Як датчик LoRa надсилає та отримує дані

Зміст
Як датчик LoRa надсилає та отримує дані

LoRa (Далекобійність) сенсорна бездротова технологія створює хвилі в Інтернеті речей (IoT) промисловість. Ця бездротова технологія забезпечує надійне з’єднання на великих відстанях – розтягування настільки далеко, наскільки 10 км у сільській місцевості та 2 км у міській місцевості. З надійною передачею даних проникаючи в приміщення і підземні споруди, і термін служби батареї перевищує кілька років – все це при низьких експлуатаційних витратах – LoRa обіцяє усунути багато проблем з підключенням і живленням, які стримують інноваційні випадки використання IoT.

Враховуючи його сильні сторони, не дивно, що галузеві прогнози передбачають, що LoRa підключить наступний мільярд пристроїв IoT. Аналітична компанія ABI Research прогнозує, що LoRa складатиме більше половини всіх нестільникових з’єднань LPWA, що може загалом майже 1.3 млрд 2026.

Що таке датчики LoRa

Датчики LoRa — це бездротові датчики, які використовують Комунікаційна технологія LoRa для передачі даних датчиків на шлюзи та програми. Ці датчики споживають дуже мало електроенергії та можуть працювати кілька років, перш ніж потребуватиме заміни. Загальні вимірювання включають температуру, вологість, якість повітря, Водний потік, вологість грунту, вібрація, і більше.

Датчики містять мікроконтролер для знімання показань датчиків, LoRa радіо для бездротового зв'язку, і джерело живлення від батареї. Дані з датчиків періодично передаються через мережу LoRa в центральні програми та аналітичні платформи. Деякі поширені датчики, вбудовані в датчики LoRa, включають:

  • DHT11 – Датчик температури та вологості
  • ультразвуковий – Датчик виявлення об'єктів
  • Світлочутливий – Датчик зовнішнього освітлення
  • Датчик полум'я – Для виявлення наявності пожежі
  • Реле – Для контролю потужності пристрою
  • Зумери – Звукові сигнали або попередження
  • світлодіоди – Візуальні індикатори
  • модулі GPS – Позиціонування місця розташування

Ці датчики можна підключити до плати мікроконтролера з підтримкою LoRa, наприклад Arduino або Raspberry Pi, для збору та передачі даних датчиків.

Як датчики LoRa передають і отримують дані через LoRaWAN

Датчики LoRa працюють у мережі LoRa, використання протоколу LoRaWAN для ефективної передачі та прийому даних. LoRaWAN — це хмарний контроль доступу до медіа (МАК) протокол рівня, який головним чином діє як протокол мережевого рівня. Ми використовуємо LoRaWAN для керування зв’язком між шлюзами LoRa та датчиками LoRa (вузлів). Він функціонує як протокол маршрутизації, і LoRa Alliance підтримує його. Перша версія LoRaWAN була випущена в році 2015.

В архітектурі LoRaWAN, Вузли LoRa, які є датчиками, оснащеними протоколом LoRa, ініціювати асинхронний зв'язок, коли вони мають дані для передачі. Це дозволяє мережі LoRa обмінювати чутливість до швидкості передачі даних із фіксованою пропускною здатністю каналу. В основному це передбачає вибір кількості використаного спреду, параметр, який можна вибрати між 7 і 12. Цей коефіцієнт поширення визначає чутливість і швидкість передачі даних вузла LoRa.

Дані, передані вузлом LoRa, приймаються кількома шлюзами LoRa, які пересилають отримані пакети даних на централізований мережевий сервер (Сервер IoT). Він фільтрує дублікати пакетів, керує мережею, і здійснює перевірку безпеки. Згодом, сервер надсилає оброблені дані модулям програми, панелі управління, або підключених інтелектуальних пристроїв. Таким чином, протокол LoRaWAN демонструє високу надійність та точність при помірному навантаженні.

Додатково, протокол LoRaWAN включає кодування прямої корекції помилок для підвищення стійкості мережі до перешкод. З високим бюджетом на бездротове з’єднання 155 дБ до 170 дБ, Мережі LoRa демонструють розширений діапазон, що робить їх придатними для різноманітних застосувань.

Як налаштувати мережу датчиків LoRa

Пристрої в мережі LoRa складаються з вузлів LoRa (сенсорні пристрої), Шлюзи LoRa, які ретранслюють повідомлення, і централізований мережевий сервер LoRa. Для використання датчика LoRa, важлива комплексна настройка мережі LoRa. Розглянемо ключові компоненти докладніше:

Як працює датчик LoRa

Вузол LoRa: Вбудовані датчики з бездротовим підключенням і протоколом LoRa. Він збирає дані датчиків і передає їх на LoRa Gateway.

