LoRa组网案例4:无线水表,上报+唤醒

案例背景水表无线集抄具备很多好处:容易施工、缴费便捷、方便查询等。长期以来困扰该方案的是,既要长距离通信,又要低功耗以延长电池使用寿命。现在,LoRa无线可以解决该难题。以32层高,每层4户为例,集抄128支水表;每15分钟抄读约10字节用水数据;10秒内能控制任意表计开阀(2字节,欠费停水,续费使用)。提取需求
因素指标
距离层高可达32楼,墙壁和门等会造成信号衰减
带宽纯负载带宽:(128 * 10 * 8...
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LoRa组网案例3:智能温控,上报+唤醒

案例背景舒适的温度可以提高人们的工作效率,一般办公楼都配置中央空调,如此一来,一方面保证温度合适,另一方面需要节能减排。可以设计一个智能温控系统,在办公区域布置100个温湿度传感器,温湿度值为8字节,每5分钟自动调节中央空调的温控功率。提取需求
因素指标
距离方圆500米,层高可达36楼,墙壁和门等会造成信号衰减
带宽纯负载带宽:(100 * 8 * 8 + 10 *8) bit / (5 * 60) s =2...
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LoRa组网案例2:控制路灯,唤醒下发

案例背景现代城市,一般在马路的两侧每30米布置一盏路灯,对路灯的控制包括开关:灵活地对“全部 / 部分 / 单盏”路灯进行开启和关闭;策略:根据昼夜长短、天色亮暗、车行人多寡和节假日,调节亮度。上述控制数据不超过10字节,要求在5秒钟内路灯做出响应,单个子网覆盖6km。提取需求
因素指标
距离3000米,城市高楼会造成信号衰减
带宽纯负载带宽:(10 * 8bit) / 5s=16bps,属于超低带宽要求
功耗严格,路灯有市电供应,但数量庞大,节能意义十分重大...
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LoRa组网案例1:温度采集,主动上报

案例背景一方圆500米的冶炼厂,需要将窑温控制在1200摄氏度,为此设计一个自动测温与添料系统:布置100个温度监测点,温度值为4字节,每5分钟采集一轮,电池供电。使用无线系统将温度值传输到服务器,计算并控制添加燃料的数量。提取需求
因素指标
距离约500米,有少许障碍物,有电磁干扰
带宽纯负载带宽:(100 * 4 * 8bit) / (5 * 60s)=11bps,属于超低带宽要求
功耗苛刻,电池供电,非采集时段要求休眠节能...
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LoRa无线通信设计(三)小区环境测试

引言我们在《LoRa无线通信设计(一)原理》中解释了LoRa扩频通信带来更长的通信距离的原理http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47857259。在微功率无线通信中典型的应用场景是3种:空空距离通信:如连接湖、河、平原、山丘等自然区域的机械设备和传感器;住宅区域通信:如连接小区、工厂、商场的灯光和烟雾报警器等;跨楼层通信:如连接家庭水、燃气、电、热等表计;在小区环境通信中,无线电信号会受到高层建筑物的阻碍,无法做到直线传播。当绕射的信号到达接收器时比较微弱,需要接收灵敏度高的机制才能保证通信。LoRa通信距离远,抗干扰能力强,那么它在一个住宅小区里的通信性能如何呢?我们一起看看小区测试情况。一.测试小区我们挑选了一个成熟的小区,该小区有5334户,高层建筑(18层和32层)有64栋,容积率3.95(密度较大)。该小区的实景图如下:二.测试方法我们使用iWL881A无线通信模块进行测试,该产品由长沙市锐米通信科技有限公司研制,www.rimelink.com,属于LoRa长距离低功耗产品,实物图片如下。有想了解该产品低功耗特性的朋友,请参考博文:http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47700597iWL881A共支持10个档位,每个档位的速率如下表:
档位1
速率(bps61324448816028750810162033
长度13612252525
在不同的通信速率下测试数据帧的长度不同,通信数据为随机数据,外加2字节的CRC16校验。以第10档为例,随机数据长度为252字节,外加2字节校验,即...了解详情

