智慧城市的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)得到了大力支持。通過采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智慧城市正在對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大幅升級(jí)，同時(shí)增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的能力。為了實(shí)現(xiàn)這種智能基礎(chǔ)設(shè)施，城市正在尋找最合理的連接選擇——而低功率廣域(LPWA)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)似乎就是他們的選擇。其中兩項(xiàng)技術(shù)是LoRa智慧城市和LoRaWAN智慧城市。LoRa智慧城市是什么?為什么我們認(rèn)為它是智慧城市和智慧建筑應(yīng)用的最佳選擇?
LoRa智慧城市技術(shù)是什么?
LoRa和LoRaWAN是非蜂窩LPWAN無線通信協(xié)議。LoRa是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的無線電層。LoRaWAN是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)。LoRa和LoRaWAN技術(shù)堆棧是連接城市的最佳選擇，因?yàn)樗男盘?hào)范圍長，功率需求小。根據(jù)實(shí)際情況，信號(hào)可達(dá)10至15公里。
LPWA市場研究和市場報(bào)告顯示，到2022年，LPWA從設(shè)備和相關(guān)服務(wù)中獲得的收入將達(dá)到560億美元。
LoRa為Semtech公司所有。同時(shí)，LoRaWAN生態(tài)系統(tǒng)包括各種傳感器、芯片和設(shè)備制造商、基站和服務(wù)器供應(yīng)商，以及其他服務(wù)提供商。他們都聚集在LoRa聯(lián)盟，這個(gè)全球增長最快的技術(shù)協(xié)會(huì)之一。LoRa聯(lián)盟的使命是促進(jìn)全球LPWAN連接和物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。
LoRaWAN和LoRa通信協(xié)議克服了商業(yè)和工業(yè)環(huán)境中物聯(lián)網(wǎng)部署的挑戰(zhàn)。這些LPWAN協(xié)議具有高能效，并提供了一種價(jià)格有競爭力的方式來實(shí)現(xiàn)智慧城市軟件解決方案的物聯(lián)網(wǎng)主干。難怪LoRaWAN是被最廣泛采用的LPWAN協(xié)議之一，有600個(gè)已知用例和9700萬臺(tái)設(shè)備連接到100個(gè)國家(并在不斷增加)的網(wǎng)絡(luò)上。
LoRaWAN智能城市覆蓋
來源:巴塞羅那世界移動(dòng)大會(huì)-LoRaWAN創(chuàng)建有價(jià)值的物聯(lián)網(wǎng)連接
LoRa智慧城市和LoRaWAN智慧城市的潛力
城市數(shù)字化代價(jià)高昂，但不可避免。互聯(lián)城市模式中的多個(gè)利益相關(guān)者一直對(duì)使城市不僅互聯(lián)，而且具有經(jīng)濟(jì)吸引力和生態(tài)友好感興趣。智慧城市LoRa技術(shù)有許多好處，使其成為數(shù)字化戰(zhàn)略的一個(gè)組成部分。那么它到底能帶來哪些好處呢？
•超低能耗。與其他數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議相比，LoRaWAN智慧城市耗電少，保證了設(shè)備的電池壽命。
•覆蓋范圍。覆蓋范圍越廣，物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施就越好、越便宜。有了LoRaWAN，其射程在城市設(shè)置中接近5公里，在郊區(qū)為15公里。
•成本效率。在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中部署LoRaWAN智慧城市架構(gòu)相對(duì)容易。部署在不需要許可和低成本基站的頻率上，使LoRaWAN應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)上可行。此外，LoRaWAN物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的成本較低，可以使用一塊電池運(yùn)行數(shù)年，并降低了設(shè)備維護(hù)的現(xiàn)場訪問成本。
智慧城市LoRa網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
來源:RF無線世界-LoRaWAN的優(yōu)缺點(diǎn)
開源。作為一個(gè)開源協(xié)議，LoRa涵蓋了所有的社區(qū)最佳實(shí)踐。LoRa聯(lián)盟成員盡其所能推動(dòng)LoRa驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)倡議。
雙向溝通。支持LoRa的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)單元(例如傳感器)可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)并接收信息作為回報(bào)，LoRa設(shè)備甚至可以向遠(yuǎn)程位置發(fā)送狀態(tài)信息。
GPS-free本地化。當(dāng)一個(gè)設(shè)備向至少三個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)送信號(hào)時(shí)，LoRaWAN應(yīng)用程序可以使用類似GPS的三角測量技術(shù)來計(jì)算信號(hào)的近似原點(diǎn)，但能源和成本效益更高。
良好的穿透性和低路徑損耗。勞拉無線電波可以穿過障礙物到達(dá)室內(nèi)的傳感器，比如那些放在電梯、地下室或地下車庫的傳感器。
LoRa智慧城市傳輸與滲透方案
來源:SmartMakers
LoRaWAN智慧城市的應(yīng)用
