I sensori basati sulla tecnologia LoRa sono noti come sensori LoRa. I sensori LoRa hanno capacità di geolocalizzazione, consente un basso consumo energetico e trasmissioni a lungo raggio (in genere più di 10 km). Quindi, possiamo usarli tramite timestamp da vari gateway per triangolare le posizioni dei dispositivi. I sensori LoRa consentono la connettività a lungo raggio tra i dispositivi per consentire un'efficace Internet delle cose (IoT) implementazione. Questo ha applicazioni in più settori.
In che modo il sensore LoRa invia e riceve dati
Una rete LoRa utilizza il protocollo LoRaWAN per inviare e ricevere dati dai sensori LoRa. LoRaWAN è un controllo di accesso multimediale basato su cloud (MAC) protocollo di livello ma agisce principalmente come protocollo di livello di rete. Utilizziamo LoRaWAN per la gestione della comunicazione tra gateway LoRa e dispositivi LoRa (nodi). Funziona come un protocollo di routing e LoRa Alliance lo mantiene. La prima versione di LoRaWAN è stata rilasciata nel corso dell'anno 2015.
LoRaWAN definisce l'architettura di sistema e il protocollo di comunicazione per la rete LoRa. Consente un collegamento di comunicazione a lungo raggio sicuro e affidabile. LoRaWAN gestisce anche le velocità dei dati, frequenze di comunicazione, e ottimizzazione della potenza per tutti i dispositivi LoRa.
I nodi LoRa in una rete LoRa si basano sulla comunicazione asincrona, e iniziano a trasmettere quando hanno i dati disponibili per l'invio. Ciò consente a una rete LoRa di compensare la sensibilità per la velocità dei dati con una larghezza di banda del canale fissa. Implica principalmente la selezione della quantità di spread utilizzato (che è un parametro selezionabile tra 7 and12). Questo fattore di diffusione determina la sensibilità di un nodo LoRa e ne determina la velocità dati.
I dati trasmessi da un nodo LoRa sono ricevuti da più gateway LoRa, che inoltra i pacchetti di dati ricevuti a un server di rete centralizzato (Server IoT). Il server IoT filtra i pacchetti duplicati, gestisce la rete ed esegue i controlli di sicurezza. Il server invia quindi questi dati ai moduli dell'applicazione, pannelli di controllo, o dispositivi intelligenti connessi. In questo modo il protocollo LoRaWAN mostra alta affidabilità e precisione per il carico moderato.
Inoltre, LoRa utilizza la codifica Forward Error Correction. This improves the LoRa network’s resilience against any kind of high interference. L'ampia gamma di una rete LoRa è caratterizzata da budget di collegamento wireless molto elevati, che sono in giro 155 dB a 170 dB.
Come realizzare i sensori LoRa?
In genere integriamo i sensori LoRa nelle reti IoT. I sensori che utilizziamo principalmente con la tecnologia LoRa sono,
- DHT11
È un sensore di base di temperatura e umidità.
- Sensore ultrasonico
Usiamo questo sensore per verificare se c'è un oggetto davanti.
- Sensore fotosensibile
Usiamo questo sensore per monitorare la luce ambientale.
- Sensore di fiamma
Rileva la presenza di fuoco o fiamma.
- staffetta
Lo usiamo per controllare la potenza di un dispositivo.
- Cicalino
Lo usiamo per allarmare o avvisare le persone vicine.
- GUIDATO
Questi sono per mostrare l'avanzamento o lo stato di qualsiasi processo.
Una raccolta di questi sensori quando combinati con un modulo GPS tramite un microcontrollore (di solito Arduino o Raspberry Pi), forma un sensore LoRa.
Come usare i sensori LoRa?
Per l'utilizzo di un sensore LoRa, dobbiamo creare un'efficace rete LoRa. Una tipica rete LoRa include quanto segue,
1. Nodo LoRa
Un sensore LoRa, se incorporato con connettività wireless e protocollo LoRa, quindi forma un nodo LoRa. Un nodo LoRa raccoglie i dati del sensore richiesti e li invia al gateway LoRa.
2. LoRa Gateway (LG01)
Un gateway è generalmente un dispositivo che utilizziamo per connettere vari tipi di rete. LG01 è un gateway LoRa che utilizziamo per collegare la rete wireless LoRa e la rete IP. Le sue caratteristiche principali sono,
un'. È il punto centrale per formare una rete LoRa.
B. Riceve i dati dal dispositivo LoRa (Nodo) nella rete LoRa tramite LoRa wireless e lo invia al server IoT nella rete IP tramite
- Wi-Fi
- Ethernet
- 3G / 4G ecc.
c. Riceve il comando dal server IoT e lo invia al dispositivo LoRa (Nodo).
