LoRa (Langeafstand) draadloze sensortechnologie veroorzaakt golven in het internet der dingen (IoT) industrie. Deze draadloze technologie kan betrouwbare connectiviteit over lange afstanden leveren – zich uitstrekkend tot 10 km in landelijke gebieden en 2 km in stedelijke gebieden. Met betrouwbare datatransmissie die binnenruimtes en ondergrondse constructies binnendringt, en een levensduur van de batterij van meerdere jaren – alles tegen lage operationele kosten – LoRa belooft veel connectiviteits- en stroomuitdagingen te elimineren die innovatieve IoT-gebruiksscenario's tegenhouden.
Gezien zijn sterke punten, Het is geen verrassing dat volgens de prognoses van de sector LoRa de volgende miljard IoT-apparaten zal verbinden. Het analistenbureau ABI Research voorspelt dat LoRa verantwoordelijk zal zijn voor meer dan de helft van alle niet-cellulaire LPWA-verbindingen, wat in totaal bijna kan zijn 1.3 miljard door 2026.
Wat zijn LoRa-sensoren
LoRa-sensoren zijn draadloze sensoren die gebruik maken van LoRa-communicatietechnologie om sensorgegevens naar gateways en applicaties te verzenden. Deze sensoren gebruiken zeer weinig stroom en kunnen meerdere jaren functioneren voordat ze vervangen moeten worden. Veel voorkomende metingen zijn onder meer temperatuur, vochtigheid, luchtkwaliteit, waterstroom, bodemvocht, trillingen, en meer.
De sensoren bevatten een microcontroller om sensormetingen uit te voeren, LoRa-radio voor draadloze communicatie, en een batterijvoedingsbron. Gegevens van de sensoren worden periodiek via het LoRa-netwerk verzonden naar centrale applicaties en analyseplatforms. Enkele veel voorkomende sensoren die in LoRa-sensoren zijn geïntegreerd, zijn onder meer::
- DHT11 – Temperatuur- en vochtigheidssensor
- Ultrasoon – Objectdetectiesensor
- Lichtgevoelig – Omgevingslicht sensor
- Vlamsensor – Om de aanwezigheid van vuur te detecteren
- relais – Voor het regelen van de apparaatstroom
- Zoemers – Hoorbare alarmen of waarschuwingen
- LED's – Visuele indicatoren
- GPS-modules – Locatie positionering
Deze sensoren kunnen worden aangesloten op een LoRa-compatibel microcontrollerbord zoals een Arduino of Raspberry Pi om sensorgegevens te verzamelen en te verzenden.
Hoe LoRa-sensoren gegevens verzenden en ontvangen via LoRaWAN
LoRa-sensoren werken binnen een LoRa-netwerk, gebruikmakend van het LoRaWAN-protocol voor efficiënte gegevensoverdracht en -ontvangst. De LoRaWAN is een cloudgebaseerde mediatoegangscontrole (MAC) laagprotocol dat primair fungeert als een netwerklaagprotocol. We gebruiken LoRaWAN voor het beheren van de communicatie tussen LoRa-gateways en LoRa-sensoren (knooppunten). Het functioneert als een routeringsprotocol en de LoRa Alliance onderhoudt het. De eerste versie van LoRaWAN werd in het jaar uitgebracht 2015.
In de LoRaWAN-architectuur, LoRa-knooppunten, dit zijn de sensoren die zijn uitgerust met het LoRa-protocol, asynchrone communicatie initiëren wanneer ze gegevens moeten verzenden. Dit stelt een LoRa-netwerk in staat om gevoeligheid voor datasnelheid in te ruilen met een vaste kanaalbandbreedte. Het gaat vooral om het selecteren van de hoeveelheid gebruikte spread, een selecteerbare parameter tussen 7 en 12. Deze spreidingsfactor bepaalt de gevoeligheid en datasnelheid van een LoRa-node.
Gegevens verzonden door een LoRa-knooppunt worden ontvangen door meerdere LoRa-gateways, die de ontvangen datapakketten doorsturen naar een gecentraliseerde netwerkserver (IoT-server). Het filtert dubbele pakketten eruit, beheert het netwerk, en voert veiligheidscontroles uit. Hierop volgend, de server stuurt de verwerkte gegevens naar applicatiemodules, controle panelen, of verbonden slimme apparaten. Op deze manier toont het LoRaWAN-protocol een hoge betrouwbaarheid en nauwkeurigheid voor de gemiddelde belasting.
