智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术,实现城市智慧式管理和运行,进而为城市中的人创造更美好的生活,促进城市的和谐、可持续成长。

智慧城市的建设在国内外许多地区已经展开,并取得了一系列成果,国内的如智慧上海、智慧双流;国外如新加坡的“智慧国计划”、韩国的“U-City计划”等。LoRa应用学习站将收集和整理基于物联网的智慧城市解决方案及应用,以供大家交流学习和参考运用。

随着生产技术的进步,工业场景逐渐复杂、多样化,不论是工业场景中的人,还是设备,都需要具备更强的自适应和主动智能能力。 工业物联网的野蛮生长为这种主动智能能力的发展奠定了基础。借助IoT技术,遍布传感器的工业现场,每天产出数量惊人的数据,而这些数据是培育工业AI的最好土壤。 AI+IoT结合的形式,将为工业带来更多可能。基于AI+IoT的智能自动化、智能创新,将明显提升生产效率、产线良品率,加快产线部署、转型速度,实现定制化、柔性生产。扩大产量,提升质量,保证企业长期稳定的利润增长。 报道 | 机器之能 AIoT即AI+IoT,是人工智能(AI)技术与物联网(IoT)基础架构的结合。与IoT单纯收集数据不同,AIoT可以利用ML/DL等人工智能技术,在无人或少人干预的情况下,对物联网收集的海量数据进行分析,帮助人类制定策略,改善物联网中的人机交互,并增强数据管理和分析能力,实现更高效的IoT运营。 在这个过程中,AI可以高效利用IoT数据,发掘数据的深层价值,改善决策流程,以DaaS(Data as a Service)的新形式,使AI+IoT达到1+1>2的效果,强化行业赋能。 AIoT需要将AI嵌入到IoT网络中的不同组件中,包括程序、系统、芯片、边缘设备以及云等基础架构。在不同的设备、软件和平台之间设置适当的协议和API,建立基于IoT的互操作,优化系统和网络,并从数据中提取价值。 一 AIoT只能做预测性维护吗? 一直以来,预测性维护都是AI+IoT在工业场景中的头号应用案例。基于AI分析的预测性维护,可以实现精准管控,停机、停产时间最小化,在生产流程上减少产能浪费。 然而预测性维护不论是在技术水平,应用价值上都不能真正发挥出AI的力量。对于工业生产的价值,也仅止步于降本增效,并不能驱动创新,无法真正给工业企业带来长期的增长助力。 随着硬件设备的不断升级,工业场景中的数据量持续快速增长,只有利用AI的分析能力,才能真正发掘工业大数据的价值。 AI+IoT在工业场景中的应用潜力尚待挖掘,利用AI+IoT驱动的智能创新、智能自动化,将在未来的AI应用中创造巨大的价值。 传统的工业自动化产生于上世纪中叶,彼时的技术尚不足以支撑非线性、自适应的制造系统。为了保证高效稳定的运行,几十年来,工业自动化一直基于PLC编程,执行线性的机械运动,完成特定任务,而无法适应变化,亦无法自我提升。 随着数字技术的跨越式发展,数字孪生、物联网等技术逐渐普及,为非线性、自适应的主动型机器在工业场景中的应用奠定了基础。 二 AIoT的工业场应用模式 设计优化:人工智能在智能创新方面的应用,以助力产品的结构设计和仿真分析最为主要。在结构设计过程中,企业会产生大量的结构件和模型库,在模型库的优化管理过程中,利用AI技术可以大幅提高企业知识库的建设效率和应用效率。 在多物理场仿真的过程中,AI技术可以更好地优化模拟场,加快数据分析速度,优化人工建模。而基于3D打印技术的材料仿真、拓扑优化,也将受益于AI技术。 优化排产:在现代化的数字工厂中,利用数字孪生技术对工厂的生产流程进行模拟分析。AIoT可以生成最优的排产计划,实现多边界、多约束条件的高效排产。减少物料和产能浪费,快速响应工厂生产需求,提高生产效率。 优化供应链:覆盖供应链上下游的智能系统,可以监控企业产品的全生命周期,利用AIoT智能核算数据。根据原材料报价、配件报价、产品报价、市场走势,统筹产供销,制定合理的策略,降库存、减成本,优化整个供应链流程。 预测性维护:通过AIoT数据采集,以数字孪生模型为基础,对工业流程中的各环节设备进行模拟分析。预测设备一段时间内的运行情况,并根据运行情况,实行精确维护,最大限度地降低宕机风险,并缩短停机时间。 三 AIoT加速智能工业发展 在智能自动化方面,NVIDIA与Fanuc合作开发的自主学习AI机器手臂,真正为工业机器人赋予了智慧。机器学习、深度学习等智能技术,将全自适应、可自我提升的机器人变成了现实。 基于AI技术,无需人类编程,机器臂就可以自己实践、学习如何完成任务,利用深层神经网络强化机械臂的动作,使之尽可能地接近任务目标,例如抓取、堆叠等。同时,这一过程还可以通过机器人协同工作,累计更多数据,从而加速机器训练的过程。 在此之后,越来越多的AI机械臂产品出现在工业应用领域,真正为工业加上了“智能”二字。把原本的线性、标准化、被动的工业场景,升级到了非线性、自适应、自升级的更高维度。 在物流领域,DHL的目标是到2028年制造10,000辆支持IoT的卡车运输车辆。DHL建立的Smart Trucking敏捷卡车模型,可以利用AIoT技术监测卡车运行情况,降低人力消耗和运力成本,实现业务瘦身,提升业务效率。 