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LoRa® 以自主网的技术,让物联网插上自由驰骋的翅膀

作者:杨霞2023.08.04阅读 4906

  作为低功耗物联网通信技术的典型代表,SemtechLoRa® 技术在国内已经被广泛应用于各行各业。国内很多企业选择LoRa技术进行自组网设计,以求获得在灵活性、成本和开发效率方面的优势。
  为了给客户提供更好的技术支持和设计参考,Semtech推出了全新的FMS LoRa组网解决方案。Semtech于2022年10月完成了FMS 1.0版本,最新版本的FMS方案则是于2023年4月下旬正式发布。
  我们有幸采访到了Semtech市场战略总监成晓林先生,听他娓娓道来,一见 LoRa的技术胜地,以及众多精彩绝伦的百般应用。

  Semtech市场战略总监 成晓林

  多重优势,得天独厚
  成总表示,“LoRa技术总体优势主要体现在以下几个方面:灵敏度高,功耗低,传输距离远,抗干扰能力强”。
  据悉,LoRa技术并不局限于工控领域。该技术最早被广泛应用于表计和公共事务方面,如水气的远程无线抄表。后来逐步拓展到智能楼宇、智慧社区,以及工业领域,包括石油、化工和电力行业等等。
  此次推出的新一代FMS LoRa组网解决方案就是采用了LoRa的技术特点,特别是传输距离比较长的优势,在实际应用中使用星型组网。所谓的星型组网是指在自组网内有一个或多个网关与周围的节点相连,形成类似星型形状的网络;这些节点通过一次网关连接,能够实现与后台的云或者是网关里面的服务器进行通信。相比之下,这样的组网方式比较简单、可靠、高效。
  通过Semtech的FMS解决方案,客户可以用简单的星型网络覆盖比较广泛的区域。另外,由于使用非授权频段,包括FMS在内的LoRa组网方案无须向网络运营商支付额外的网络连接费用,这样在成本方面具备了得天独厚的优势。


  FMS LoRa 组网解决方案框架图

  “总体而言控制工程网版权所有,LoRa技术比较偏向于一些传输速率比较低的物联网应用。”成总言及。每种无线通信技术都有它的专长和适用性。比如抄表的频次不高,与LoRa技术的应用场景更为匹配。而家庭场景涉及到视频传送和语音通话等应用,更适合WiFi和蓝牙这样的技术。当然LoRa技术也可以做一些语音或图片传输,但是总体速率不快。“LoRa技术的特长还是发挥在一些真正的长距离物联网应用,而真正物联网一般是需要用电池的,且电池寿命比较长,同时它的数据量也相对比较小。”

  精彩应用,广受垂青
  我们来通过系列客户案例,真正见识下LoRa技术广泛的应用场景。
  在博物馆管理方面,部分客户将LoRa技术应用到烟感上控制工程网版权所有,来监控是否存在火灾的安全隐患。针对文物保护,有些客户则是将LoRa技术与传感器相结合,用于收集一些温度、湿度,化学生物特征数据。


  基于LoRa技术的传感器已被广泛应用于国内文物古建的日常监管之中

  成总补充道,“我们确实看到有不少客户在基于LoRa技术做冷链、酒厂或者烟厂的管理。比如一个酒厂里边酒曲酒糟的发酵区域它可能需要监控,相关温度湿度数据便可通过LoRa技术传输。”在冷链运输方面,因为需要知道箱体内部设定的温度在运输过程中是否保持恒温,有的客户还会自主进行技术结合,选择在车厢内部安装基于LoRa的器件来传输温感数据。同时控制工程网版权所有,基于LoRa的网关,外加客户在车辆外部连接4G技术,可以组成一个LoRa和4G相互兼容的接口,以便用于冷链物流全程监管。
  还有一个生动的案例,某上海缝纫机业务的客户,经常会更改一些设计程序。在未采用LoRa技术之前,客户可能要定期通过RS485或者一些别的有线方式来升级一些程序,过程比较繁琐,一旦出现问题还需要逐个进行排查。在使用了LoRa技术之后,该客户不仅能够远程完成升级,还能指定某台设备完成单一操作。这种通过无线方式实现产品升级,直接让客户的效率提升40%以上,客户用得非常舒心。
  LoRa技术替代RS485的有线方式传输同样应用到了电力配电柜等很多应用场景。很多客户会将LoRa技术应用到断路器中,收集一些用电端的情况,判断器件电源是否已关闭,是否过压过流等。此外,包括一些多功能电表www.cechina.cn,亦有在使用LoRa技术来实现数字化转型。当然,像空调以及供暖设备里涉及到RS485布线的,也可以用LoRa技术来进行替换。总体而言控制工程网版权所有,LoRa技术在楼宇自动化或者智能楼宇方面,作为一种传输技术,可以跟其他一些技术融合,来实现不同的应用需求。
  再如,森林防火,山体滑坡,或者草原上的畜牧监控,都可以考虑用LoRa技术外加卫星组网来实现管理。选择在近地卫星上面安置一个LoRa网关,并在山体、草原上布置一些传感器节点,通过空中传输将数据传到网关里边,再外加一些云处理,就可以监控某一片山体是否有一些火灾的隐患。
  诸如此类的众多应用举不胜举。

