基于无线传感节点的物联网监测系统

发 布:2016/11/3 13:58:38查 看:24912

    基于无线传感节点的物联网监测系统。该系统具有部署简单、成本低廉、易于维护、无缝云端联网处理等特点,可广泛应用于车联网、智慧校园、智慧城市等使用场景中。

 
应用领域:
1. 智慧园区(校园/小区/工厂)物联网,例如:小区智慧安防、小区老人小孩一键呼叫、区域入侵检测、水电燃气表数据联网、智慧消防报警、无线传感网络等。
2. 智慧城市物联网,例如:城市马路车位探测管理,城市河道和低洼地区水位探测联网,路灯在线管理,桥梁道路传感器联网,等。
3. 智慧农业,大型农场区域内土壤、温度、作物数据联网上线,依据环境条件的大棚自动卷帘动作等。
4. 智慧物流,通过在物流商品中植入传感芯片,供应链上的购买,生产制造,包装,装卸,存储,运输,分配,出手每一个节点都可以获得感知信息,冷链的控制管理,这些信息可以和后台GIS/GPS数据库结合,组成物流信息网络。
 
一.    技术框架
      低功耗广域网Low-Power Wide-Area Network (LPWAN)是为物联网应用中的M2M通信场景优化的,由电池供电的,低速率、超低功耗、低占空比的,以星型网络覆盖的,支持单节点最大覆盖可达100公里的蜂窝汇聚网关的远程无线网络通讯技术。
      该技术是近年国际上一种革命性的物联网接入技术,具有远距离、低功耗、低运维成本等特点,与WiFi蓝牙、ZigBee等现有技术相比,LPWAN真正实现了大区域物联网低成本全覆盖。
      LPWAN是对目前蜂窝通信网的重要补充,主要解决物联网的末端1km通信问题。通过WAN或者LAN的建设,解决物联网通信中的距离和功耗的双重问题。
二.   LORA系统介绍
       LoRa是一种规范安全、电信级、低功耗广域网技术标准,是两大低功耗广域网标准之一。
LoRa采用无线扩频调制技术,实现了低功耗远距离的通信效果。其接受灵敏度达到了惊人的-148dbm,与业界其他先进水平的sub-GHz芯片相比,最高的接收灵敏度改善了20db以上,这确保了网络连接可靠性。使用线性调频扩频调制技术,即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性,又明显地增加了通信距离,同时提高了网络效率并消除了干扰,即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰,因此在此基础上研发的集中器/网关能够并行接收并处理多个节点的数据,大大扩展了系统容量。
       LoRa主要在全球免费频段运行(即非授权频段),包括433、868、915 MHz等。LoRa网络主要由无线物联网节点、物联网网关、云端管理平台和客户端组成。在客户的现场需要部署的只有2种设备:传感器节点和物联网网关。
 
LoRa的优势主要体现在以下几个方面:
 
1.大大的改善了接收的灵敏度,降低了功耗,易于部署
 
其通信距离可达10-20km。其接收电流仅10mA,睡眠电流200nA,这大大延迟了电池的使用寿命,电池供电时间8-10年。
 
2.基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理,系统容量大。
 
网关是节点与IP网络之间的桥梁(通过2G/3G/4G或者Ethernet)。每个网关每天可以处理500万次各节点之间的通信(假设每次发送10Bytes,网络占用率10%)。如果把网关安装在现有移动通信基站的位置,发射功率20dBm(100mW),那么在建筑密集的城市环境可以覆盖2公里左右,而在密度较低的郊区,覆盖范围可达10公里。

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