通过AIoT的可靠性实时跟踪系统,DHL在90%以上的运输线路中,实现了50%的时效提升。目前,DHL每天覆盖全球400万公里的10万吨运力均受益于AIoT平台。 在工业服务领域,施耐德电气则推出了专注于变频系统业务的人工智能机器人 “小严”。“小严”基于自然语言识别技术,增加了专注变频系统相关专业知识,以嵌入施耐德电气变频顾问的形式,24小时全天候在线响应用户关于变频系统业务的咨询需求。 作为施耐德EcoStruxure架构中应用、分析与服务层的典型应用,施耐德电气变频顾问是施耐德电气为客户开发的一款针对变频系统的数字化服务平台,可以通过对客户资产、设备、环境、人员操作数据和信息等进行实时远程采集、存储、分析和可视化,精确反映现场设备状况。 尽管AIoT的概念相对较新,但其在工业领域的大量创新应用,已经使AIoT赋能工业成为智能制造时代的焦点。AIoT在工业、消费品及服务行业中的增长势头正在逐年提升。 在未来,AI+IoT带来的智能自动化、智能创新,将明显提升生产效率、产线良品率,加快产线部署、转型速度,实现定制化、柔性生产。扩大产量,提升质量,保证企业长期稳定的利润增长。
在之前的文章中向大家介绍了LoRa终端OTAA与ABP入网方式工作原理区别介绍、在弱网区域下,LoRa终端的入网方式该如何选取。本文主要介绍了OTAA节点是如何入网的。此文来自小七老师,小七老师是腾讯云在线课堂物联网讲师。 OTAA,终端入网,LoRaWAN OTAA的全称是Over The Air Activation。它的入网步骤是这样的:节点发出的Join Request请求通过网关转发到服务器,也就是NS;NS会对该请求做一些判断处理之后,将Join Accept响应通过网关发送给节点。 网关的主要作用是将节点的数据与服务器的数据互相转发。服务器我们可以选择一些在线的服务器,比如TTN、腾讯云物联网开发平台等,我们也可以搭建开源的服务器,比如chirpstack,我们还可以购买一些已经内置了服务器的网关。 无论是TTN、腾讯云物联网开发平台、chirpstack还是内置服务器,基本上都是免费使用的。腾讯云物联网平台于2021年1月升级为部分收费的模式,1000台设备以内是免费使用的。 OTAA节点入网需要与NS有两次数据交互过程。一次是节点向NS发送join request请求,一次是NS向节点发送 join accept响应。在节点发送join request请求之前,我们需要准备OTAA节点的三个参数DevEUI、AppEUI和AppKey。在节点接收到join accept之后,节点需要成功解析join accept之后,才是入网成功,接下来对每一个步骤进行详细的说明。 对于OTAA节点,我们如何获取到DevEUI、AppEUI和AppKey这三个参数呢?有的厂商会在节点上贴一个二维码,通过扫描二维码可以获得这三个参数;有的厂商可以通过at指令来获取这三个参数,具体的at指令需要查看厂商提供的手册;还有的厂商只会将devEUI贴在节点上,然后将devEUI、appEUI和appKey通过其他方式发送给客户,以保证三个参数的安全性。 DevEUI就是节点的身份标识,就像我们每个人在企业中的工号一样。 AppEUI是应用ID,我们可以把AppEUI理解为企业中的部门名称。刚刚我们在前面提到过的几个NS服务器中,如果使用TTN服务器,需要配置AppEUI;如果使用腾讯云物联网平台或者chirpstack的话,对于AppEUI这个参数节点可以设置为任意值。 AppKey是节点用来计算会话秘钥的,节点使用AppKey从join accept中计算出会话秘钥NwkSKey和AppSKey用于节点入网成功之后的通信,这就是一个完整的入网请求流程。 节点发送Join request请求,通过网关透传转发给NS服务器。NS判断请求是否合法,合法的情况下,NS下发join accept消息到网关,网关再将消息发送给节点。节点收到join accept之后会从join accept中解析出devAddr、appSKey和nwkSKey,之后节点就可以使用解析后的这三个参数对数据进行加密发送给NS了。 我们通过举例说明Join request请求的报文格式,一个join request请求中包含了节点的AppEUI参数、DevEUI参数还有一个随机值参数,叫做DevNonce。 在LoRaWAN协议中,第一个字节称为Mac Header标志,简称为MHDR,用来表示消息类型。00固定表示这是一个join request消息。第二到第九这8个字节固定填充AppEUI,第十到第十七字节固定填充DevEUI,第十八十九字节就是一个随机值DevNonce。最后四个字节是对AppEUI、DevEUI和DevNonce这部分数据计算出的校验值。注意DevNonce这个参数,很多做开发的朋友踩过一个坑,都与这个DevNonce有关,等会儿和大家分享。 一个完整的Join accept消息格式如下。第一个字节是我们刚刚提到的MHDR协议头,Join accept消息的协议头固定是十六进制的0x20。