LoRa無線通訊在智能路燈的應(yīng)用方案

 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)控不便等問題逐漸解決，節(jié)約了大量的人力物力，然而接下來如何去提高節(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。

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。

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)的無線傳輸方案是一個(gè)很好的選擇。

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)腖oRa技術(shù)了。

低功耗和遠(yuǎn)距離傳輸在無線通訊上向來只能二選一，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。

圖 4 靈活可調(diào)的擴(kuò)頻因子

LoRa無線傳輸技術(shù)的幾大優(yōu)勢

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)精簡化，成本低廉化，要同時(shí)滿足長距離和低功耗兩個(gè)需求，LoRa方案在這一領(lǐng)域具備兩大優(yōu)勢：

l減少路由，LoRa無線擴(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)無線通訊產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾作用，LoRa采用ISM頻段無線通信技術(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：無線傳輸模塊、核心控制系統(tǒng)、LED燈體)無線傳輸部分采用LoRa無線模塊如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)品整體競爭力提供有效的保證。

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。

圖 6 IoT-3968智能無線網(wǎng)關(guān)