地质监测行业LoRaWAN无线通讯方案
2020-12-27
来源：ZLG立功科技·致远电子
近年来地质灾害频发，对人民生命安全、财产造成巨大危害，如何治理与防治成为刻不容缓的主题。国家对于地质灾害的监测设备投入也日渐增多，如何通过物联网技术，帮助监管部门在山体间更好地部署设备？
2020年前三季度全国共发生地质灾害7711起，共造成116人死亡、22人失踪、55人受伤，直接经济损失48.54亿元。对于滑坡、崩塌、泥石流等山体相关灾害，如果能够提前布设好地质监测设备，将会大幅减少灾害带来的损失。
图 1山体滑坡
对川东、渝南、湘西、云贵高原等山体滑坡灾害易发区的高危隐患点，设立专业的检测仪器监测山体状态，是减灾防灾的重要方式之一。在传统应用中无人监测一般采用专业的地质监测设备进行信号采集和传输，但随着行业的发展，传统方案的痛点已渐渐暴露出来：
l 传统设备价格昂贵；
l 传统设备布置比较复杂；
l 传统设备智能化程度低，人工参与较多；
l 连续阴雨天使用太阳能供电困难，功耗要求高；
l 特殊位置4G信号受遮挡严重；
l 缺少云端系统化管理方案。
通常情况，地质监测系统整体系统框图如下图所示：
地质监测设备使用框图
致远电子可为用户提供基于LoRaWAN通讯技术的整套通讯方案，包含：LoRaWAN节点、LoRaWAN网关、云平台的整套服务：
1. LoRaWAN节点
LoRaWAN节点可选用我司LM400TU方案，此模块技术成熟，射频参数满足山体间的通信需求。支持LoRaWAN协议，无需二次开发，AT即可实现所有操作。我司模块与网关产品配合度好，方案可打包。
LoRaWAN模组
2. LoRaWAN网关
致远电子LoRaWAN网关采用IP67防水外壳，各个接口均做了防水处理，在户外使用无需担心。
在功率方面，发射功率为25dBm，在野外平均覆盖范围超过4km。同时，地质监测应用普遍采用太阳能板+电池的供电模式，在长期阴天的情况下很可能很长一段时间都未必能得到补给，因此低功耗十分重要。致远电子LoRaWAN网关平均功耗在1.5W~4W，可以满足太阳能+电池供电的低功耗需求。
在后期运营维护方面，致远电子网关和节点均已支持远程升级，对于布设地点偏远的地质监测应用，远程升级功能也十分重要。
LoRaWAN网关
云平台服务
云端主要功能包含两方面：
一方面，云中台的功能是节点数据上下行透传通道，把节点的数据基于ZWS透传到客户的业务服务器，把业务服务器的控制命令透传下发给设备节点，并提供大量的Restful API接口供客户的业务系统进行协同调用。
另一方面，会配套功能强大的控制台界面系统，对节点和网关本身的物理属性，进行状态监控和告警，进行远程配置，以及信号强度的管理和分析，以及固件维护和升级等。
云平台网关配置界面
方案优势：
l 整套系统
可为客户提供包括：节点、网关和云平台的整套方案。免去客户使用不同厂家产品联调困难的问题；
l 成熟的云平台服务
稳定的数据通道，可在云端对节点进行控制、管理。也可进行固件的维护和升级；
l 功耗较低
网关产品平均功耗1.5~4W，能够满足太阳能+电池供电的低功耗需求；
l 价格优势
相较于完全使用4G节点进行通信的传统地质设备，LoRaWAN网关及节点的价格相对低廉。