然后依次是AppNonce,它是NS生成的一个随机数;NetID是NS的一个参数,可以简单理解成NS的ID;DevAddr就是NS为节点生成的一个短地址,节点Join成功之后DevAddr就成了节点在NS上的唯一身份标识,同一个NS中不会出现两个相同的DevAddr;DLSettings中配置了节点两个接收窗口的接收速率参数;RxDelay中配置了节点在发送数据完成之后间隔多长时间打开第一个接收窗口,这个值默认都是1秒;CFList是一个可选参数,它可以更改节点在入网成功之后的通信信道信息。 NS下发给节点的join accept消息是加密消息,需要节点先使用appKey解密之后才能拿到明文的JoinAccept报文。然后节点再使用DevNonce、AppKey和从Join accept中解析出来的appNonce计算出两个会话秘钥nwkSKey和appSKey。 一个完整的OTAA流程的交互报文我们已经介绍完了,在实际的使用中,大家在刚刚接触LoRaWAN的时候很容易遇到入网不成功的问题。入网不成功有多种可能的原因,将原因主要总结为以下三点: 第一,在NS上注册的节点三参数与节点配置的三个参数不匹配导致。如果devEUI或者AppEUI配置不一致的话,服务器就不会下发Join Accept消息;如果AppKey配置不一致的话,就会导致节点无法成功解析Join Accept消息。这个不匹配主要是人为因素,一般是因为用户将参数填写错误导致的,相对容易排查到。 第二,节点发送的Join Request请求网关没有接收到,一般是硬件故障或者是环境导致无线信号特别差引起的。硬件出现故障的概率比较低,一般需要重点检查是不是无线信号较差,可以考虑将节点与网关的距离设置的近一点、或者尽量清除节点与网关之间的障碍物,然后再进行尝试。 第三,还有一个很少见的原因也极不容易排查到。很多开发者可能在刚刚学习阶段会将Join Request中的各个参数在代码中写死,Devnonce在代码中设置成了固定值,这种做法,将导致第一次Join成功之后再重新Join始终无法成功,这就是我们前面提到的Devnonce引出的一个坑。 NS会有一个缓存机制,会保存同一个节点每次Join request消息中的Devnonce,在一定时间内,如果同一个节点入网请求消息中的Devnonce与NS缓存中的Devnonce雷同,那么NS会拒绝该终端的本次入网请求。NS这么处理是为了保证节点的数据安全性。只要更改Devnonce的值,节点就能重新成功入网了。 在接下来的文章中,将会继续分享更多的LoRa相关知识,希望大家持续关注我们。
描述 ART-Pi LoRa上线开售 随着国内物联网产业的蓬勃发展,RT-Thread国产开源操作系统开始被大量开发者使用,成为目前国产RTOS中用户群最大的一个,开发者生态也最为活跃。 基于此,利尔达科技与睿赛德科技联合出品了一套面向物联网开发者的 LoRa 产品原型设计工具包——ART-Pi LoRa开发套件。 ART-Pi LoRa开发套件(EVKM0201)支持利尔达全系LoRa节点与网关模块,拥有丰富的可选配件,用户可按需选配,能非常方便地发挥开发者的创意,搭积木式快速打造基于LoRa、LoRaWAN等协议的产品原型,轻松实现多种物联网功能场景搭建。精心筹备数月,近日广受期待的ART-Pi LoRa终于在利尔达官网、利尔达淘宝旗舰店、睿赛德官方运营店等渠道正式上线开售。 优势特点   “利尔达科技与睿赛德科技联合设立研发团队,对市面上现有的物联网开发套件进行综合调研,不断攻克技术难关,经多次实验后开发生产出具有多种优点、高性价比的ART-Pi LoRa开发套件,能满足物联网开发者、科研工作者、高校教师等多方面的实际需求。” 1 硬件兼容:支持ART-Pi、Arduino、树莓派等主流开源硬件。 2 系统稳定:搭载RT-Thread国产操作系统,在国内有成熟的平台,用户群体大,开发者生态活跃。 3 易于开发:通过成熟可靠的LoRa射频硬件,开发者可专注于应用开发。 4 云端服务:开放LoRaWAN云平台,便于接入设备,对数据进行管理维护。 5 LoRa技术:多年射频技术沉淀,可适配利尔达全系LoRa模组硬件。 6 开源平台:开源RT-Thread OS、开源LoRa / LoRaWAN 示例应用。 产品框架   ●LRS007多功能扩展板 根据ART-Pi开源硬件平台量身设计,预留了多种接口。可支持利尔达LoRa网关模组(PCIe接口)、LoRa SPI节点模组、LoRaWAN透传节点模组。 ●LoRa网关模组   采用新一代LoRa网关基带芯片SX1302,搭配SX1250射频前端芯片,可轻松搭建出高性能LoRaWAN网关。 *PCI-E接口加螺丝固定,即插即用,方便更换 *SPI接口,整体体积较小,占用空间小 *功耗低,发热少,对客户散热设计要求低 *板载高精度温度传感器(I2C接口) *预留LBT(Listen Before Talk)功能 *更高的射频数据解调能力(支持SF5-SF12) *支持国标、欧标、美标三个版本 ●RF开发板 采用STM32L4作为主控芯片,板子包含按键、LED灯、蜂鸣器、串口调试、显示屏等多种功能,预留外部IO,便于用户开发使用。 ●LoRa节点模组   LoRa节点模块转接板可用于搭配不同尺寸节点模块使用,目前可支持利尔达全系节点模组。(选型网址:wsn.lierda.com,点击链接即可直达) ●LoRaWAN云平台   由利尔达科技集团自主设计开发的LoRaWAN云平台,用户可根据实际应用场景,个性化完成设备管理与维护。 *支持LoRaWAN协议1.0.2 *支持CN470PEU868AS923等区域规范 *支持接入利尔达TEKTELIC等 *支持UDPTCP协议的LoRaWAN网关 *内置JSON文件方便用户修改LoRaWAN频段 工欲善其事,必先利其器,物联网产业的发展离不开优质的基础器件。ART-Pi LoRa开发套件可软硬搭配、自由组合,借助RT-Thread、ART-Pi活跃的开源社区与强大的软件生态,快速打造出梦寐以求的LoRa产品原型,未来必将在各种物联网应用场景如智能抄表、智慧消防、智慧农业、智能家居等等中发挥重要作用。 请点击链接直达 1、快速入门:http://wsn.lierda.com/index.php/Home/product/detail/id/113.html 2、资料下载:http://bbs.lierda.com/forum.php?mod=viewthread&tid=11289&extra=page%3D1 3、模组选型:http://wsn.lierda.com/index.php/Home/Product/index/id/2.html 4、联系我们:http://wsn.lierda.com/index.php/Home/Contact/index.html 5、购买地址:
5G元年,AIoT大热,智能家居被证明将带领人们走向革命性的未来。而在这条赛道上,前瞻者方能早遇芳华——那批提前占据了市场入口和用户心智的智能家居企业,将最早享受到智能家居行业爆发的红利。 JIANSHU简舒,由深圳市金安科技有限公司创立,成立于2011年,是一家专注于安全智能家居系统研发、生产、销售为一体的国家高新技术企业。简舒坚持以科技缔造生活为品牌使命,通过物联网、人工智能、云计算等技术,为用户创建更安全、更简洁、更高效的居住环境,成立至今已拥有50多项技术专利及30多项外观专利。 第47届中国家博会(广州)即将拉开帷幕,在此之前,展会方携手77度全球家居新媒体对深圳市金安科技有限公司总经理刘长明先生进行展前专访。作为一家有别于传统家居企业的智能家居企业,看简舒如何以智能科技演绎生活,诠释未来。 开局:深入产品研发,瞄准年轻市场 作为一家科技型企业,研发创新是生存发展的核心。 2020年,简舒在智慧社区整体研发上做出了更多的投入,其中包括构建简舒智能硬件生态圈、搭建智慧社区综合管理SaaS 平台,以及加大对NB-IoT网络硬件终端产品的研发力度。值得一提的是,简舒自主生产研发的NB-IoT门窗探测器被大面积应用到疫情隔离系统中,为全国疫情隔离工作做出了重要贡献。 刘总表示,此次展会,简舒将主要展示其全新的BlitzMesh,是为智慧照明、智能家居、智慧酒店、智慧社区定制开发的无线网状去中心化mesh协议,配套定制优化的模块,可以无需外部MCU完成智慧照明的3路调光控制、最多8路开关控制等功能,为智慧照明成本最优提供坚实的软硬件基础。 BlitzMesh单个模块在不跳转通讯的前提下,空旷距离可达500米,多级mesh数据跳转后,理论可以无限远,配套球泡,筒灯,射灯,磁吸灯,梯步灯,面板灯,各种外观的开关节后陆续上市。 此外简舒LORA无线协议的全屋智能家居也全面升级为LORA MESH可跳转无线全屋智能家居系统,升级后的新LORA MESH系统传输距离更远,传输性能更稳定,是大户型全屋智能家居系统的首选方案。 “2021年是智能家居市场必将爆发式增长的一年,也是JIANSHU简舒全宅智能家居系统布局线下体验店的关键元年。”刘总说到。 在过去的几年里,智能家居的终端销售市场一直没有达到市场期望的指数型增长,但是在2020年智能家居市场得到了快速增长。在此背景下,简舒洞察到市场发展的契机,打造出完整的一套超远距离LORA无线传输协议的全屋智能家居系统。 该系统能够给用户带来全新的智能体验,改变智能家居行业ZigBee一统天下的局面,使得LORA全新的无线传输制式在智能家居行业领域得以落地。 智能化让生活更便利,正好符合年轻人追求标新立异、定制化轻奢小资生活情调的趋势。以80后90后为代表的新消费人群,追求定制化和个性化的家装设计。 80后与90后的年轻人日渐成为家装行业消费的主力军,他们追求品质生活和个性化的家装设计,追求简约而不简单、低调却又奢华,他们的设计需要充分彰显其个性与特立独行。 简舒智能化家装,越来越受到年轻家庭的青睐,因为它不仅是年轻群体对品质生活的追求,更是其精致生活和品位的体现。 变革:跨界合作成趋势,强化自身求突破 “近几年,传统的家居企业正面临着互联网直销模式带来的巨大冲击,寻找差异化发展成为传统家居企业和传统家居渠道经销商的必经之路。” 刘总谈到,当互联网平台将巨大之手伸入到传统的家居行业后,建材家居产品的利润越来越薄,产品价格越来越透明,这种情况下,智能化家居成为了传统家居企业的首选,跨行业合作将成为未来发展的主要趋势。