1. LoRa应用概述

1.1 背景

LoRa技术具有低功耗、广覆盖、低成本的优势，正在各领域促进物联网的全面、深入部署。在一个多样化的物联网世界中，需要多种网络技术并存，优势互补，促进物联网应用大规模爆发。非常多的行业大客户提出成本更低、功耗更低、更有利于灵活覆盖、自主可控的物联专网需求。

LoRa技术适用的应用场景比较广泛，低功耗、广覆盖、低成本的核心能力，可以应用在智慧市政，智慧园区，智慧能源，智慧工业以及智慧农林等等厂家，实现低功耗、低成本的广域覆盖，促进多种应用的部署和融合。

在智慧市政领域，可以实现对公共事业的全面支持，例如水表气表抄表、城市环保、地磁停车诱导等等；

在智慧园区领域，可以实现对园区以及社区、家庭的综合覆盖和应用，例如园区能效、停车、环境的综合管理、社区物业管理、家庭门锁、家居、资产、电源管理等等；

在智慧能源领域，实现对于电力、油气、水煤发电等场景的覆盖及应用，例如电力能效、油气油井监测、水利大坝建筑安全监测、矿山安全生产监测等等；

在智慧工业领域，实现对工业生产制造场景的监控监测应用等，例如生产自动化监控监测、厂区环境监测等等；

在智慧农林领域，实现大棚、野外多场景，农林畜牧，水利灌溉多应用的支持，例如智慧水肥一体化、城市园林监测、牲畜监测等等方面的应用系统。

1.2  LoRa应用方案概述

基于非授权频段、轻量级网络、黑盒化的物联终端、承载与应用一体化的安全架构、独立式云化应用理念，能够实现快速、灵活、低成本的低功耗广域物联网络部署，满足客户物联专网需求。

 

LoRa城市物联网网络架构图

 

 

方案优势：

非授权频段:中国版本LoRa网络基于470-510M抄表频段，低功耗发射减少相互干扰，方便实现IWG轻量级部署；足够的频谱范围、低频次/小流量应用、灵活的跳频机制有效解决了ISM频段干扰问题和容量需求，保证了低成本LoRa网络运营，并获得了相对于LTE高频段极佳的覆盖效果。

黑盒化物联终端:LoRa网络低功耗架构，可以实现新型互联网感知终端，本地传感/处理/通信/供电一体化的黑盒化设计，内置LoRa通信模块，将智能和交互迁移到云端，可以低成本实现免布线 + 免维护 + 高防护等级的新型传感装置部署方式，物联终端成本比目前常规方式要下降10倍以上。

轻量级网络: LoRa专网部署及运维成本较运营商公网大幅下降，信号链路预算增加30db，城区传播距离增加数倍，抗干扰能力强,信噪比低于-20db还能接收信号；LoRa网络采用单中心架构，基站透明化，一个城市级网络只需要部署一个核心网节点和运维中心，运维成本下降近乎10倍；LoRa专网基站成本、体积、功耗（只有几瓦）远低于运营商公网基站，可通过风光互补供电，站址获取方便，基站即插即用，单点部署成本下降10倍。

独立式云化应用:电池供电可以实现独立联网感知终端，云端实现对终端全生命周期管理；基于云平台的大数据应用，数据筛选后通过云端实现信息透明化，促进全员参与城市智慧化，通过独立式云化应用理念，能够挖掘云化消防、网格化环境监测、农牧业物联网、市政管理、文物保护、燃气管网监测、配电网监测。

承载与应用一体化自主可控安全架构:大客户网络的物联网安全是根本，低成本安全是基础。LoRa采用可使用安全芯片，实现网络接入与应用开展一体化，极大简化网络管理及安全成本。同时LoRa网络为大客户提供自主可控的安全解决方案，鉴权认证服务器AUC可直接设置在大客户机房，由大客户直接控制LoRa终端的安全芯片选择、算法指定、密钥分配等核心功能，大客户的非授权终端无法接入LoRa网络，更不会接入应用系统，比目前运营商公网具有更强的可靠性。

 

2. 微点科技LoRa楼宇空气环境监测系统

2.1 系统概述

北京微点至信科技有限公司顺应物联网从近距离到远距离的发展需要，推出了基于LoRa技术的楼宇空气环境监测系统，适于低功耗、远距离的大规模组网应用，网络覆盖范围2~10公里，实现了实时、远程、自动监控空气环境参数的采集；数据通过网络传输，可以在电脑、手机、平板电脑等多个终端访问。根据远程返回的数据，工作人员不到现场也可以监测现场环境情况，并对出现的参数超标等情况及时做出相应的处理。空气监测子站集成工业级高精度测量传感器，实现精准、高效、灵活、模块化、低成本的低功耗广域物联网络部署，同时系统具有可拓展性，可根据需求增加不同的监测项目，满足各种现场的物联专网需求。

2.2 系统特点

1) 24小时全天候全自动持续实时在线监测。

2) 采集设定：可自由设定采集时间间隔，并可1分钟-24小时采集间隔任意设定。

3) 模块化设计，方便功能扩展,如气象参数扩展，可选配风速、风向、噪声等。

4) 系统实现对监测点的数据图形展示，曲线分析，超限报警统计等，为监管部门提供决策依据。

5) 可将数据信息传输至指定的气象服务器(WEB-VIEW），实现数据的远程传输。

6) 系统部署、维护快速、便捷，适用于工地等特定环境。

2.3 方案组网

系统拓扑图

 

 

2.4 硬件配置（空气环境监测子站）：

 

 

 

技术指标：

 

2.4 相关产品

2.5.1  LoRa/ITU数字总线采集转换模块MD9102

MD9102是LoRa无线通讯的ITU总线产品采集转换模块，可以很方便的配合各种ITU总线设备，把现场温度、湿度、TVOC、空气粉尘浓度、AQI指数，其他标准模拟量（如电流电压电量传感器、风向风速传感器等）、开关量信号（如烟雾报警、水浸报警）等多种数据上传到LoRa云平台，配合微点科技云终端可以灵活组建多种大小不同的现场监测应用系统，实现物联网的测点分散、汇聚平台、自由访问（云平台可配置访问权限）。

采用MD9102搭建的监测系统特点：

一路LoRa无线信号，多种数据汇总上传；

国密算法加密传输（选配项）

低功耗设计，MD9102可为少量ITU传感器供电，采集供电一线完成；

系统结构简单，施工方便，维护简单。

支持各种功能模块的任意组合、搭配，系统易扩展性突出。

 ITU总线上全数字信号传输，提高数据传输质量和抗干扰能力。

 各功能模块之间采用数字信号传输，只需要一条3芯线，就可以连接各种传感器及功能模块。

技术指标:

LoRa网络接口：默认LoRa-D模式

LoRa天线： 频段：470 à 510 MHz

LoRa使用端口：  22（缺省）

供电电源： +5V DC，200mA以上（电源双接口，符合更多现场需求）

外形尺寸： 98 X 85 X 45 （mm）

最多可支持32路温湿度测量（配合MD9901）

最多可支持32路TVOC测量（配合MD9908）

最多可支持32路粉尘浓度和AQI测量（配合MD9912-PM）

最多可支持256路开关量输入（配合MD9904）

最多可支持32路标准模拟量输入（配合MD9911）