3.Server IoT
Un server IoT è fondamentalmente un server cloud che consente la connettività tra vari dispositivi. Riceve e archivia dati da più dispositivi e consente l'accesso su più piattaforme. Nel caso di una rete LoRa, il server IoT riceve i dati dal gateway LoRa e li archivia di conseguenza. Questi dati possono quindi essere accessibili da qualsiasi dispositivo intelligente (Un computer, il computer portatile, cellulare, o tablet, qualunque sia conveniente).
Quando vogliamo scalare le prestazioni dei sensori LoRa su o giù o se vogliamo aumentare o diminuire la gamma delle loro misurazioni, quindi anche il server IoT lo consente. In questo caso, inviamo i comandi dal pannello di controllo (qualsiasi dispositivo intelligente) al server IoT. Il server IoT invia il comando al gateway LoRa, che a sua volta lo invia al nodo Lora (dispositivo). Il comando viene interpretato nel nodo LoRa, e i sensori LoRa lo seguono di conseguenza.
Così, è così che installiamo i sensori LoRa all'interno di una rete LoRa. Una rete LoRa può ospitare tutti i sensori LoRa necessari.
Perché usare i sensori LoRa?
Tecnologia LoRa, rispetto ad altre tecnologie dirompenti, non è una promessa del futuro ma è disponibile oggi in tutto il mondo. Ci sono 600 casi noti di implementazione della tecnologia LoRa nelle implementazioni IoT in tutta la città, e questo numero è in costante crescita. Secondo una stima, più di 105 milioni di dispositivi LoRa sono distribuiti in tutto il mondo. I sensori LoRa combinati con il protocollo LoRaWAN stanno aiutando a creare un mondo intelligente. Gli analisti prevedono che entro 2023, in giro 43% di tutte le implementazioni IoT includerà la tecnologia LoRa. Quindi, La tecnologia LoRa sta realizzando il potenziale per le applicazioni IoT.
- La tecnologia LoRa colma un vuoto tecnologico
La tecnologia LoRa sta rivoluzionando l'IoT usando pochissima energia e consentendo la comunicazione di dati a lungo raggio. LoRaWAN colma il gap tecnologico delle reti Wi-Fi / BLE e cellulari, che richiedono alta potenza o larghezza di banda elevata e hanno l'incapacità di penetrare negli ambienti interni schermati o hanno un raggio d'azione limitato. Quindi, La tecnologia LoRa è efficiente per l'utilizzo in qualsiasi ambiente interno o rurale.
- La tecnologia LoRa integra altre tecnologie
La tecnologia LoRa opera nella banda senza licenza come il Wi-Fi ed è molto sicura dai dispositivi finali al server IoT come Cellular. Questo lo rende adatto sia per uso interno che esterno. Il protocollo LoRaWAN offre una flessibilità, economico, ed efficiente soluzione di connettività ideale per le applicazioni IoT, installato in privato, pubblico, o reti ibride. I dati dei sensori LoRa possono alimentare piattaforme di analisi che utilizzano l'apprendimento automatico e l'intelligenza artificiale. Queste tecnologie richiedono la diversità dei dati, che è ospitato dai sensori LoRa a un costo e un consumo di energia molto bassi.
- Disponibilità della rete globale
Dispositivi LoRa (nodi) operare sul protocollo LoRaWAN, che è uno standard aperto. È supportato da LoRa Alliance, un'associazione no profit che promuove l'adozione mondiale della tecnologia LoRa. L'ecosistema dell'alleanza LoRa è finito 500 membri, che include 100 operatori di reti pubbliche con offerte di servizi in più di 58 paesi. Le reti basate su LoRaWAN sono accessibili a livello globale e sono disponibili in più di 100 paesi. Perciò, questa infrastruttura esistente e consolidata rende più efficiente e più semplice l'implementazione immediata di soluzioni basate su LoRa.
- Un ecosistema in rapida crescita
L'ecosistema che supporta LoRaWAN e LoRa comprende una vasta gamma di produttori di hardware, fornitori di servizi, operatori di rete, progettisti di software, università, e associazioni di settore. Questi svolgono un ruolo fondamentale nella creazione di dispositivi, applicazioni, e reti. L'ecosistema sta crescendo rapidamente, e le entità stanno adottando la tecnologia LoRa su più segmenti.
Quali sono alcune potenziali applicazioni del sensore LoRa ?