例如,在全屋定制行业,很多产品如衣柜等如果能注入智能自动化元素,将会极大的增加产品的附加值和安装门槛,使得其不可替代性更强,也增强了其服务性不可替代的元素。 目前,国内智能家居企业处于发展的初始阶段,与国际智能家居企业无论是从规模还是研发实力都还有较为明显的差距。对于国内中小型智能家居企业而言,想要冲出国门,能在国际智能家居行业有一席之地,首先就是要优化自身的产品。 从产品的外观设计、功能设计、到系统的稳定性以及用户体验都需要加强优化,不能追求短平快,而是需要以更长远的目光设计产品。从产品的底层架构到上层SaaS 云平台设计都要以更具优势的长远目光来设计产品,从而才能在众多智能家居企业中脱颖而出。 “产品始终是一个企业发展的灵魂,没有一个好的,受大众用户喜爱的产品,企业的根基就不稳,这也是为什么简舒投入大量的研发人员和资金优化LORA智能家居系统的原因。” 刘总认为,后续随着国内智能家居企业的不断发展,其产品也会越来越精致,性能也会越来越稳定,但总体而言,国内智能家居企业最大的竞争优势还是在于价格成本。由于国内智能家居企业生产成本较低,只要能在技术和产品工艺方面有所突破,未来必定能在国际范围内占有一席之地。 破局:从“外”到“里”,求变方有未来 时间总在刹那之间,送走了不平凡的2020年,迎接了崭新的2021。刘总谈到,在经历此次疫情过后,是简舒意识到国内业务体系的重要性。 深圳市金安科技有限公司是一个出口型企业,在过去的十年,公司的发展重心一直在智能安防产品的出口业务上,一旦受到疫情的冲击,对于公司的整体销售额将造成重大冲击。 因此,在未来的2到3年内,公司在保持原有的出口销售渠道不变的情况下,会加大国内销售业务和销售渠道的拓展,“两条腿走路才会走的更稳”刘总强调。 “机会是给有准备的人”,所以对于简舒智能家居来说,修炼内功做好产品是重中之重。虽然媒体传播的扁平化,让优秀的产品越来越快的被大众消费者所认知,但体验不佳的产品也会因网络传播的便捷性而加速口播恶化。 刘总说到,目前最大的机遇就是智能家居行业还没有一个领导性的品牌,目前整体还处于一个群雄逐鹿的时代,简舒只有优化好系统的稳定性和创新性,并得到市场快速的验证,才能够脱颖而出。 但是,这一过程中还有一个最大的挑战,那就是产品本身。未来的3到5年智能家居行业都处于一个洗牌阶段,如果简舒的产品在创新性和系统的完整性上没有突破,就等于给了竞争对手一个可乘之机。信息化和科技时代意味着不进则退,因此优化产品,做好用户体验将是简舒智能家居后续发展道路上的重中之重。 “未来3到5年中国家居产业面临着一个大洗牌,互联网平台对于传统家居品牌同质化产品有着重大的冲击,传统企业要破局必须寻求改变,走一条差异化之路,传统家居企业与智能家居企业深度合作也就成为了未来3到5年中国家居行业的发展趋势!”
案例背景 某用电采集系统,为减少布线和施工的代价,计划使用无线采集方案。在方圆1km的区域,连接400块电表。基于国网电表通信协议,响应时间要求小于10秒。需要和某电表通信时: 先广播该电表号和请求命令,约20字节; 对应表号的电表根据命令发送回复帧,约100字节; 非该表号的电表不予回应。 通信拓扑如下图所示: 提取需求 因素 指标 距离 1000米,墙壁、门等会造成信号衰减 带宽 纯负载带宽:(20 * 8 + 100 * 8)bit / 10s =96bps,属于低带宽要求 功耗 要求,电表由市电供应,但数量庞大,节能意义重要。 规模 400个终端,中等规模无线网络 拓扑 唤醒下发+总线上报 成本 终端数量庞大,硬件成本要最低;不允许有流量费用。 应用LoRa系统 这是一个典型的“长距离,低带宽,低成本”无线网络,可以选用锐米LoRa第二代系统。 空中速率档位=远距离,低速率,可以发挥LoRa超长距离通信能力; 频率=470MHz,免费频段; 射频发射功率=20dBm; 终端节点个数=1(解释:400个终端共享总线,地址全部分配为0x0001) 单次上传最大字节=100 Slot时长=4000ms 注释:GetMinSlotLen(100, RF_SPEED_LOW,SYST_TDMA_WAKE)=3610 二次上报间隔=10000ms 唤醒data最大字节=20 唤醒ack最大字节=0 唤醒间隔=10000ms 注释:GetTime4WakeExchange(20, 0, RF_SPEED_LOW)=2083 唤醒间隔与带宽利用如下图所示:
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 + 2 * 8 * 90)bit / (15 * 60)s =13bps,属于超低带宽要求 功耗 苛刻,水表电池供电,非通信时段要求休眠节能 规模 128个终端,小等规模无线网络 拓扑 主动上报+唤醒下发 成本 终端数量庞大,硬件成本要最低;不允许有流量费用。 应用LoRa系统 这是一个典型的“长距离,低功耗,低带宽,低成本”无线网络,可以选用锐米LoRa第二代系统。 空中速率档位=远距离,低速率,可以发挥LoRa超长距离通信能力; 频率=470MHz,免费频段; 射频发射功率=20dBm; 终端节点个数=128 单次上传最大字节=10 Slot时长=7000ms 注释:GetMinSlotLen(10, RF_SPEED_LOW,SYST_TDMA_WAKE)=1795 二次上报间隔=900000ms 唤醒data最大字节=2 唤醒ack最大字节=0 唤醒间隔=7000ms 注释: GetTime4WakeExchange(2, 0, RF_SPEED_LOW)=1680 唤醒间隔与带宽利用如下图所示:
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 =22bps,属于超低带宽要求 功耗 苛刻,温湿度传感器电池供电,非采集时段要求休眠节能 规模 100个终端,小等规模无线网络 拓扑 主动上报+唤醒下发 成本 终端数量较多,硬件成本尽可能低;不允许有流量费用。 应用LoRa系统 这是一个典型的“长距离,低功耗,低带宽,低成本”无线网络,可以选用锐米LoRa第二代系统。 空中速率档位=远距离,低速率,可以发挥LoRa超长距离通信能力; 频率=470MHz,免费频段; 射频发射功率=20dBm; 终端节点个数=100 单次上传最大字节=8 Slot时长=1800ms 注释: GetMinSlotLen(8, RF_SPEED_LOW, SYST_TDMA_WAKE)=1795,取1800ms。 二次上报间隔=300000ms 唤醒data最大字节=10 唤醒ack最大字节=0 唤醒间隔=300000ms 唤醒间隔与带宽利用如下图所示:
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 规模 400个终端,中等规模无线网络 拓扑 仅唤醒下发 成本 数量庞大的市政设施,硬件成本要尽可能低,不允许有流量费用。 应用LoRa系统 这是一个典型的“长距离,低功耗,低带宽,低成本”无线网络,可以选用锐米LoRa第二代系统。 空中速率档位=远距离,低速率,可以发挥LoRa超长距离通信能力; 频率=470MHz,免费频段; 射频发射功率=20dBm; 终端节点个数=400 唤醒data最大字节=10 唤醒ack最大字节=0 唤醒间隔=2000ms 注释: GetTime4WakeExchange(10, 0, RF_SPEED_LOW)=1881,取2000ms。 唤醒间隔与带宽利用如下图所示:
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 规模 100个终端,小规模无线网络 拓扑 仅主动上报 成本 无线通信系统所占比例不超过设备预算1%,不允许有流量费用。 应用LoRa系统 这是一个典型的“抗干扰,低功耗,低带宽,低成本”无线网络,可以选用锐米LoRa第一代系统。 空中速率档位=远距离,低速率,可以增强LoRa通信抗干扰能力; 频率=470MHz,免费频段; 射频发射功率=20dBm; 终端节点个数=100 单次上传最大字节=4 Slot时长=1300ms 注释: GetMinSlotLen(4, RF_SPEED_LOW, SYST_TDMA) =1210,取1300ms。 二次上报间隔=300000ms 时隙与带宽利用如下图所示:
在过去,由于LoRa技术作为非授权频谱应用,缺少一定的资源协调机制,导致LoRa在网络向虚拟化管理与频率动态共享的大环境下非常被动。 面对这个问题,罗伟表示:“确实被动,特别在应用上要规避对现有公网带来的干扰。为了满足客户对低成本、低功耗、远距离覆盖的需求,有方在能源、消防、智慧农业、资产定位追踪等领域设计了基于433频段的解决方案。该方案终端设备和集中采集设备需具备相同的信道和相同的物理地址才能互相通信,并设计了AT指令进入模式,避免对周围网络的干扰,解决了客户的实际需求。” 北京博大光通物联科技股份有限公司董事长兼CEO廖原 不过在52号公告发布后,这种情况有了一定的转变,廖原认为:“根据工信部所发布的52号公告,LoRa技术在国内目前只能作为小规模组网使用。因此,国内的LoRa网络并不需要很强的、运营级别的网络虚拟化管理功能,但是基于应用层面需求的LoRa网络逻辑虚拟化和网络资源共享功能在部分小规模LoRa组网应用中还是有实际意义的,因此,我公司基于实际应用需求开发了轻量级的LoRa网络虚拟化管理功能。在频率动态共享方面,我公司基于物联网应用场景的业务特征、数据特征和响应要求,设计开发了面向数据采集、应急响应以及任务调度等需求的频率动态共享机制。” 与此同时,在LoRa行业内还有这样一种声音,认为LoRa未来将朝着LoRaLAN发展,廖原对此表示:“认同这一观点,至少在中国是这样,建大网是运营商做的事情,使用的是NB-IoT技术。LoRa的应用场景已经开始有从室外走向室内的趋势。智能楼宇、智能小区、智能家居和智慧办公等场景将成为LoRa新的方向。” 有方科技也认同这个发展趋势,罗伟表示:“LoRa技术会向LoRaLAN发展,但不会完全摒弃LoRaWAN,因为针对不同的客户需求和不同的应用场景应该选择合适的方案。LoRaWAN支持扩频因子(SF7-SF12),当扩频因子为12,传输速率最慢,约为300bps,此时传输最远距离可达到10公里。