Bovendien, het LoRaWAN-protocol bevat Forward Error Correction-codering om de veerkracht van het netwerk tegen interferentie te vergroten. Met een hoog budget voor draadloze verbindingen 155 dB tot 170 dB, LoRa-netwerken vertonen een groter bereik, waardoor ze geschikt zijn voor uiteenlopende toepassingen.
Hoe u een LoRa-sensornetwerk opzet
Apparaten in een LoRa-netwerk bestaan uit LoRa-nodes (sensor apparaten), LoRa-gateways die berichten doorgeven, en een gecentraliseerde LoRa-netwerkserver. Om een LoRa-sensor te gebruiken, een uitgebreide LoRa-netwerkconfiguratie is essentieel. Laten we de belangrijkste componenten in detail verkennen:
LoRa-knooppunt: De sensoren zijn ingebed met draadloze connectiviteit en LoRa-protocol. Het verzamelt sensorgegevens en verzendt deze naar de LoRa Gateway.
LoRa Gateway: Fungeert als centraal punt voor het vormen van het LoRa-netwerk. Het ontvangt gegevens van LoRa-knooppunten via LoRa wireless en stuurt deze door naar de cloudserver via IP-gebaseerde connectiviteit zoals Wi-Fi, Ethernet, of mobiel. Gateways ontvangen ook opdrachten uit de cloud en sturen deze naar LoRa-eindknooppunten. Normaal gesproken zullen meerdere gateways dezelfde knooppunttransmissie ontvangen – redundantie bieden.
Cloud-server: Een cloudserver die gegevens van LoRa-gateways ontvangt en opslaat. Het biedt toegang tot de gegevens van meerdere platforms, waardoor schaalbaarheid en controle over de prestaties en het bereik van LoRa-sensoren mogelijk is.
Het biedt toegang tot de gegevens op verschillende platforms, het biedt de flexibiliteit om de prestaties en het bereik van LoRa-sensoren te schalen en te beheren.
De cloudserver dient ook als kanaal voor het verzenden van opdrachten vanaf een bedieningspaneel (smart apparaat) naar de LoRa-nodes. In dit geval, u kunt aanpassingen in de prestaties aanbrengen, bereik, of andere parameters van de LoRa-sensoren in het LoRa-netwerk.
Zo, zo zetten we LoRa-sensoren op binnen een LoRa-netwerk. Een LoRa-netwerk biedt plaats aan zoveel LoRa-sensoren als nodig is.
Voordelen van het gebruik van LoRa-sensoren
LoRa-technologie, die zich onderscheidt van de disruptieve technologieën, is geen visie voor de toekomst, maar een hedendaagse realiteit met een mondiale voetafdruk. Miljarden LoRa- en LoRaWAN-sensoren worden wereldwijd al ingezet in verschillende IoT-implementaties, en dit aantal stijgt gestaag. Gebruikmakend van het LoRaWAN-protocol, LoRa-sensoren dragen aanzienlijk bij aan de evolutie van een slimmere wereld. Hier zijn enkele belangrijke voordelen van LoRa-sensoren:
Connectiviteit over lange afstanden
LoRa-technologie onderscheidt zich door een laag stroomverbruik en datacommunicatiemogelijkheden over lange afstanden. Het biedt betrouwbare draadloze connectiviteit voor maximaal 10 km op het platteland en 2 km op stedelijke locaties voor ondergrondse en binnensensoren. Dit is van cruciaal belang voor toepassingen in de landbouw of voor watermeting.
Bediening met laag vermogen
LoRa-sensornodes kunnen maximaal werken 10 jaar op één enkele batterij door de meetfrequentie van de sensor te optimaliseren, slaapcycli, en LoRa-linkdatasnelheid. Een laag vermogen is essentieel voor afgelegen landbouw, nutsinfrastructuur, of het volgen van gebruiksscenario's. Dit vermindert ook de onderhoudskosten.
Veerkracht van interferentie
LoRa maakt gebruik van chirp spread spectrum modulatie die veerkracht biedt tegen radioruis en interferentie. Voorwaartse foutcorrectieschema's zorgen voor signaalrobuustheid.
Mondiaal ecosysteem
De LoRaWAN-specificatie en bijbehorende allianties bieden een interoperabel raamwerk dat bruikbaar is voor diverse publieke en private LoRa-netwerkaanbieders. Met meer dan 500 leden, inclusief 100 openbare netwerkexploitanten in meer dan 58 landen, het ecosysteem van de LoRa Alliance zorgt voor wereldwijde toegankelijkheid. Met netwerken erin 100+ landen, het maakt een snelle implementatie van LoRa-oplossingen wereldwijd mogelijk.