I sensori LoRa offrono una vasta gamma di possibilità che possiamo utilizzare per applicazioni in più settori. Alcune delle potenziali applicazioni dei sensori LoRa sono,
- Agricoltura intelligente
L'IoT è ampiamente utilizzato in agricoltura dalla misurazione delle condizioni ambientali che incidono sulla produzione agricola al monitoraggio degli indicatori sanitari del bestiame. Ciò consente il minimo sforzo per l'ambiente, massimizzazione della resa, e minimizzazione delle spese. Dispositivi LoRa (nodi) e il protocollo LoRaWAN può migliorare significativamente l'efficacia di tali reti. Alcuni casi studio hanno dimostrato che l'uso dei sensori LoRa ha ridotto il consumo di acqua delle aziende agricole commerciali fino a 50%. I sensori LoRa hanno connettività a lungo raggio e consumano bassa potenza. Quindi, sono in grado di inviare dati da aziende agricole al Cloud Server. I dati vengono elaborati e analizzati lì per migliorare le operazioni.
- Città intelligenti
Possiamo rendere le operazioni municipali più efficienti con il sensore LoRa a lungo raggio ea bassa potenza. Questi sensori offrono capacità di geolocalizzazione sicure e prive di GPS. Se i servizi della città come il parcheggio, illuminazione, e la rimozione dei rifiuti sono collegati insieme, quindi le città possono ottimizzare l'uso del personale e dei servizi pubblici per risparmiare tempo e denaro.
- Smart Healthcare
Il basso costo e il basso consumo energetico dei sensori LoRa li rendono adatti per applicazioni sanitarie, che sono fondamentali e richiedono affidabilità. Le soluzioni IoT basate su sensori e gateway LoRa possono aiutare a monitorare i pazienti ad alto rischio tutto il giorno. Perciò, ciò contribuirà a garantire che la sicurezza medica e la salute dei pazienti critici non vengano mai trascurate.
- Controllo industriale intelligente
Le operazioni nel settore possono beneficiare dei sensori LoRa, che hanno funzioni di monitoraggio continuo. A causa della lunga portata e del basso consumo energetico dei dispositivi LoRa (nodi), li usiamo spesso nelle industrie manifatturiere e negli impianti. Possono anche trasmettere dati importanti tramite il protocollo LoRaWAN alla rete interessata. Ciò può consentire l'analisi dei dati e la successiva ottimizzazione delle operazioni aziendali.
- Utilità intelligenti
Le operazioni di utilità convenzionali utilizzano la misurazione soggettiva da parte di tecnici sul campo, e quindi, sono ad alta intensità di lavoro. A parte questo, i metri si trovano spesso in ambienti chiusi, metropolitana, o densi ambienti urbani. Ciò rende difficile per la maggior parte delle tecnologie wireless raggiungerle. Così, l'utilizzo dei sensori LoRa e del protocollo LoRaWAN consentirà alle aziende di misurazione e utilità di raccogliere dati da remoto. Perciò, li aiuterà inoltre a semplificare le operazioni utilizzando il personale in modo più efficiente.
- Catena di approvvigionamento intelligente & la logistica
I sensori LoRa rendono conveniente e più facile per la logistica e la catena di approvvigionamento tenere traccia delle risorse di valore elevato in transito. Il lungo raggio e il basso consumo energetico dei sensori LoRa semplificano la geolocalizzazione GPS di veicoli e carichi. Quindi, possiamo facilmente monitorare qualsiasi tipo di risorsa all'interno di ambienti difficili e grandi aree geografiche.
- Monitoraggio del paziente Alzheimer
I dispositivi di localizzazione indossabili con tecnologia LoRa possono avvisare gli operatori sanitari quando un malato di Alzheimer lascia una zona sicura designata. Ciò contribuirà a garantire la sicurezza 24 ore su 24 in assenza di supervisione fisica.
- Case intelligenti & edifici
I sensori LoRa possono inviare dati anche all'interno di edifici costruiti con materiali densi, e consumano poca energia. Ciò rende i sensori LoRa ideali per la produzione di dispositivi per la casa e l'edilizia intelligenti. Inoltre, le funzionalità a lungo raggio dei sensori LoRa e del protocollo LoRaWAN consentono loro di tracciare le risorse che possono allontanarsi da casa. I sensori LoRa nelle applicazioni per la casa e l'edilizia intelligenti possono ottimizzare l'utilizzo delle utility, rilevare il pericolo, e migliorare la sicurezza & convenienza della vita quotidiana.
- Soluzioni di refrigerazione intelligenti
La tecnologia LoRa può aiutare nelle soluzioni di refrigerazione intelligenti, che può aiutare a tenere traccia delle temperature degli alimenti per l'industria della vendita al dettaglio. Gli sviluppi globali nelle catene di supermercati affermate possono far risparmiare un sacco di soldi ogni anno. I sensori LoRa possono anche aiutare i ristoranti a ridurre gli sprechi alimentari e ottimizzare i costi operativi della gestione degli alimenti.
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