基于LoRa物联网技术的智能照明控制方案在高速公路上的应用——以北京新机场高速公路(南五环-北京新机场)为例

文章结合北京新机场高速公路照明工程实例,阐述了常规照明控制系统的现状,分析了基于新兴的LoRa物联网技术智能照明控制方案的系统原理和系统构成、系统在高速公路智能照明控制领域的应用以及系统应用能达到的节能和管理效益的提升效果,并对系统的扩展应用前景做了研究分析。     

基于LoRa技术通信的采煤机姿态感知系统设计

为实现采煤机滚筒智能调高与远程控制记忆截割煤等功能,需获取采煤机精确姿态信息。设计一种基于LoRa技术通信的采煤机姿态感知系统。考虑井下工作条件恶劣、通信干扰因素多等特点,该系统采用抗振倾角传感器精确获取采煤机姿态信息,利用LoRa技术并结合滤波算法来提高系统的通信距离,实现采煤机滚筒智能调高和记忆截割煤的远程控制。通过在黄陵1#煤矿井下进行实际测试,结果表明,该系统在井下恶劣环境中获取的采煤机姿态信息精确,传输距离可达140 m,可以满足工作面远程控制需求。     

Edge analytics for anomaly detection in water networks by an Arduino101-LoRa based WSN

This paper presents a novel distributed data analytic architecture, and corresponding algorithms that apply to infrastructure anomaly detection. The proposed method mainly focuses on smart water networks, demonstrating that the highest possible sensor rate analytic performs at on-edge nodes without requiring the whole date to send back to the server. This approach saves communication costs and lengthens the lifetime of the battery-powered nodes. A complex set of tasks is developed on a single-core Intel Curie processor, Arduino101 and the raw sensor data is compressed using a customized Lempel–Ziv compression algorithm tailored to resource-constrained embedded systems. The compression rate figures are then analyzed but only the compressed data which is associated with the anomalous condition is sent back to the server by means of a LoRa platform. The developed system is evaluated experimentally and the results verify the high resource utilization.     

基于LoRa的无线转RS-485通信设计

本文以介绍物联网无线应用技术开头,设计了基于LoRa的无线转RS-485通信产品。在具体的设计中,以系统框图为始,让读者简单明确的明白整个系统框架。然后结合系统框图,设计了四个主要电路模块,分别为电源模块、基于ZM470SX-M的LoRa无线通信模块、基于SN75HVD3082E的RS-485有线通信模块以及基于STM32的MCU控制模块。     

基于LoRa的文物建筑无线火灾报警系统研究

针对目前文物建筑火灾报警系统有线设计布线复 杂、安装维护成本高等缺点,提出一种基于 LoRa 的文物建筑无线 火灾报警系统。运用新型 LoRa 调制技术,采用 433 MHz 中心 频点,结合文物建筑火灾特点,构建无线火灾报警系统。对报警器 节点进行了低功耗设计,利用电磁场软件 FEKO 对天线匹配仿真 和多点布控方式分析,可以有效降低系统功耗,延长通信距离。通 过示范工程项目对火灾进行了试验研究,为文物建筑无线火灾报 警系统的优化设计提供了技术支持。     

高斯信道下针对LoRa调制的信噪比估计改进算法

信噪比是LoRa自适应网络中实现发射参数准确自适应调节的重要标准,为了增加LoRa调制下信噪比估计的准确性和稳定性,在基于谱分析的信噪比估计算法的基础上,根据LoRa调制解调的特点,提出了一种针对LoRa调制的信噪比估计改进算法。在高斯信道下,利用LoRa解调频谱峰值代表接收信号、其他谱线与噪声具有相关性的特点,定义了信噪比估计参数r,并通过实验确定了不同SF值时信噪比估计参数r与信噪比之间的经验公式,从而准确估计信噪比。仿真结果表明,在最好的情况下改进算法能够准确估计的信噪比提高了-5 dB,以2 dB为标准改进算法的均方根误差能够达到时的信噪比提升了-14 dB,因此与基于谱分析的信噪比估计算法相比,改进算法具有更高的准确性和稳定性。     

基于NB-IoT的智能水表的探讨

产销差高、运营成本高是供水企业最大的痛点,为此供水企业早就开始使用智能水表的探索。本文首先梳理了智能水表的发展之路,从有线到无线,从短距离通信到长距离通信,从非运营商网络到运营商网络,比较得出目前的NB-IoT技术是理想的技术,然后设计基于NB-IoT的智能水表的网络架构、智能水表的工作方式,最后分析了基于NB-IoT的智能水表的的优势。     

融合定位系统的变电站在线防误系统

针对变电站五防电脑钥匙在离线操作模式下存在的误操作和走空程隐患,以及操作人员误入带电间隔等风险,基于远距离无线电(long range radio, LoRa)通信技术和超宽带-载波相位差分(ultra wide band and real-time kinematic, UWB-RTK)定位技术,研发了一种融合定位系统的在线防误系统。智能电脑钥匙在倒闸操作前,通过LoRa通信链路实时请求防误主机校验逻辑规则,倒闸操作后向防误主机回传操作票验证执行结果。定位系统通过操作人员携带的一体化定位终端,采集人员位置信息并共享给防误主机。防误主机在执行操作票时,通过核对人员与被操作设备位置信息的匹配情况,解锁或闭锁电脑钥匙操作权限。测试结果表明,该系统实现了操作过程中设备、人员、操作各要素的在线监视和管控,可有效地降低倒闸操作的安全风险。     

LoRa物理层同步及解调性能研究

针对现有的基于FFT的同步算法误差较大的问题,提出了一种优化的LoRa物理层前导码同步方法。首先,根据Chirp信号的时频转换特性,分别采用差分算法和插值算法对前导信号的归一化的小数频偏和小数时延进行估计,在此基础上采用基于FFT同步的联合估计算法对整数频偏和整数时延进行估计;之后,从理论上分析残余的同步误差对LoRa信号解调性能的影响。仿真结果表明,所提出的同步方案可以在相应信噪比极限下满足解调性能要求。     

基于LoRa信号的行走距离和方向估计

行走追踪在真实场景中具有广泛应用,可以用于安防监控、老人看护、室内导航等场景.近年来,基于无线射频信号的非接触式行走追踪受到了研究人员的广泛关注,包括基于Wi-Fi信号、RFID信号等的行走追踪系统.然而,现有的行走追踪系统依然面临感知范围小、感知设备部署稠密等问题.在本文中,我们首次将用于物联网低功耗、远距离通信的LoRa技术应用到非接触式的大范围行走追踪中,显著地增加了行走追踪系统的感知距离.特别地,通过利用LoRa网关上配置的多天线,利用两根天线上接收信号的比,可以有效地消除噪声干扰以及收发不同步带来的误差,从而进一步提升了感知范围,然后利用计算切线向量相位变化的方法准确计算原始信号中动态分量的相位变化来在估计行走距离和方向.基于此,本文提出基于LoRa的非接触感知系统,可以在一段自然连续的行走活动中准确地判断人的动静状态并切割出行走片段,进而计算出行走的距离和方向,实现人的行走追踪.实验验证了系统计算行走距离和方向的准确性和实时性,其中距离计算的平均误差为3.8%,准确判断行走方向所需时间为0.7 s.