Предисловие
LoRa — это схема беспроводной передачи на сверхдальние расстояния, основанная на технологии расширенного спектра, принятой и продвигаемой Semtech. Это решение больше не ограничено компромиссом между энергопотреблением и расстоянием передачи и предоставляет пользователям систему, которая может работать на больших расстояниях, с длительным временем автономной работы и несколькими узлами, а затем расширяться в сеть. В настоящее время диапазоны частот работы LoRa включают 433, 868, 915 МГц и т. д., в то время как модуль LoRa с RF-чипом SX1278 работает в диапазоне частот 137–525 МГц.
Преимущества ЛоРа

LoRa имеет очевидные преимущества в антиблокировке и селективности. По сравнению с традиционными FSK и GFSK, он обладает большей защитой от помех и большей дальностью передачи. В настоящее время он в основном используется для беспроводного считывания показаний счетчиков, домашней автоматизации и автоматизации зданий, беспроводных систем сигнализации и безопасности, промышленного мониторинга и управления, систем удаленного орошения и т. д. Ниже кратко представлено применение модуля SX1278 LoRa для беспроводного считывания показаний счетчиков.
Беспроводная система считывания показаний счетчиков LoRa в основном состоит из четырех частей: беспроводных счетчиков воды и газа (встроенный модуль LoRa), шлюза удаленной передачи, сетевого сервера и терминала. Ниже приводится краткое введение в беспроводную систему считывания показаний счетчиков воды LoRa, которая также применима к газовым счетчикам.
Связанные параметры
Беспроводные счетчики воды эквивалентны различным терминальным узлам и содержат модули LoRa. Нам нужно понять их основные функции и некоторые связанные с ними параметры:
1. Сбор данных об объеме воды, напряжении и температуре встроенного аккумулятора.
Как собирать данные здесь подробно не описывается. Собранные данные в основном передаются на главный MCU через коммуникационный интерфейс. Обычно используемые интерфейсы связи включают интерфейсы TTL, RS232 и RS485. Нормальный диапазон рабочего напряжения чипа SX1278 составляет 1,8–3,7 В, другие чипы также имеют определенный диапазон рабочего напряжения. Здесь необходимо установить стандарт низкого напряжения для сигнализации о низком напряжении встроенной батареи. Нормальный диапазон рабочих температур чипа SX1278 составляет от -40 до +85 ℃. Точно так же другие чипы также имеют определенный диапазон рабочих температур. Здесь необходимо установить высокие и низкие стандарты температуры для аварийных сигналов температуры.
2. Своевременная загрузка информации
Сбор данных не предполагает беспроводной связи, но информацию необходимо загрузить на сетевой сервер через шлюз (шлюз эквивалентен базовой станции). Процесс загрузки включает в себя беспроводную связь модуля LoRa. В настоящее время нам необходимо знать режим модуляции текущей конфигурации чипа SX1278 (чип SX1278 одновременно поддерживает модуляцию FSK), рабочую частоту, мощность передачи, скорость передачи и т. д. Чип SX1278 может работать в режиме 137~. Полоса частот 525 МГц. Конечно, для этого нужны разные аппаратные схемы. Когда он находится в спящем режиме, ток составляет менее 1 мкА; когда он находится в режиме приема, ток составляет около 15 мА; когда он находится в режиме передачи, он составляет около 100 мА при 20 дБм.
3. Переключатель, управление клапаном
Эта функция представляет собой нисходящую связь, например, принудительное закрытие клапана при возникновении тревоги.
4. Другие сигналы тревоги
Например, сигнализация о магнитных помехах для предотвращения повреждения встроенного модуля беспроводного счетчика воды или сбора неточных данных, таких как объем воды, напряжение встроенной батареи и температура.
Часть удаленного шлюза, входящая в состав беспроводной системы считывания счетчиков воды LoRa, также может называться концентратором или базовой станцией. Как правило, сота распределяется с базовой станцией, которая отвечает за копирование и сбор беспроводных счетчиков воды LoRa во всей соте.
Шлюз может соответствовать нескольким узловым устройствам, а сбор данных может осуществляться путем опроса. Шлюз подключен к внутреннему серверу через стандартный IP. Эти связи могут быть двусторонними. Связь между узловым устройством и шлюзом основана на разных частотах связи и скоростях радиопередачи. Выбор скорости передачи по воздуху требует компромисса между расстоянием передачи и задержкой сообщения.
Как видно из вышесказанного, шлюз не обрабатывает данные. Функция шлюза состоит в том, чтобы получать данные от беспроводного счетчика воды LoRa, а затем передавать их на внутренний сервер через операторскую сеть 3G или 4G. В то же время шлюз также может получать команды от внутреннего сервера и передавать команды на беспроводной счетчик воды LoRa.
Серверная часть беспроводной системы считывания показаний счетчиков воды LoRa нуждается в хранении и обработке данных, а также включает в себя различные системы. Сервер в основном включает в себя систему управления пользователями, систему управления операциями, бизнес-систему, систему обслуживания и т. д.
В функции системы управления пользователями входит добавление новых пользователей, удаление и модификация старых пользователей и т. д.; функции системы управления эксплуатацией включают регулярное снятие показаний счетчиков, статистику потребления воды, экспорт таблиц и запросов пользователей и т.д.; функции бизнес-системы включают в себя ввод платежей, а также подробную статистику, напоминания о низком уровне воды и т. д.; Функции системы технического обслуживания включают в себя сбор сведений о рабочем состоянии беспроводного счетчика воды LoRa и обнаружение неисправностей.
Беспроводная система считывания показаний счетчиков воды LoRa также включает в себя пользовательский терминал, которым может быть ПК или мобильное приложение. Функция терминала в основном используется для входа пользователя в систему, запроса потребления воды пользователем и онлайн-оплаты пользователя.

Эпилог
С развитием Интернета вещей применение модуля SX1278 LoRa в последние годы становится все более и более обширным, а технология становится все более и более зрелой. Компании, занимающиеся разработкой радиочастотных модулей, также заинтересованы в исследованиях модуля SX1278 LoRa. Например, модуль последовательного порта SX1278LoRa компании Chengdu Ebyte Electronic Technology Co., Ltd. добавляет в программное обеспечение алгоритм исправления ошибок, что значительно повышает способность защиты от помех; Более того, к оборудованию добавляются PA и LNA, что еще больше увеличивает дальность передачи. продвигать. В общем, разработка LoRa-модуля SX1278 не остановилась, и применение не только в беспроводном считывании показаний счетчиков.