LoRa (Longo alcance) a tecnologia sem fio de sensores está criando ondas na Internet das Coisas (IoT) indústria. Esta tecnologia sem fio pode fornecer conectividade confiável em longas distâncias – estendendo-se até onde 10 km em áreas rurais e 2km em áreas urbanas. Com transmissão confiável de dados penetrando em espaços internos e estruturas subterrâneas, e a vida útil da bateria ultrapassa vários anos – tudo com baixos custos operacionais – LoRa promete eliminar muitos desafios de conectividade e energia que impedem casos de uso inovadores de IoT.
Dados os seus pontos fortes, não é surpresa que as previsões da indústria esperem que LoRa conecte o próximo bilhão de dispositivos IoT. A empresa de análise ABI Research prevê que LoRa será responsável por mais da metade de todas as conexões LPWA não celulares, que pode totalizar quase 1.3 bilhões por 2026.
O que são sensores LoRa
Os sensores LoRa são sensores sem fio que usam Tecnologia de comunicação LoRa para transmitir dados de sensores para gateways e aplicativos. Esses sensores usam muito pouca energia e podem operar por vários anos antes de precisarem de substituição. Medições comuns incluem temperatura, umidade, qualidade do ar, fluxo de água, umidade do solo, vibração, e mais.
Os sensores contêm um microcontrolador para fazer leituras do sensor, Rádio LoRa para comunicação sem fio, e uma fonte de energia da bateria. Os dados dos sensores são transmitidos periodicamente pela rede LoRa para aplicativos centrais e plataformas analíticas. Alguns sensores comuns integrados em sensores LoRa incluem:
- DHT11 – Sensor de temperatura e umidade
- Ultrassônico – Sensor de detecção de objetos
- Fotossensível – Sensor de luz ambiente
- Sensor de chama – Para detectar a presença de fogo
- Relés – Para controlar a energia do dispositivo
- Campainhas – Alarmes ou avisos sonoros
- LEDs – Indicadores visuais
- Módulos GPS – Posicionamento do local
Esses sensores podem ser conectados a uma placa microcontroladora habilitada para LoRa, como um Arduino ou Raspberry Pi, para coletar e transmitir dados do sensor..
Como os sensores LoRa transmitem e recebem dados via LoRaWAN
Sensores LoRa operam dentro de uma rede LoRa, utilizando o protocolo LoRaWAN para transmissão e recepção eficiente de dados. O LoRaWAN é um controle de acesso de mídia baseado em nuvem (MAC) protocolo de camada que atua principalmente como um protocolo de camada de rede. Usamos LoRaWAN para gerenciar a comunicação entre gateways LoRa e sensores LoRa (nós). Funciona como um protocolo de roteamento e a LoRa Alliance mantém. A primeira versão do LoRaWAN foi lançada no ano 2015.
Na arquitetura LoRaWAN, Nós LoRa, quais são os sensores equipados com protocolo LoRa, iniciar comunicação assíncrona quando tiverem dados para transmitir. Isso permite que uma rede LoRa troque a sensibilidade pela taxa de dados com uma largura de banda de canal fixo. Envolve principalmente selecionar a quantidade de propagação usada, um parâmetro selecionável entre 7 e 12. Este fator de espalhamento determina a sensibilidade e a taxa de dados de um nó LoRa.
Os dados transmitidos por um nó LoRa são recebidos por vários gateways LoRa, que encaminham os pacotes de dados recebidos para um servidor de rede centralizado (Servidor IoT). Ele filtra pacotes duplicados, gerencia a rede, e realiza verificações de segurança. Subseqüentemente, o servidor envia os dados processados para módulos de aplicação, painéis de controle, ou dispositivos inteligentes conectados. Dessa forma, o protocolo LoRaWAN mostra alta confiabilidade e precisão para cargas moderadas.
Além disso, o protocolo LoRaWAN incorpora codificação Forward Error Correction para aumentar a resiliência da rede contra interferências. Com um alto orçamento para links sem fio em torno 155 dB para 170 dB, Redes LoRa exibem um alcance estendido, tornando-os adequados para diversas aplicações.