Шлюз LoRa: Діє як центральна точка для формування мережі LoRa. Він отримує дані від вузлів LoRa через бездротовий зв’язок LoRa та пересилає їх на хмарний сервер через з’єднання на основі IP, наприклад Wi-Fi., Ethernet, або Стільниковий. Шлюзи також отримують команди з хмари та надсилають їх кінцевим вузлам LoRa. Зазвичай кілька шлюзів отримають ту саму передачу вузла – забезпечення резервування.

Хмарний сервер: Хмарний сервер, який отримує та зберігає дані від шлюзів LoRa. Він надає доступ до даних з кількох платформ, дозволяє масштабувати та контролювати продуктивність і радіус дії датчиків LoRa.

Він забезпечує доступ до даних на різних платформах, пропонуючи гнучкість для масштабування та керування продуктивністю та діапазоном датчиків LoRa.

Хмарний сервер також служить каналом для надсилання команд із панелі керування (розумний пристрій) до вузлів LoRa. В цьому випадку, Ви можете внести корективи у продуктивність, діапазон, або інші параметри датчиків LoRa в мережі LoRa.

Так, ось як ми налаштовуємо датчики LoRa в мережі LoRa. Мережа LoRa може вмістити стільки датчиків LoRa, скільки потрібно.

Переваги використання датчиків LoRa

Технологія LoRa, виділяючись серед проривних технологій, це не бачення майбутнього, а сьогоденна реальність із глобальним відбитком. Мільярди датчиків LoRa та LoRaWAN вже використовуються по всьому світу в різних реалізаціях IoT, і це число неухильно зростає. Використання протоколу LoRaWAN, Датчики LoRa роблять значний внесок у розвиток розумнішого світу. Ось деякі основні переваги датчиків LoRa:

Підключення на великі відстані

Технологія LoRa відрізняється низьким енергоспоживанням і можливостями передачі даних на великій відстані. Він забезпечує надійне бездротове підключення до 10 км у сільській місцевості та 2 км у містах для підземних та внутрішньобудинкових датчиків. Це критично важливо для використання в сільському господарстві або для вимірювання води.

Низька потужність роботи

Сенсорні вузли LoRa можуть працювати до 10 років від однієї батареї за рахунок оптимізації частоти вимірювання датчика, цикли сну, і швидкість передачі даних за посиланням LoRa. Низька потужність необхідна для віддаленого сільського господарства, комунальна інфраструктура, або відстеження випадків використання. Це також зменшує витрати на обслуговування.

Перешкодостійкість

LoRa використовує модуляцію з розширеним спектром чирпу, що забезпечує стійкість до радіоперешкод і перешкод. Схеми прямої корекції помилок забезпечують стійкість сигналу.

Глобальна екосистема

Специфікація LoRaWAN і пов’язані з нею альянси пропонують взаємодіючу структуру, яку можуть використовувати різноманітні державні та приватні постачальники мереж LoRa. З над 500 членів, в тому числі 100 оператори загальнодоступних мереж у більш ніж 58 країн, Екосистема LoRa Alliance забезпечує глобальну доступність. З мережами в 100+ країн, це забезпечує швидке розгортання рішень LoRa по всьому світу.

Універсальне застосування

LoRa доповнює такі технології, як Cellular, Wi-Fi, Sigfox для додатків, чутливих до вартості та енергоспоживання. Це стимулює впровадження розумних міст, будівлі, сільське господарство, логістичні та промислові сценарії.

Перспективи застосування датчиків LoRa

Датчики LoRa пропонують широкий спектр можливостей, які ми можемо використовувати для додатків у різних секторах. Деякі з перспективних застосувань датчиків LoRa є:

Застосування датчиків LoRa

Розумне сільське господарство

Датчики вологості ґрунту LoRa, датчики світла, Монітори вологості допомагають оптимізувати використання води та умови вирощування для підвищення врожайності. Увімкнено відстеження стану здоров’я худоби.

Розумні міста

Датчики LoRa передають дані про наявність паркувальних місць, параметри екологічного моніторингу, і навіть статус смітника. Міські служби навколо освітлення, моніторинг трафіку з використанням технології. LoRa також використовується для моніторингу витоків і структурного стану.