LoRaLAN支持更快的扩频因子(SF5、SF6、SF7),信道带宽也从LoRaWAN的125KHz提高到了最高1.6MHz,传输速率大大提高,但传输距离最远只能达到800米。两者同属于低功耗物联网技术,相比LoRaWAN,LoRaLAN缩小了覆盖范围,提高了网络速率。用户可以根据自己对覆盖的需求和速率的需求自由选择。” 总体而言,借用黄旭东在采访时回复的一句话,2020年,在工信部52号文的保驾护航之下,中国的物联网技术及应用发展将会更加繁荣,各类无线连接技术都将会加强性能、扩展能力,以期支持更多的物联网垂直应用。在5G时代从目前预期的各类场景中,偏室内的应用占据很高比例,更有业内人士预测5G时代85%的应用发生在室内场景。对于运营商和设备商来说,产业应用是5G时代新的增长点,提供灵活的5G网络,做到“网络即服务”是必然的趋势,这一过程中,灵活的室内覆盖方案很有必要。LoRa的法定通讯频谱确立后,明确了LoRa室内应用场景的发展方向,为从业者们进行了指引。同时,未来LoRa将更多朝着LoRaLAN技术的方向发展,聚焦于小规模组网的场景,将成为未来LoRa技术应用的主流。
在中国,农业作为最古老的产业之一,已有着数千年的发展历史,是我国的国民经济基础,也是中国走可持续发展战略的最根本保证。但近年来随着我国经济结构的调整,进城务工人员越来越多,导致农业劳动力日益紧缺,化肥、农药不合理使用,水资源短缺等问题突显,农业可持续发展面临严峻的挑战。如何实现农业精细化、绿色化和可持续化发展是我国乃至全球范围内亟需解决的关键问题。 中国作为世界第一人口大国,粮食安全对社会稳定有着巨大影响,数年来中央连续发布以“三农”为主题的一号文件,凸显“三农”问题的重要性,强化科技创新驱动,引领现代农业加快发展。 随着LoRa等物联网技术日益成熟,传统农业与现代信息通信技术相结合形成智慧农业,从而实现无人化、自动化和智能化管理。据预测,到2050年,智慧农业将会把粮食产量增加70%,可有效解决全球粮食短缺问题。 厦门星纵智能科技有限公司(以下简称“星纵智能”)作为国内领先的智能物联网(AIoT)产品与解决方案提供商,以前沿的物联网通信与人工智能为技术核心,充分运用LoRa技术,推出了基于LoRaWAN?的传感器、网关、电磁阀控制器、多功能数据采集器等多款产品。这些产品已远销全球129个国家和地区,广泛应用于智慧城市、智能交通、智慧安防、智慧办公以及智慧农业等领域。 为了提高粮食质量和产量,并将农业工作者从繁重的体力劳动中解放出来,星纵智能提供了一套基于LoRa的智慧农业解决方案,可实时监测农业应用。LoRa无线传输技术凭借其低功耗、覆盖范围广、易部署等特点,以及“自组、安全、可控”的特性,使其在智慧农业场景中得到广泛应用。本文将对星纵智能LoRa解决方案在农业中的不同应用进行介绍。 l  基于LoRa的智能农业灌溉系统 农作物的生长离不开水的灌溉,然而过多或过少的灌溉都会影响其生长,而且过多的灌溉还会对水资源造成极大的浪费。星纵智能推出基于LoRa的智能农业灌溉系统,将光照、二氧化碳、土壤温湿度电导率、投入式液位等传感器以及多功能数据采集器安装在农田中,采集农作物的环境数据,并通过基于LoRaWAN?的基站网关将数据呈现在星纵云平台中,实时监测并分析农作物生长的环境状况,从而进行智能决策,提高农作物的产量。 为了科学有效地管理农业用水,星纵智能将基于LoRaWAN?的电磁阀控制器安装在水阀上,当传感器监测到土壤水分不足时,星纵云及时告警,并联动触发打开水阀开关,对农作物进行灌溉;当水分充足时,触发关闭水阀,停止灌溉。通过联动控制的智能灌溉,可以有效控制水资源浪费,同时还可降低人力成本,显著提高农作物灌溉效率。 图1:澳大利亚客户采用星纵智能基于LoRa的智能农业灌溉系统 图2:星纵智能开发的智能农业灌溉系统方案图 l  基于LoRa的智能茶厂解决方案 中国作为全球产茶大国,茶叶的生产也急需将传统技艺与现代技术相结合。在制茶的过程中,制茶环境中的温湿度和空气含氧量对于茶叶的发酵与干燥过程至关重要。在本方案中,将温湿度传感器安装于炒茶机内部不同的位置,实时监测炒茶机内部不同位置的温湿度值,实现对炒茶过程中温湿度的把控,使茶叶均匀受热,确保茶叶品质。同时将传统的含氧量传感器与温湿度传感器通过RS485与基于LoRaWAN的多功能数据采集器对接,采集茶厂的温湿度和含氧量情况。另外,通过接触式的PT100温度传感器,监测炒茶机内部中心部件的温度值,实时监测炒茶机内部的温度,避免炒茶机因为工作时间过长,引起零部件过热乃至损坏。以上采集到的数据都将通过LoRa将数据发送至网关,最后网关将数据转发到星纵云进行分析,判断当下的环境温湿度和含氧量是否适宜,以及炒茶机是否可以正常运作。 用户可通过星纵云和手机App对环境数据进行实时监测与查看,还可以在云平台设置告警值。当监测到的数据超过阈值时,星纵云将立即通过手机App和邮件推送告警信息,用户可以及时根据实际情况做出调整,在保证茶叶质量的同时还可以避免生产工艺管理不当带来的损失。 图3:采用星纵智能方案的福建三仰峰茶厂 图4:星纵智能开发的智能茶厂系统方案图 l  基于LoRa的智慧畜牧养殖系统 畜牧业对环境有着更高的要求,温湿度、空气、光照、食物量的变化都会对畜禽的健康生长产生较大的影响。