Como configurar uma rede de sensores LoRa
Os dispositivos em uma rede LoRa consistem em nós LoRa (dispositivos sensores), Gateways LoRa que retransmitem mensagens, e um servidor de rede LoRa centralizado. Para usar um sensor LoRa, uma configuração abrangente de rede LoRa é essencial. Vamos explorar os principais componentes em detalhes:
Nó LoRa: Os sensores integrados com conectividade sem fio e protocolo LoRa. Ele coleta dados do sensor e os transmite para o LoRa Gateway.
LoRa Gateway: Atua como ponto central para a formação da rede LoRa. Ele recebe dados de nós LoRa via LoRa wireless e os encaminha para o servidor em nuvem por meio de conectividade baseada em IP, como Wi-Fi., Ethernet, ou Celular. Os gateways também recebem comandos da nuvem e os enviam para nós finais LoRa. Normalmente, vários gateways receberão a mesma transmissão de nó – fornecendo redundância.
Servidor em nuvem: Um servidor em nuvem que recebe e armazena dados de gateways LoRa. Ele fornece acesso aos dados de múltiplas plataformas, permitindo escalabilidade e controle sobre o desempenho e alcance dos sensores LoRa.
Ele fornece acesso aos dados em várias plataformas, oferecendo flexibilidade para dimensionar e gerenciar o desempenho e o alcance dos sensores LoRa.
O servidor em nuvem também serve como canal para enviar comandos de um painel de controle (dispositivo inteligente) para os nós LoRa. Nesse caso, você pode fazer ajustes no desempenho, alcance, ou outros parâmetros dos sensores LoRa na rede LoRa.
assim, é assim que configuramos sensores LoRa dentro de uma rede LoRa. Uma rede LoRa pode acomodar quantos sensores LoRa forem necessários.
Benefícios do uso de sensores LoRa
Tecnologia LoRa, se destacando entre as tecnologias disruptivas, não é uma visão para o futuro, mas uma realidade atual com uma pegada global. Bilhões de sensores LoRa e LoRaWAN já estão implantados em todo o mundo em várias implementações de IoT, e esse número está aumentando constantemente. Aproveitando o protocolo LoRaWAN, Os sensores LoRa contribuem significativamente para a evolução de um mundo mais inteligente. Aqui estão alguns dos principais benefícios dos sensores LoRa:
Conectividade de longo alcance
A tecnologia LoRa distingue-se pelo seu baixo consumo de energia e capacidades de comunicação de dados de longo alcance. Ele fornece conectividade sem fio confiável para até 10 km em áreas rurais e 2 km em locais urbanos para sensores subterrâneos e internos. Isto é crítico para usos agrícolas ou de medição de água.
Operação de baixa potência
Os nós sensores LoRa podem operar por até 10 anos com uma única bateria, otimizando a frequência de medição do sensor, ciclos de sono, e taxa de dados do link LoRa. Baixo consumo de energia é essencial para agricultura remota, infraestrutura de serviços públicos, ou rastrear casos de uso. Isso também reduz a sobrecarga de manutenção.
Resiliência a interferências
LoRa usa modulação de espectro espalhado chirp que fornece resiliência contra ruído e interferência de rádio. Esquemas de correção de erros diretos fornecem robustez de sinal.
Ecossistema global
A especificação LoRaWAN e as alianças associadas oferecem uma estrutura interoperável utilizável por diversos provedores de rede LoRa públicos e privados. Com mais 500 membros, Incluindo 100 operadores de redes públicas em mais de 58 países, o ecossistema da LoRa Alliance garante acessibilidade global. Com redes em 100+ países, permite a implantação rápida de soluções LoRa em todo o mundo.
Aplicações versáteis
LoRa complementa tecnologias como Cellular, Wi-fi, Sigfox para aplicações sensíveis a custos e energia. Isso impulsiona a adoção de cidades inteligentes, edifícios, agricultura, cenários logísticos e industriais.
