地質監(jiān)測行業(yè)LoRaWAN無線通訊方案

2020年前三季度全國共發(fā)生地質災害7711起，共造成116人死亡、22人失蹤、55人受傷，直接經(jīng)濟損失48.54億元。對于滑坡、崩塌、泥石流等山體相關災害，如果能夠提前布設好地質監(jiān)測設備，將會大幅減少災害帶來的損失。

圖1 山體滑坡

對川東、渝南、湘西、云貴高原等山體滑坡災害易發(fā)區(qū)的高危隱患點，設立專業(yè)的檢測儀器監(jiān)測山體狀態(tài)，是減災防災的重要方式之一。在傳統(tǒng)應用中無人監(jiān)測一般采用專業(yè)的地質監(jiān)測設備進行信號采集和傳輸，但隨著行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)方案的痛點已漸漸暴露出來：

●   傳統(tǒng)設備價格昂貴；

●   傳統(tǒng)設備布置比較復雜；

●   傳統(tǒng)設備智能化程度低，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信號受遮擋嚴重；

●   缺少云端系統(tǒng)化管理方案。

通常情況，地質監(jiān)測系統(tǒng)整體系統(tǒng)框圖如下圖所示：

地質監(jiān)測設備使用框圖

致遠電子可為用戶提供基于LoRaWAN通訊技術的整套通訊方案，包含：LoRaWAN節(jié)點、LoRaWAN網(wǎng)關、云平臺的整套服務：

1. LoRaWAN節(jié)點

LoRaWAN節(jié)點可選用我司LM400TU方案，此模塊技術成熟，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即可實現(xiàn)所有操作。我司模塊與網(wǎng)關產(chǎn)品配合度好，方案可打包。

LoRaWAN模組

2. LoRaWAN網(wǎng)關

致遠電子LoRaWAN網(wǎng)關采用IP67防水外殼，各個接口均做了防水處理，在戶外使用無需擔心。

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，地質監(jiān)測應用普遍采用太陽能板+電池的供電模式，在長期陰天的情況下很可能很長一段時間都未必能得到補給，因此低功耗十分重要。致遠電子LoRaWAN網(wǎng)關平均功耗在1.5W~4W，可以滿足太陽能+電池供電的低功耗需求。

在后期運營維護方面，致遠電子網(wǎng)關和節(jié)點均已支持遠程升級，對于布設地點偏遠的地質監(jiān)測應用，遠程升級功能也十分重要。

LoRaWAN網(wǎng)關

云平臺服務

云端主要功能包含兩方面：

一方面，云中臺的功能是節(jié)點數(shù)據(jù)上下行透傳通道，把節(jié)點的數(shù)據(jù)基于ZWS透傳到客戶的業(yè)務服務器，把業(yè)務服務器的控制命令透傳下發(fā)給設備節(jié)點，并提供大量的Restful API接口供客戶的業(yè)務系統(tǒng)進行協(xié)同調(diào)用。

另一方面，會配套功能強大的控制臺界面系統(tǒng)，對節(jié)點和網(wǎng)關本身的物理屬性，進行狀態(tài)監(jiān)控和告警，進行遠程配置，以及信號強度的管理和分析，以及固件維護和升級等。

云平臺網(wǎng)關配置界面

方案優(yōu)勢：

●   整套系統(tǒng)

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

●   成熟的云平臺服務

穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通道，可在云端對節(jié)點進行控制、管理。也可進行固件的維護和升級；

●   功耗較低

網(wǎng)關產(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；

●   價格優(yōu)勢

相較于完全使用4G節(jié)點進行通信的傳統(tǒng)地質設備，LoRaWAN網(wǎng)關及節(jié)點的價格相對低廉。