《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LoRa無(wú)線通訊在智能路燈的應(yīng)用方案

2017-04-06
來(lái)源:ZLG致遠(yuǎn)電子

  在LED節(jié)能路燈逐步普及后,傳統(tǒng)城市照明中能源利用率低,、路燈狀態(tài)監(jiān)控不便等問(wèn)題逐漸解決,,節(jié)約了大量的人力物力,然而接下來(lái)如何去提高節(jié)能路燈監(jiān)控方案性價(jià)比將成為市政建設(shè)的必然趨勢(shì)。

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  圖 1  市政節(jié)能LED燈

  智能路燈能根據(jù)人流狀況、天氣情況有效調(diào)節(jié)燈的亮度,同時(shí)能監(jiān)控?zé)趔w的狀態(tài),,提高維護(hù)效率。

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  圖 2  根據(jù)人流狀態(tài)調(diào)節(jié)亮度

  從電力載波到現(xiàn)今的LoRa技術(shù)

  傳統(tǒng)的路燈傳輸?shù)碾娏d波模塊優(yōu)點(diǎn)是可以直接復(fù)用供電線作為信號(hào)傳輸線,,但受國(guó)內(nèi)普遍不合格電能質(zhì)量干擾嚴(yán)重,,傳輸效果很不理想且價(jià)格較高,亟待優(yōu)化,。從“降低終端模塊成本”,、“方便布線且便于維護(hù)”等方面考慮,市政路燈管理采用ZigBee短距離可組網(wǎng)的無(wú)線傳輸方案是一個(gè)很好的選擇,。

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  圖 3  組網(wǎng)方式為多級(jí)傳輸

  而要進(jìn)一步降低成本則要從“減少路由數(shù)量”角度考慮,,這就要用到遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/LoRa技術(shù)" title="LoRa技術(shù)" target="_blank">LoRa技術(shù)了。

  低功耗和遠(yuǎn)距離傳輸在無(wú)線通訊上向來(lái)只能二選一,,直到將原本軍用的LoRa低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)(即Low Power Wide Area Network技術(shù)的一種,,簡(jiǎn)稱LPWAN)轉(zhuǎn)為商用。在發(fā)射功率一定時(shí),,通常擴(kuò)頻因子被設(shè)置得越大,,模塊可獲得的接收靈敏度就越高,通信距離將越遠(yuǎn),,但會(huì)同時(shí)導(dǎo)致通信速率降低,。

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  圖 4  靈活可調(diào)的擴(kuò)頻因子

  LoRa無(wú)線傳輸技術(shù)的幾大優(yōu)勢(shì)

  對(duì)于未實(shí)現(xiàn)智慧市政和已經(jīng)采用電力載波、短距離無(wú)線傳輸方案而言,,要實(shí)現(xiàn)對(duì)城市內(nèi)幾個(gè)大區(qū)路燈的實(shí)時(shí)控制層級(jí)精簡(jiǎn)化,,成本低廉化,要同時(shí)滿足長(zhǎng)距離和低功耗兩個(gè)需求,,LoRa方案在這一領(lǐng)域具備兩大優(yōu)勢(shì):

  l減少路由,,LoRa無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù),具備-148dBm的接收靈敏度,,比起傳統(tǒng)470MHz傳輸,,擁有超過(guò)兩倍的通信距離和覆蓋面積,大大減少網(wǎng)關(guān)數(shù)量和施工成本,,以及施工復(fù)雜度,傳統(tǒng)組網(wǎng)中數(shù)量巨大的路由及需要精心計(jì)算傳輸范圍內(nèi)路由最佳放置點(diǎn)的難題也一并解決,;

  l超強(qiáng)抗干擾,,路燈供電電纜及高樓林立的復(fù)雜城市路況都會(huì)對(duì)無(wú)線通訊產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾作用,,LoRa采用ISM頻段無(wú)線通信技術(shù),融合了數(shù)字?jǐn)U頻,、數(shù)字信號(hào)處理和前向糾錯(cuò)編碼,,有效保證無(wú)線通訊穩(wěn)定可靠和抗干擾能力;

  LoRa模塊的應(yīng)用

  l節(jié)點(diǎn)方案

  LED路燈智能管理系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)包括:無(wú)線傳輸模塊,、核心控制系統(tǒng),、LED燈體)無(wú)線傳輸部分采用LoRa無(wú)線模塊如ZM470SX-M / ZM433SX-M。由于以上幾個(gè)產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境的特殊性,,ZLG致遠(yuǎn)電子還為客戶提供各種天線布局方面的協(xié)助服務(wù),,為客戶縮短研發(fā)周期、提升產(chǎn)品整體競(jìng)爭(zhēng)力提供有效的保證,。

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  圖 5  基于LoRa技術(shù)的智能路燈控制邏輯

  l網(wǎng)關(guān)方案

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域ZLG致遠(yuǎn)電子推出了智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)Iot-3968,,以ARM9為核心,采用兩路MiniPCIE接口設(shè)計(jì),,并提供多種可選配的無(wú)線接口模塊(采用MiniPCIE接口設(shè)計(jì),,包括Wi-Fi、ZigBee,、LoRa,、GPRS/3G/4G等),方便客戶快速搭建合適自身行業(yè)的智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品,。

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  圖 6  IoT-3968智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)


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