Veelzijdige toepassingen
LoRa is een aanvulling op technologieën zoals Cellular, Wifi, Sigfox voor kosten- en stroomgevoelige toepassingen. Dit stimuleert de adoptie van slimme steden, gebouwen, landbouw, logistieke en industriële scenario's.
Toekomstige toepassingen van LoRa-sensoren
LoRa-sensoren bieden een breed scala aan mogelijkheden die we kunnen gebruiken voor toepassingen in meerdere sectoren. Enkele van de toekomstige toepassingen van LoRa-sensoren zijn:
Slimme landbouw
LoRa bodemvochtsensoren, lichtsensoren, Vochtigheidsmonitors helpen het waterverbruik en de groeiomstandigheden te optimaliseren om de gewasopbrengsten te verbeteren. Locatietracking van de gezondheid van het vee is ingeschakeld.
Slimme steden
LoRa-sensoren geven gegevens door over de beschikbaarheid van parkeerplaatsen, parameters voor milieumonitoring, en zelfs de status van de prullenbak. Stadsdiensten rond verlichting, verkeersmonitoring maakt gebruik van de technologie. LoRa wordt ook gebruikt bij toepassingen voor lekkage en structurele gezondheidsmonitoring.
Slimme gezondheidszorg
LoRa-netwerken maken lage kosten mogelijk, betrouwbare connectiviteit voor het volgen van medische activa, temperatuurmonitoring van medicijnen/bloedmonsters, gezondheidsmonitoring van oudere patiënten. IoT-oplossingen op basis van LoRa-sensoren en gateways kunnen helpen patiënten met een hoog risico 24 uur per dag te monitoren.
Slimme industriële monitoring
Operaties in de industrie kunnen profiteren van de LoRa-sensoren, die continue bewakingsfuncties hebben. LoRa draadloze sensoren voor temperatuur, trillingen, druk, stroomverbruik helpt bij het analyseren van de gezondheid van fabrieksapparatuur zonder dure bekabeling. GPS-vrije locatiediensten volgen waardevolle activa en containers over industrieparken, waarbij gebruik wordt gemaakt van het grotere bereik.
Slimme hulpprogramma's
Omdat meters zich vaak binnenshuis bevinden, ondergronds, of in dichte stedelijke omgevingen. Dit maakt het voor de meeste draadloze technologieën moeilijk om ze te bereiken. Steden rollen slimme meters voor gas uit, elektriciteit, en watervoorzieningen op basis van LoRa-radioconnectiviteit om verbruiksgegevens op afstand door te geven in plaats van handmatige persoonlijke inspectie.
Slimme supply chain & Logistiek
LoRa-sensoren maken het betaalbaar en gemakkelijker voor logistiek en toeleveringsketens om waardevolle activa tijdens het transport te volgen. Het grote bereik en het lage energieverbruik van LoRa-sensoren maken het gemakkelijker voor de geolocatie van voertuigen en vracht. Pallets uitgerust met schok- of temperatuursensoren helpen bij het vaststellen van verkeerd gebruik en de geldigheid van verzekeringsclaims.
Alzheimer-patiënten volgen
LoRa-technologie draagbare tracking-apparaten kunnen zorgverleners waarschuwen wanneer een Alzheimer-patiënt een aangewezen veilige zone verlaat. Dit zal helpen de veiligheid 24 uur per dag te garanderen, zonder fysiek toezicht. Een langere levensduur van de batterij in vergelijking met BLE-tags houdt de onderhoudsinspanning laag.
Slimme huizen & Gebouwen
LoRa-sensoren verzenden naadloos informatie over de dynamiek van woningen en gebouwen. Ze houden het energieverbruik in de gaten, HVAC-functionaliteit, en beveiligingsmaatregelen zoals slimme deur- en raamsensoren. Verder dan dat, LoRa strekt zich uit tot het creëren van intelligente en onderling verbonden woon- en werkruimtes.
Gevolgtrekking
Als u aan een IoT-gebaseerde oplossing werkt en LoRa-technologie wilt gebruiken, maar u zich zorgen maakt over de complexiteit van het proces, dan kunt u erop vertrouwen MOKOSmart. Wij bieden een verscheidenheid aan robuuste LoRaWAN-sensoren, die u kunt gebruiken volgens uw behoeften. Bovendien, wij bieden hardware-ontwerp, prototyping, product montage, RF-foutopsporing, en LoRaWAN-inbeddingsdiensten. Zo, u krijgt professionele LoRa-modules voor uw IoT-gebaseerde oplossing. Neem gerust contact met ons op als u een offerte wilt opvragen of vragen heeft.
LEES MEER OVER LORA