Розумне охорона здоров’я

Мережі LoRa забезпечують низьку вартість, надійне підключення для відстеження медичних активів, моніторинг температури препаратів/проб крові, моніторинг стану здоров'я пацієнтів похилого віку. Рішення IoT на основі датчиків і шлюзів LoRa можуть допомогти цілодобово стежити за пацієнтами з групи високого ризику.

Розумний промисловий моніторинг

Датчики LoRa можуть отримати вигоду для роботи в галузі, які мають функції постійного моніторингу. Бездротові датчики температури LoRa, вібрація, тиск, енергоспоживання допомагає аналізувати справність заводського обладнання без дорогих кабелів. Служби визначення місцезнаходження без використання GPS відстежують дорогоцінні активи та контейнери в промислових парках, використовуючи розширений діапазон.

Розумні утиліти

Так як лічильники часто розташовуються всередині приміщень, під землею, або в густонаселеному міському середовищі. Це ускладнює доступ більшості бездротових технологій до них. Міста впроваджують розумні лічильники газу, електрика, і водопостачання на основі радіозв'язку LoRa для дистанційної передачі даних про споживання замість ручної особистої перевірки.

Розумний ланцюг поставок & Логістика

Датчики LoRa роблять доступним і легшим для логістики та ланцюгів постачання відстеження цінних активів у дорозі. Дальність і низьке енергоспоживання датчиків LoRa спрощує геолокацію транспортних засобів і вантажів. Піддони, оснащені датчиками удару або температури, допомагають визначити неправильне поводження та обґрунтованість страхової претензії.

Відстеження пацієнтів з хворобою Альцгеймера

Носні пристрої для відстеження за допомогою технології LoRa можуть попередити доглядачів, коли пацієнт із хворобою Альцгеймера залишає призначену безпечну зону. Це допоможе забезпечити цілодобову безпеку за відсутності фізичного нагляду. Більший термін служби батареї порівняно з мітками BLE зменшує витрати на обслуговування.

Розумні будинки & Будинки

Датчики LoRa безперешкодно передають інформацію про динаміку будинку та будівлі. Вони стежать за споживанням енергії, Функціональні можливості HVAC, і засоби безпеки, такі як розумні датчики дверей і вікон. Поза цим, LoRa поширюється на створення інтелектуальних і взаємопов’язаних житлових і робочих просторів.

Висновок

Якщо ви працюєте над рішенням на основі Інтернету речей і хочете використовувати технологію LoRa, але вас турбує складність процесу, тоді можна покластися на MOKOSmart. Ми пропонуємо різноманітні надійні датчики LoRaWAN, які ви можете використовувати відповідно до своїх потреб. Додатково, ми забезпечуємо проектування обладнання, прототипування, складання виробу, RF налагодження, та послуги вбудування LoRaWAN. Так, ви отримаєте модулі LoRa професійного рівня для свого рішення на основі Інтернету речей. Не соромтеся зв’язуватися з нами, якщо ви хочете дізнатися про ціну або поставити будь-які запитання.

ЧИТАТИ БІЛЬШЕ ПРО ЛОРУ

Написано --
Нік Хе
Нік Хе
Нік, досвідчений менеджер проектів у нашому R&D відділення, приносить багатий досвід MOKOSMART, раніше працював інженером проекту в BYD. Його експертиза в R&D привносить всебічні навички в управління проектом IoT. З суцільним фоном, що охоплює 6 років в управлінні проектами та отримати такі сертифікати, як PMP та CSPM-2, Нік чудово координує роботу відділів продажів, інженерія, тестування, і маркетингові групи. Проекти пристроїв IoT, у яких він брав участь, включають Beacons, Пристрої LoRa, шлюзи, і розумні розетки.
Нік Хе
Нік Хе
Нік, досвідчений менеджер проектів у нашому R&D відділення, приносить багатий досвід MOKOSMART, раніше працював інженером проекту в BYD. Його експертиза в R&D привносить всебічні навички в управління проектом IoT. З суцільним фоном, що охоплює 6 років в управлінні проектами та отримати такі сертифікати, як PMP та CSPM-2, Нік чудово координує роботу відділів продажів, інженерія, тестування, і маркетингові групи. Проекти пристроїв IoT, у яких він брав участь, включають Beacons, Пристрої LoRa, шлюзи, і розумні розетки.
Поділіться цією публікацією
Розширення ваших можливостей на зв’язку Потрібно з MOKOSmart loT Device Solutions!