LoRaWAN智慧城市可以保證物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施所需的連通性，同時(shí)保持網(wǎng)絡(luò)及其管理盡可能簡單。在智慧城市的連接中，這意味著在需要低容量的長距離中平穩(wěn)運(yùn)行。智慧城市包括許多這樣的區(qū)域。智能交通和垃圾管理、城市移動(dòng)中的人工智能、能源消耗跟蹤、環(huán)境計(jì)量、停車和照明監(jiān)控、火災(zāi)探測系統(tǒng)和警報(bào)——所有這些都是智慧城市概念的支柱。它們都不需要大量的數(shù)據(jù)。小型傳感器數(shù)據(jù)包可用于云運(yùn)輸規(guī)劃軟件的報(bào)警、觸發(fā)和監(jiān)測。對(duì)于LoRaWAN來說，這聽起來是一個(gè)完美的任務(wù)，它非常省電，但發(fā)送大文件的速度非常慢。
智能城市中的LoRaWAN應(yīng)用
來源:Cisco-LoRa-新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加速服務(wù)提供商和智慧城市服務(wù)
利用LoRaWAN建立技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)
卡爾加里是加拿大的科技瑰寶，它使用LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)作為其大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的骨架。LoRaWAN無線信號(hào)覆蓋了很大的區(qū)域，包括繁忙的市中心和卡爾加里偏遠(yuǎn)地區(qū)的大部分城市設(shè)施。該網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在可以用于空氣質(zhì)量、土壤條件和灌溉的實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理。安裝的水位傳感器已經(jīng)幫助當(dāng)局預(yù)測并為潛在的洪水做好準(zhǔn)備，這是該地區(qū)的一個(gè)緊迫問題。
智能建筑是LoRaWAN優(yōu)化開放的廣闊領(lǐng)域
建筑和設(shè)施自動(dòng)化包括建筑的所有關(guān)鍵系統(tǒng)，如照明、氣候控制、火警、安全等。我們已經(jīng)了解到LoRa可以讓傳感器在沒有恒定電力供應(yīng)的情況下運(yùn)行數(shù)年。這對(duì)于那些偏遠(yuǎn)來說特別方便。企業(yè)可以建立基礎(chǔ)設(shè)施，把精力和投資集中在業(yè)務(wù)關(guān)鍵的任務(wù)上，而不是集中在昂貴傳感器的定期維護(hù)上。LoRa不需要高水平的技術(shù)人員安裝或維護(hù)。
LoRa為建筑業(yè)主和企業(yè)提供減少運(yùn)營費(fèi)用的能力。降低能源成本、提高租戶滿意度和提高物業(yè)價(jià)值有助于企業(yè)和建筑業(yè)主產(chǎn)生新的收入來源。最重要的是，工廠等設(shè)施中的數(shù)千個(gè)傳感器將使投資回報(bào)成倍增加。
以智慧城市LoRa技術(shù)為特色的智能建筑應(yīng)用:企業(yè)可以用它們做什么?
•能源管理。LoRaWAN為智能建筑管理匯集了所有與能源相關(guān)的系統(tǒng):照明、供暖、制冷、消防安全。LoRaWAN通信協(xié)議有效地將它們連接起來，以幫助控制和降低功耗。
•漏水檢測。在智能建筑中，LoRaWAN是智能供水基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分。LoRaWAN系統(tǒng)包括傳感器、網(wǎng)關(guān)和水表功能，可以大大降低與漏水相關(guān)的操作成本，并防止對(duì)建筑物造成嚴(yán)重?fù)p害。
•智能建筑的安全。辦公室、工廠、行政機(jī)構(gòu)和所有其他形式的智能建筑都需要防范火災(zāi)、自然災(zāi)害和未經(jīng)授權(quán)的進(jìn)入。使用LoRaWAN、窗戶、門、火警、運(yùn)動(dòng)檢測傳感器和緊急按鈕可以組織成一個(gè)安全警報(bào)系統(tǒng)。
•建筑安全檢查。即使在偏遠(yuǎn)地區(qū)，建筑物也可以在墻壁、屋頂或地基上安裝各種基于lora的傳感器。通過這種方式，建筑業(yè)主或檢查人員可以控制建筑物的變形、溫度、濕度和其他化學(xué)、機(jī)械和物理參數(shù)。
•工作空間的優(yōu)化。通過支持lora的設(shè)備收集的數(shù)據(jù)有助于優(yōu)化辦公場所。辦公環(huán)境可以根據(jù)人流量、地理位置和實(shí)時(shí)空間可用性進(jìn)行重塑。這有助于提高員工的滿意度，同時(shí)提高工作區(qū)域的安全性，合理使用辦公資源。
LoRaWAN應(yīng)用-LoRaWAN系統(tǒng)幫助購物中心降低運(yùn)營成本
位于斯洛文尼亞首都的BTC城市盧布爾雅那是一個(gè)47.5萬平方米的商業(yè)、購物、娛樂和娛樂中心，擁有50多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。鑒于其規(guī)模，比特幣城是一個(gè)偉大的試點(diǎn)建筑，以LoRa為基礎(chǔ)的綜合能源和水消費(fèi)系統(tǒng)。在BTC城市盧布爾雅那，LoRaWAN傳感器和智能電表收集和發(fā)送電、熱、天然氣和水的消耗數(shù)據(jù)。接下來，所有設(shè)施的數(shù)據(jù)被發(fā)送到軟件處理平臺(tái)。該平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并自動(dòng)生成報(bào)告。通過這種方式，管理人員可以獲得能源使用的詳細(xì)信息，以便對(duì)其進(jìn)行有效的控制和管理。最后，BTC管理減少了6%的水泄漏造成的能量損失，降低了5%的整體能耗，減少了90%的水泄漏。
為了覆蓋商場的廣闊區(qū)域，只使用了兩個(gè)LoRaWAN網(wǎng)關(guān)，而不需要使用幾十個(gè)Wi-Fi接入點(diǎn)。在不到一周的時(shí)間里，BTC City就部署了一個(gè)專用的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)。
其他
LoRa技術(shù)是在智能城市連接方面最新和最受討論的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新之一。LoRa和LoRaWAN協(xié)議在各種可用于加速公共部門數(shù)字化轉(zhuǎn)型的物聯(lián)網(wǎng)連接協(xié)議中脫穎而出。在世界各地，它們被認(rèn)為是與智能建筑、交通和廢物管理、環(huán)境計(jì)量和停車監(jiān)控相關(guān)的各種用例的完美連接技術(shù)。