Aplicações prospectivas de sensores LoRa
Os sensores LoRa oferecem uma ampla gama de possibilidades que podemos usar para aplicações em vários setores. Algumas das aplicações prospectivas dos sensores LoRa são:
Agricultura Inteligente
Sensores de umidade do solo LoRa, sensores de luz, monitores de umidade ajudam a otimizar o uso de água e as condições de cultivo para melhorar o rendimento das colheitas. O rastreamento de localização da saúde do gado está ativado.
Cidades inteligentes
Sensores LoRa transmitem dados sobre a disponibilidade de vagas de estacionamento, parâmetros de monitoramento ambiental, e até mesmo o status da lixeira. Serviços municipais em torno da iluminação, monitoramento de tráfego aproveita a tecnologia. LoRa também é empregado em aplicações de monitoramento de vazamento e integridade estrutural.
Saúde Inteligente
Redes LoRa permitem baixo custo, conectividade confiável para rastreamento de ativos médicos, monitoramento de temperatura de medicamentos/amostras de sangue, monitoramento de saúde de pacientes idosos. Soluções IoT baseadas em sensores e gateways LoRa podem ajudar a monitorar pacientes de alto risco 24 horas por dia.
Monitoramento Industrial Inteligente
As operações na indústria podem se beneficiar dos sensores LoRa, que possuem funções de monitoramento contínuo. Sensores sem fio LoRa para temperatura, vibração, pressão, o consumo de energia ajuda a analisar a integridade dos equipamentos da fábrica sem cabeamento caro. Serviços de localização sem GPS rastreiam ativos e contêineres de alto valor em parques industriais, aproveitando o alcance estendido.
Utilitários inteligentes
Como os medidores geralmente estão localizados em ambientes fechados, subterrâneo, ou em ambientes urbanos densos. Isso dificulta a maioria das tecnologias sem fio para alcançá-los. Cidades estão lançando medidores inteligentes de gás, eletricidade, e abastecimento de água com base na conectividade de rádio LoRa para retransmitir dados de consumo remotamente em vez de inspeção manual presencial.
Cadeia de suprimentos inteligente & Logística
Os sensores LoRa tornam acessível e mais fácil para a logística e as cadeias de suprimentos rastrear ativos de alto valor em trânsito. O longo alcance e baixo consumo de energia dos sensores LoRa facilitam a geolocalização de veículos e cargas. Paletes equipadas com sensores de choque ou temperatura ajudam a determinar o manuseio incorreto e a validade do sinistro.
Rastreamento de pacientes com Alzheimer
Os dispositivos de rastreamento vestíveis da tecnologia LoRa podem alertar os profissionais de saúde quando um paciente com Alzheimer sai de uma zona segura designada. Isto ajudará a garantir a segurança 24 horas por dia, na ausência de supervisão física. A vida útil mais longa da bateria em comparação com as etiquetas BLE mantém o esforço de manutenção baixo.
Casas inteligentes & Edifícios
Os sensores LoRa transmitem perfeitamente informações sobre a dinâmica da casa e do edifício. Eles controlam o uso de energia, Funcionalidade HVAC, e medidas de segurança, como sensores inteligentes de portas e janelas. Além disso, LoRa se estende à criação de espaços de vida e de trabalho inteligentes e interconectados.
Conclusão
Se você está trabalhando em uma solução baseada em IoT e deseja usar a tecnologia LoRa, mas está preocupado com a complexidade do processo, então você pode confiar MOKOSmart. Oferecemos uma variedade de sensores LoRaWAN robustos, que você pode usar conforme suas necessidades. Além disso, nós fornecemos design de hardware, prototipagem, montagem do produto, Depuração de RF, e serviços de incorporação LoRaWAN. assim, você obterá módulos LoRa de nível profissional para sua solução baseada em IoT. Sinta-se à vontade para entrar em contato conosco se desejar solicitar um orçamento ou tirar alguma dúvida.
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