LoRa无线通信设计(二)空空距离测试

引言我们在《LoRa无线通信设计(一)原理》中解释了LoRa扩频通信带来更长的通信距离的原理http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47857259。在微功率无线通信中典型的应用场景是3种:空空距离通信:如连接湖、河、平原、山丘等自然区域的机械设备和传感器;住宅区域通信:如连接小区、工厂、商场的灯光和烟雾报警器;跨楼层通信:如连接家庭水、燃气、电、热等表计;Semtech公司号称LoRa的最大空空通信距离可达15千米,当然这是在最低速率(BW=7.8kHz, FEC=4/8,SF=4096 chips/symbol, 约1.43bps)和最佳环境(天气良好,环境适宜)下取得的成绩。毕竟1.43bps的速率除极为特殊的场合(如:像“探索者2号”之类的太空通信或军事应用)外,作用不大。今天,我们挑选一个尚能应用大部分场合的低速率(BW=62.5kHz, FEC=4/5, SF=1024 chips/symbol, 约204bps),在湘江边空旷地区进行空空距离测试。Let’s Go!一.测试地区概貌我们先用百度地图看看本次LoRa空空距离测试区域的概貌,如下图所示,将发射模块放置在起点位置,测试人员沿“长沙绕城高速”前行,分别在江西岸(1.7公里)、江中(2.4公里)、江东岸(3.2公里)和芙蓉北路(4.6公里)进行通信测试。起点与这4个测试点之间空旷,没有建筑物,是一个难得的测试场景。二.测试方法我们使用iWL881A无线通信模块(长沙市锐米通信科技有限公司,www.rimelink.com,LoRa长距离低功耗产品),设置在第4档位,使用弹簧天线。考虑通信速率比较低(约204bps),通信数据为16字节随机数据,外加2字节的CRC16校验,即通信帧总长为18字节。发射器每发送一帧数据后进入等待状态,如果接收到接收器的回应(即18字节)后,再发送下一帧数据,通过统计发送帧数目和接收帧数据,可以计算出通信成功率。接收器每接收到通信帧,闪烁LED1,表明接收到数据包;然后对16字节的数据校验CRC16,如果正确则回应18字节的数据帧,闪烁LED2灯。我们把发射器放置在湘江边高层建筑的25楼,如下图所示,拿接收器沿高速公路前行,通过观看LED灯的闪烁可以得知通信成功与否。三.测试结果在湘江西岸(1.7公里):接收器成功接收到数据帧,根据LED1和LED2同时闪烁可知,接收成功率高。湘江中(2.4公里):通信正常,LED1和LED2闪烁接近,接收成功率高。江东岸(3.2公里):有一些丢包,LED1的闪烁次数与LED2明显要多。此时,发射模块的大厦已经隐隐约约了。 芙蓉北路(4.6公里):此处已经无法看到发射节点的大厦了,令人惊讶的是,接收器的LED1和LED2灯仍然闪烁,比例约为2:1,即接收成功率为50%。4.8公里处失联:继续向东,过芙蓉北路约200米,仔细测试超过5分钟,LED1和LED2没有任何闪烁,可以断定此处通信失败。看图片可知,有桥梁、树木等阻碍,足以中断微弱的信号(无线信号衰减与距离的平方成正比)。四.测试总结首先,还是证明了LoRa无线超长的通信距离,虽然我们只测试了4.6公里,这对于物联网建设已经是一个很大的应用场景。想象下,我们隔一条江就可以用无线控制对面的一个机械设备(如水泵的开关或放水闸门开关),这是一个多么节省成本和人力的方案。要知道这个微功率无线产品价格低廉,且使用的是免费无线频带,再加上它的低功耗可以方便安装在电池供电的掌机上。相反,GPRS技术硬件价格比LoRa模块高,需要到中国移动(或联通)购买一张SIM卡,每个月需要支持流量费用。另外GPRS能耗高,如果安装在便于携带的掌机上,需要价格不菲的大容量锂电池,还要经常充电。其次,不得不佩服欧美人的科研精神和信念。扩频技术理论已经有70多年了,因为调制解调技术的复杂性,一直没有应用在微功率IC上。现在,Semtech公司于2013年成功研制LoRa芯片。除去人家多年科研积累和人才,更有一种坚持不懈的精神和科技为人类服务的信念。这些,正是我们这个浮燥和功利民族学习的地方,中国人聪明,同时需要增长科学智慧。往返徒步10公里,经过3个小时的测试时间,已经到了下午1点了,饥饿侵袭,看着下图修铁路工人就餐,感受到了简单的幸福。随后,上一张湘江美景。70多年前游弋在此的是日寇的汽艇,再过5天,我们将迎来抗战胜利70周年大阅兵。无论战争还是和平年代,努力提高自身水平,提高民族竞争力,提升国力,永远都是真理。了解详情

LoRa无线通信设计(一)原理

引言1901年,古列尔默.马可尼把长波无线电信号从Cornwall(康沃尔,位于英国的西南部)跨过大西洋传送到3200公里之外的Newfoundland(加拿大的纽芬兰岛),至此人类进入了无线通信时代。100多年来,无线技术的发展为人类带来了无线电、电视、移动电话和通信卫星。近20年,最让人们深刻感受的是移动通信,手机几乎成为人们的一个器官,用它便捷接入Internet。无线通信具有一些天生优势:...了解详情