为此,星纵智能开发了一整套基于LoRa的智慧畜牧养殖解决方案,可在全面提升养殖业效率的同时,为养殖户提升经济效益。目前,这种基于LoRa的智慧养殖系统已经得到广泛的应用。 通过将星纵智能的LoRa温湿度、氨气、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、光照等传感器放置在畜禽舍内,可采集温湿度状况、有害气体浓度等环境数据;同时,可通过LoRaWAN?多功能数据采集器对接传统的发情监测、疫病监测等传感器,采集畜禽自身健康状况数据;另外,通过超声波测距传感器可精准测量自动喂食器的饲料塔和水塔的余量。 最终,所有这些环境、畜禽和喂养数据都通过星纵智能LoRaWAN基站网关上传到星纵云,呈现可视化可分析的管理数据。一旦监测到有任何异常数据,星纵云会立即向用户发送告警,养殖者可及时调整通风、增添饲料,保证畜禽处于健康、舒适和合理的养殖环境中。 图5:采用星纵智能提供的智慧养殖系统的荷兰养猪场 图6:星纵智能提供的基于LoRa的智慧畜牧养殖方案图 l  基于LoRa的智慧水产养殖业解决方案 水位、水温、水质对于水产养殖至关重要。超声波测距传感器可采集水位高度,PT100温度传感器可采集水温,LoRaWAN多功能采集器可采集水质电导率、水质PH、溶解氧和氨氮等传感器数据,当水位或水温数据出现异常时会通过LoRaWAN电磁阀控制器联动水阀或水温控制设备,从而使养殖场水量充足或水温保持在合适的温度;当水质出现异常时,星纵云会立即发送告警信息,使养殖者及时做出相应的处理,确保水产品的质量和产量。 图7:水产养殖场 图8:基于LoRa的智能化水产养殖场系统图 厦门星纵智能科技有限公司总经理沈伟宏表示:“星纵智能多年来致力于智能物联(AIoT)解决方案和产品的研发与生产,通过与Semtech这样全球领先的公司合作,我们基于LoRaWAN技术,推出了多个系列的产品和AIoT解决方案。LoRa技术的低功耗、广覆盖、传输距离远、无需布线、易于建设和部署的特点完全适用于智慧农业,我们为这些方案和产品能够帮助农牧渔业者提升效率和生产更好产品而自豪。” 星纵智能基于LoRa的解决方案和产品除了在智慧农业中有广泛应用以外,它们还被广泛应用在智慧城市、智能交通、智慧安防、智能建筑和智慧办公等诸多智能领域,而且远销至欧美、亚太、中东、非洲等市场。 Semtech中国区销售副总裁黄旭东表示:“很高兴看到星纵智能推出的多款可用于智慧农业的LoRaWAN产品与解决方案,它们充分利用了LoRa物联网技术的特性,为农业提供了智能化管理,在提高农牧渔业产量的同时还节省了大量劳动力。我们将继续与生态伙伴携手努力,在智慧农业领域探索更大更广的应用发展空间。”
在之前的文章中为大家介绍了:LoRa终端OTAA与ABP入网方式工作原理区别介绍与:在弱网区域下,LoRa终端的入网方式该如何选取,现在为大家介绍LoRaWAN终端入网方式OTAA与ABP在网络中常见的错误知识更正及总结,此文来自小七老师,小七老师是腾讯云在线课堂物联网讲师。 LoRa,终端入网,OTAA,ABP 在正文开始之前,先向大家介绍如何选购LoRaWAN终端,我们在购买终端时,需要提前和厂商咨询终端的入网类型,很多厂家的终端产品只单独提供一种入网方式,要么是OTAA要么是ABP。如果想要两种入网方式都支持的话,可以购买终端开发模块;开发模块支持的功能相对更丰富一些,开发模块不仅可以修改入网方式,还可以修改不同的工作方式。如果ClassA、B、C等,ClassA、B、C我们会在以后的课程中为大家介绍。 下面开始本期正文的介绍,我们在网络上搜索LoRaWAN知识的时候,有时会找到不准确的言论;比如有些资料中提到OTAA相比于ABP更适合做大量设备的管理,从前面文章的介绍中,我们已经了解到无论是OTAA或者ABP设备,都需要一些初始的参数配置,而且在设备成功入网之后,OTAA设备和ABP设备的工作模式是一致的,没有任何差异。所以无论从部署的编写程度或者后期的管理维护上来说,OTAA设备和ABP设备不存在哪个模式更适合于管理大量设备。 还有一些言论提到OTAA适合商用LoRaWAN网络,而ABP适合私有LoRaWAN网络,之所以有这样的言论,可能是因为只考虑了安全性问题。因为OTAA的三个加密参数可以随时通过重新入网操作来更改,相比于ABP终端,OTAA安全性更高一些。但是一个商用网络,不应该只片面地考虑安全性,还需要考虑成本、覆盖等其他问题。比如前面提到的弱网区域,OTAA终端在弱网区域可能无法工作。为了保证弱网区域的覆盖,我们可以增加一些新的网关,但增加网关的话就意味着成本会增加, 我们还可以通过更改终端的入网方式来提高弱网区域终端的工作能力。这样既节约的成本,又提高了网络的覆盖率。综合考虑的情况下,并不是OTAA比ABP更适用于商用的LoRaWAN网络 最后,对于不同的入网方式来做个简单的总结,如果希望简化入网流程,或者提高覆盖率的话,推荐大家使用ABP入网方式,但是一个LoRaWAN网络中,并不是只能使用OTAA入网方式,或者只能使用ABP入网方式。两种不同的入网方式的终端可以搭配起来使用,并不会冲突。