地質(zhì)監(jiān)測(cè)行業(yè)LoRaWAN無線通訊方案

2020年前三季度全國共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害7711起，共造成116人死亡、22人失蹤、55人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失48.54億元。對(duì)于滑坡、崩塌、泥石流等山體相關(guān)災(zāi)害，如果能夠提前布設(shè)好地質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備，將會(huì)大幅減少災(zāi)害帶來的損失。

圖1 山體滑坡

對(duì)川東、渝南、湘西、云貴高原等山體滑坡災(zāi)害易發(fā)區(qū)的高危隱患點(diǎn)，設(shè)立專業(yè)的檢測(cè)儀器監(jiān)測(cè)山體狀態(tài)，是減災(zāi)防災(zāi)的重要方式之一。在傳統(tǒng)應(yīng)用中無人監(jiān)測(cè)一般采用專業(yè)的地質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集和傳輸，但隨著行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)方案的痛點(diǎn)已漸漸暴露出來：

●   傳統(tǒng)設(shè)備價(jià)格昂貴；

●   傳統(tǒng)設(shè)備布置比較復(fù)雜；

●   傳統(tǒng)設(shè)備智能化程度低，人工參與較多；

●   連續(xù)陰雨天使用太陽能供電困難，功耗要求高；

●   特殊位置4G信號(hào)受遮擋嚴(yán)重；

●   缺少云端系統(tǒng)化管理方案。

通常情況，地質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體系統(tǒng)框圖如下圖所示：

地質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備使用框圖

致遠(yuǎn)電子可為用戶提供基于LoRaWAN通訊技術(shù)的整套通訊方案，包含：LoRaWAN節(jié)點(diǎn)、LoRaWAN網(wǎng)關(guān)、云平臺(tái)的整套服務(wù)：

1. LoRaWAN節(jié)點(diǎn)

LoRaWAN節(jié)點(diǎn)可選用我司LM400TU方案，此模塊技術(shù)成熟，射頻參數(shù)滿足山體間的通信需求。支持LoRaWAN協(xié)議，無需二次開發(fā)，AT即可實(shí)現(xiàn)所有操作。我司模塊與網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品配合度好，方案可打包。

LoRaWAN模組

2. LoRaWAN網(wǎng)關(guān)

致遠(yuǎn)電子LoRaWAN網(wǎng)關(guān)采用IP67防水外殼，各個(gè)接口均做了防水處理，在戶外使用無需擔(dān)心。

在功率方面，發(fā)射功率為25dBm，在野外平均覆蓋范圍超過4km。同時(shí)，地質(zhì)監(jiān)測(cè)應(yīng)用普遍采用太陽能板+電池的供電模式，在長(zhǎng)期陰天的情況下很可能很長(zhǎng)一段時(shí)間都未必能得到補(bǔ)給，因此低功耗十分重要。致遠(yuǎn)電子LoRaWAN網(wǎng)關(guān)平均功耗在1.5W~4W，可以滿足太陽能+電池供電的低功耗需求。

在后期運(yùn)營維護(hù)方面，致遠(yuǎn)電子網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)均已支持遠(yuǎn)程升級(jí)，對(duì)于布設(shè)地點(diǎn)偏遠(yuǎn)的地質(zhì)監(jiān)測(cè)應(yīng)用，遠(yuǎn)程升級(jí)功能也十分重要。

LoRaWAN網(wǎng)關(guān)

云平臺(tái)服務(wù)

云端主要功能包含兩方面：

一方面，云中臺(tái)的功能是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)上下行透?jìng)魍ǖ?，把?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)基于ZWS透?jìng)鞯娇蛻舻臉I(yè)務(wù)服務(wù)器，把業(yè)務(wù)服務(wù)器的控制命令透?jìng)飨掳l(fā)給設(shè)備節(jié)點(diǎn)，并提供大量的Restful API接口供客戶的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同調(diào)用。

另一方面，會(huì)配套功能強(qiáng)大的控制臺(tái)界面系統(tǒng)，對(duì)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)本身的物理屬性，進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和告警，進(jìn)行遠(yuǎn)程配置，以及信號(hào)強(qiáng)度的管理和分析，以及固件維護(hù)和升級(jí)等。

云平臺(tái)網(wǎng)關(guān)配置界面

方案優(yōu)勢(shì)：

●   整套系統(tǒng)

可為客戶提供包括：節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和云平臺(tái)的整套方案。免去客戶使用不同廠家產(chǎn)品聯(lián)調(diào)困難的問題；

●   成熟的云平臺(tái)服務(wù)

穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通道，可在云端對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制、管理。也可進(jìn)行固件的維護(hù)和升級(jí)；

●   功耗較低

網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品平均功耗1.5~4W，能夠滿足太陽能+電池供電的低功耗需求；

●   價(jià)格優(yōu)勢(shì)

相較于完全使用4G節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的傳統(tǒng)地質(zhì)設(shè)備，LoRaWAN網(wǎng)關(guān)及節(jié)點(diǎn)的價(jià)格相對(duì)低廉。