidado de la salud inteligente
Las redes LoRa permiten una conectividad confiable y económica para el seguimiento de activos médicos, la monitorización de la temperatura de medicamentos y muestras de sangre, y la monitorización de la salud de pacientes mayores. Las soluciones IoT basadas en sensores y puertas de enlace LoRa pueden ayudar a monitorizar a pacientes de alto riesgo las 24 horas.
Monitoreo industrial inteligente
Las operaciones industriales pueden beneficiarse de los sensores LoRa, que cuentan con funciones de monitoreo continuo. Los sensores inalámbricos LoRa para temperatura, vibración, presión y consumo de energía ayudan a analizar el estado de los equipos de la fábrica sin necesidad de un cableado costoso. Los servicios de localización sin GPS rastrean activos y contenedores de alto valor en parques industriales aprovechando su amplio alcance.
Utilidades inteligentes
Dado que los medidores suelen estar ubicados en interiores, bajo tierra o en entornos urbanos densos, esto dificulta el acceso a la mayoría de las tecnologías inalámbricas. Las ciudades están implementando medidores inteligentes para el suministro de gas, electricidad y agua basados en la conectividad de radio LoRa para transmitir datos de consumo de forma remota en lugar de una inspección manual presencial.
Cadena de suministro y logística inteligentes
Los sensores LoRa facilitan y abaratan el seguimiento de activos de alto valor en tránsito para las cadenas de logística y suministro. Su amplio alcance y bajo consumo facilitan la geolocalización de vehículos y carga. Los palés equipados con sensores de impacto o temperatura ayudan a determinar la manipulación incorrecta y la validez de las reclamaciones al seguro.
Seguimiento de pacientes con Alzheimer
Los dispositivos de rastreo portátiles con tecnología LoRa pueden alertar a los cuidadores cuando un paciente con Alzheimer abandona una zona segura designada. Esto ayuda a garantizar la seguridad las 24 horas en ausencia de supervisión física. La mayor duración de la batería, en comparación con las etiquetas BLE, reduce el mantenimiento.
Casas y edificios inteligentes
Los sensores LoRa transmiten información fluida sobre la dinámica del hogar y el edificio. Monitorean el consumo de energía, el funcionamiento del sistema de climatización (HVAC) y las medidas de seguridad, como los sensores inteligentes para puertas y ventanas. Además, LoRa permite crear espacios de vida y trabajo inteligentes e interconectados.
Conclusión
Si está trabajando en una solución basada en IoT y desea utilizar la tecnología LoRa pero le preocupa la complejidad del proceso, puede confiar en MOKOSmartOfrecemos una variedad de sensores LoRaWAN robustos que puede usar según sus necesidades. Además, ofrecemos diseño de hardware, prototipado, ensamblaje de productos, depuración de RF e integración de LoRaWAN. De esta manera, obtendrá módulos LoRa de calidad profesional para su solución basada en IoT. No dude en contactarnos si desea solicitar un presupuesto o hacer alguna pregunta.
LEER MÁS SOBRE LORA
