Prefacio

LoRa es un esquema de transmisión inalámbrica de ultra larga distancia basado en tecnología de espectro ensanchado adoptado y promovido por Semtech. Esta solución ya no está limitada por el compromiso entre el consumo de energía y la distancia de transmisión, y brinda a los usuarios un sistema que puede lograr largas distancias, una batería de larga duración y múltiples nodos, y luego expandirse a una red. En la actualidad, las bandas de frecuencia de funcionamiento de LoRa incluyen 433, 868, 915 MHz, etc., mientras que el módulo LoRa con chip RF SX1278 funciona en la banda de frecuencia de 137~525 MHz.

Ventajas de LoRa

LoRa tiene ventajas obvias en antibloqueo y selectividad. En comparación con FSK y GFSK tradicionales, tiene una capacidad antiinterferencias más fuerte y una distancia de transmisión más larga. En la actualidad, se utiliza principalmente en la lectura inalámbrica de medidores, automatización de viviendas y edificios, sistemas inalámbricos de alarma y seguridad, monitoreo y control industrial, sistemas de riego remoto, etc. A continuación, se presenta brevemente la aplicación del módulo SX1278 LoRa en la lectura inalámbrica de medidores.

El sistema inalámbrico de lectura de medidores LoRa incluye principalmente cuatro partes, medidores inalámbricos de agua y gas (módulo LoRa incorporado), puerta de enlace de transmisión remota, servidor de red y terminal. La siguiente es una breve introducción al sistema inalámbrico de lectura de medidores de agua LoRa, que también se aplica a los medidores de gas.

Parámetros relacionados

Los medidores de agua inalámbricos son equivalentes a varios nodos terminales y contienen módulos LoRa. Necesitamos entender sus funciones básicas y algunos parámetros relacionados:

1. Colección de volumen de agua, voltaje y temperatura de la batería incorporada

La forma de recopilar los datos no se describe en detalle aquí. Los datos recopilados se transmiten principalmente a la MCU principal a través de la interfaz de comunicación. Las interfaces de comunicación comúnmente utilizadas incluyen las interfaces TTL, RS232 y RS485. El rango de voltaje de funcionamiento normal del chip SX1278 es de 1,8 a 3,7 V, y otros chips también tienen un cierto rango de voltaje de funcionamiento. Aquí, es necesario establecer un estándar de bajo voltaje para la alarma de bajo voltaje de la batería incorporada. El rango de temperatura de trabajo normal del chip SX1278 es -40~+85℃. Del mismo modo, otros chips también tienen un cierto rango de temperatura de trabajo. Aquí es necesario establecer estándares de temperatura alta y baja para las alarmas de temperatura.

2. Información de carga oportuna

La recopilación de datos no implica comunicación inalámbrica, pero la información debe cargarse en el servidor de red a través de la puerta de enlace (la puerta de enlace es equivalente a la estación base). El proceso de carga implica la comunicación inalámbrica del módulo LoRa. En este momento, necesitamos saber el modo de modulación de la configuración actual del chip SX1278 (el chip SX1278 admite la modulación FSK al mismo tiempo), la frecuencia de operación, la potencia de transmisión, la tasa de aire, etc. El chip SX1278 puede funcionar en el 137 ~ Banda de frecuencia de 525 MHz. Por supuesto, esto requiere diferentes circuitos de hardware. Cuando está en modo de suspensión, la corriente es inferior a 1uA; cuando está en modo de recepción, la corriente es de unos 15 mA; cuando está en modo de transmisión, es de aproximadamente 100Ma@20dBm.

3. Interruptor, control de válvula

Esta función es una comunicación de enlace descendente, como el cierre forzado de la válvula cuando se produce una alarma.

4. Otras alarmas

Como la alarma de interferencia magnética, para evitar daños en el módulo integrado del medidor de agua inalámbrico o datos inexactos recopilados, como el volumen de agua, el voltaje de la batería integrada y la temperatura.

La parte de la puerta de enlace remota incluida en el sistema inalámbrico de lectura de medidores de agua LoRa también se puede llamar concentrador o estación base. Generalmente, una celda se distribuye con una estación base, que se encarga de copiar y recolectar los medidores de agua inalámbricos LoRa en toda la celda.

Una puerta de enlace puede corresponder a varios dispositivos de nodo y la recopilación de datos se puede realizar mediante sondeo. La puerta de enlace está conectada al servidor back-end a través de IP estándar. Estas comunicaciones pueden ser bidireccionales. La comunicación entre el dispositivo de nodo y la puerta de enlace se basa en diferentes frecuencias de comunicación y tasas de transmisión aérea. La selección de la velocidad de transmisión aérea requiere un equilibrio entre la distancia de transmisión y el retraso del mensaje.

Como se puede ver en lo anterior, la puerta de enlace no procesa los datos. La función de la puerta de enlace es recibir los datos del medidor de agua inalámbrico LoRa y luego transmitirlos al servidor de back-end a través de la red 3G o 4G del operador. Al mismo tiempo, la puerta de enlace también puede recibir comandos del servidor back-end y transmitir los comandos al medidor de agua inalámbrico LoRa.

La parte del servidor del sistema inalámbrico de lectura de medidores de agua LoRa necesita almacenar y procesar datos, y también incluye varios sistemas. El servidor incluye principalmente el sistema de gestión de usuarios, el sistema de gestión de operaciones, el sistema comercial, el sistema de mantenimiento, etc.

Las funciones del sistema de gestión de usuarios incluyen la adición de nuevos usuarios, la eliminación y modificación de usuarios antiguos, etc.; las funciones del sistema de gestión de operaciones incluyen la lectura periódica de contadores, estadísticas de consumo de agua, exportación de tablas y consulta de usuarios, etc.; las funciones del sistema comercial incluyen la entrada de pagos, así como estadísticas detalladas, recordatorios de niveles bajos de agua, etc.; Las funciones del sistema de mantenimiento incluyen la recopilación del estado de funcionamiento del medidor de agua inalámbrico LoRa y la detección de fallas.

El sistema inalámbrico de lectura de contadores de agua LoRa también incluye un terminal de usuario, que puede ser un PC o una aplicación móvil. La función del terminal se utiliza principalmente para el inicio de sesión del usuario, la consulta del consumo de agua del usuario y el pago en línea del usuario.

Epílogo

Con el desarrollo de Internet de las cosas, la aplicación del módulo SX1278 LoRa se ha vuelto cada vez más extensa en los últimos años y la tecnología se ha vuelto cada vez más madura. Las empresas comprometidas con el desarrollo de módulos de RF también están interesadas en la investigación del módulo SX1278 LoRa. Por ejemplo, el módulo de puerto serie SX1278LoRa de Chengdu Ebyte Electronic Technology Co., Ltd. agrega un algoritmo de corrección de errores al software, lo que mejora en gran medida la capacidad antiinterferencias; aún más, agrega PA y LNA al hardware, lo que mejora aún más la distancia de transmisión. promover. En general, el desarrollo del módulo SX1278 LoRa no se ha detenido y la aplicación no se limita solo a la lectura de medidores inalámbricos.