  应需而生CONTROL ENGINEERING China版权所有,物联未来
  物联网技术前景广阔。成总感慨,“国家大力推广5G技术,工业领域对无线技术的信心越来越强了,无线技术在工业的应用接受度也越来越高。我相信无线技术在工业领域应用会越来越多。尽管无线被工控行业接受可能需要一个过程,现在我们也发现很多客户已开始逐步使用LoRa技术进行一些RS485的替换。”
  无线技术进入工业化,将会是一种逐步融合的过程。正如前文所提,每一种无线技术都有它的一些局限性和应用场景。成总认为,未来的一大趋势便是在网关里边,特别是一些边缘网关,集成很多不同的物联网技术。使用5G针对一些大数据量的图片或者语音传输,使用诸如LoRa的其他一些技术针对一些纯粹的物联网应用,还有一些可能使用蓝牙或WiFi。该趋势总体而言就是无线代替有线,且是一个循序渐进的过程。同时它也是一种多种技术融合的过程。有的时候可能还会保留一些有线传输,比如说RS485或者其他的有线传输,有的时候可能还是会被无线给替换掉。
  面对这种技术不断融合的情况,Semtech也进行了积极的部署。一是公司针对LoRa技术,除了常用的Sub 1G以下频率的LoRa产品之外,也有2.4G的公用频段的LoRa产品以及带GNSS和WIFI扫描的LoRa产品。 2.4G频段传输速率更高,因此在光伏、飞控等工业领域领域很受欢迎;定位是另一个大的应用领域,Semtech的有定位功能的LoRa也在受到越来越多的关注和使用。Semtech本身作为一个芯片公司,提供芯片是主业。日后公司也会依旧根据客户和市场需要,开发更多的LoRa产品。
  二是为了更好的支持客户的应用,Semtech将陆续开发一些协议,FMS就是其自组开发的一种组网协议。FMS是一种新型网络协议,但有的场景可能也需要用到Mesh协议。Semtech也在考虑做一些配套的Mesh协议,以更好地满足各类客户需求。同时控制工程网版权所有,Semtech也有或者在考虑开发一些基于2.4GLoRa产品的配套协议。
  言及网络协议,当然涉及网络安全。LoRa本身协议里边就采纳了一些安全性以及保护性的措施,而且已经形成标准。在LoRa自组网里,从传感器的收集到传感器数据的一些传输,然后再到上云之前,都可以由客户自主控制。哪怕上云,也足以保证端到端的连接是安全可控的。

  以上所有的储备都是基于客户的需求。成总强调,“我们除了生产芯片,组网方案之外,目前还提供一些定位相关服务。主要也是因为定位市场潜力巨大,希望开发更多解决客户痛点的方案。”
  具体而言,Semtech可以和合作伙伴一起提供通过其定位芯片LR11xx系列产品提供的GNSS和WIFI扫描功能,把定位信息通过LoRa网络回传到网关,然后在云端进行定位解析这样的服务。这种典型应用场景包括昂贵的不常移动设备的位置巡检以及通过学生卡或工卡对学生或工人进行定位管理的应用,等等。
  最后,成总透露,自从2013年LoRa进入中国以来,在广大客户的大力支持下,LoRa在国内的生态持续发展和扩大,LoRa在表计、工业应用,智慧社区、农业、畜牧业等行业得到了应用和发展,形成了从芯片、SIP、模组、网关到应用的完整生态。目前,国内LoRa产业链企业已经超过了3000家,并且这一数字仍在持续扩大。谁能抵挡LoRa的自主魅力呢?

(注:Semtech、Semtech徽标和LoRa是Semtech公司或其附属公司的注册商标或服务标志。)
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