Сымсыз байланыстағы Lora модульдерінің қолданылуын зерттеу

Lora және LoraWAN ұзақ қашықтықты, төменгі қуат шығыны бар байланысты қалай іске асырады

Lora модульдері әліппеде Chirp Spread Spectrum модуляциясы деп аталатын нәрсеге сүйенеді, ол оларға ауылдық жерлерде 15 шақырымнан астам қашықтыққа байланысуға мүмкіндік береді, сонымен қатар әдеттегі ұялы IoT жүйелеріне қажетті қуаттың тек 10% ғана пайдаланады. LPWAN отбасының мүшесі болып табылатын (бұл төменгі қуатты аясындағы желілер), LoraWAN Еуропада 868 МГц және Солтүстік Америкада 915 МГц жиіліктерінде жұмыс істейді, олардың иесі жоқ. Бұл IoT желілерін орнатуды ә существенно арзан және қажет болған жағдайда кеңейту оңай болып табылады. Өткен жылы жүргізілген кейбір сынақтар да өте сан алуан нәтижелер көрсетті. Lora технологиясы негізінде құрылған қоршаған ортаны бақылау датчиктері кез келген басқа жүйелерді шығарып тастайтын қатты ауа райы жағдайларына қарамастан, бір жыл бойы деректерді 98% сенімділікпен жіберіп тұрды.

IoT байланысындағы Lora модульдерінің негізгі артықшылықтары

• 10 жылдық батареялық қуат қашықта орналасқан немесе жер астындағы датчиктер үшін (Frontiers 2025)
• Соңына дейінгі шифрлау өнеркәсіптік қауіпсіздік стандарттарына сәйкес келеді
• $0.25/ай сайын құрылғысына ұялы нұсқалар үшін 4,5 АҚШ долларына салыстырғанда операциялық шығын

2025 жылғы LoRaWAN инновациялары туралы есеп қоймалардың LoRa модульдерін пайдалануы Wi-Fi жүйелерімен салыстырғанда құрылғылар инфрақұрылымының шығындарын 73%-ға азайтатынын, сонымен қатар маңызды ескертпелер үшін 2 секундтан төмен жауап уақытын қамтамасыз ететінін көрсетті.

LoRa модулін бар сымсыз инфрақұрылымға интеграциялау

LoRa шлюздері стандартталған MQTT/HTTP API арқылы күрделі SCADA жүйелері мен заманауи бұлттық платформалармен үйлесімді түрде интеграцияланады және гибридті желілік архитектураларды қолдайды. Қалалық орналастыру деректері келесіні көрсетеді:

Бұл кері үйлесімділік өндірушілерге 2019–2024 жылдары Барселонада іске асырылған сатылы ақылды қала жобасында көрсетілгендей, 80% өнеркәсіптік жабдықтарға Lora модулдерін қайта жобалауға қажеттіліксіз енгізуге мүмкіндік береді.

Ақылды инфрақұрылым мен IoT желілеріндегі Lora модулінің қолданылуы

Ақылды қалалар: Қалдықтарды басқару және қалалық көлік тұрағының шешімдері

Lora модульдік технологиясы қалалардың күнделікті жұмысын оңай масштабталатын Интернет-деңелер (IoT) жүйелерімен қалай жүргізетінін өзгертіп отыр. Мысалы, қалдықтарды басқаруды алайық - кейбір қалалар қоқыс жинауға жұмсаған шығындарын 40 пайызға дейін үнемдейді. Бұл жинақтаушы көліктерді тиімді бағыттауға көмектеседі. Паркинг те ақылдырақ болды. Көптікке орналастырылған сенсорлар жүргізушілерге телефонның қосымшалары арқылы ашық орындардың қайда екенін айтады, бұл жол тығынын айтарлықтай азайтады. Бұл құрылғылардың жақсы жұмыс істеуі Лораның өте аз энергияны жұмсауымен байланысты. Бұл сигналдың күшін жоғалтпай, бүкіл қала аумағын ашады. Ең бастысы, бұл құрылғылар арасындағы тұрақты байланыс, тіпті басқа технологиялардың қиындықтары бар үлкен қалаларда да.

Ғимараттарды автоматтандыру үшін энергия тиімді сенсорлық желілер

Lora модульдері коммерциялық ғимараттардағы сенсорлық желілердің негізгі элементіне айналып, АЖҚ жүйелерінен бастап жарық деңгейіне және кеңістіктердің нақты толтырылуына дейінгі барлығын бақылауға мүмкіндік береді. Өткен жылы жарияланған зерттеулерге сәйкес, осындай ақылды жүйелерді енгізген компаниялар жыл сайын энергияға шығындарын шамамен 30% үнемдейді, өйткені олар қыздыру мен салқындату мен жарықтандыруды нақты уақытта қажеттілікке қарай реттей алады. Lora тартымдылығының бір себебі - оның тұтынатын энергиясының өте аз болуы. Көптеген сенсорлар бір рет зарядталған батареямен бірнеше жыл қанағаттандырарлықтай жұмыс істейді, яғни ғимарат иелері жаңартылған жүйелерге өткен кезде ескі электр желілерін жоюға мәжбүр болмайды. Бұл жөндеулерге аз күш жұмсалуы Lora-ны қайта жобалау жобалары үшін қымбатқа түсетін қайта сымтарту жобаларынсыз заманауилендіруді қалайтын мүлік иелері арасында ерекше танымал етті.

Зерттеу жағдайы: Барселонаның ақылды қоқыс ыдыстары мен масштабталатын LoraWAN жүйелерін енгізу

Барселона қаласы шамамен 1200 дана Лора технологиясы арқылы қосылған ақылды қоқыс ыдыстарын орнатты, бұл жүйенің қаншалықты тиімді екенін көрсетеді. Келесі кезеңде қоқыс жинау машиналары екі есе сирегірек шыға бастады және ешкімнің де толып кеткен ыдыстармен айналысуына қажеттілік болмады. Нәтиженің негізгі құпиясы ЛораWAN шлюздерінің ескі ұялы желі инфрақұрылымымен үйлесімді жұмысы болды, ол орталық аудан мен шет аудандарда тексеру кезінде деректерді тасымалдау көрсеткішін 99,8% дейін жеткізді. Басқа қалалар да назар аударды. Қазіргі уақытта әлем бойынша кемінде 14 өзіндік құқықтық құрылымдар қалалық масштабдағы Интернет құрылғыларын пайдалану үшін әртүрлі ақылды құрылғылардың үйлесімділігін жеңілдететін жақсартылған стандарттар арқасында ұқсас жүйелерді пайдалануда.

Негізгі плюслері:

• 10–15 жылдық батарея қызметін көрсету қажеттілігін болтырмайтын жұмыс
• -110 дБм қабылдағыш сезімталдығы терең ішкі өтімділік үшін
• Қоғамдық инфрақұрылым желілерінің қауіпсіздігі үшін AES-128 шифрлау

Lora-деген сенсорлар арқылы су мен ауаның сапасын нақты уақыт режимінде бақылау

Lora модульдері әртүрлі алыс орналасқан датчиктерден ақпаратты негізгі басқару жүйесіне жіберіп отыру арқылы қоршаған ортаның жағдайын үнемі бақылауға мүмкіндік береді. 2024 жылы жарияланған зерттеу LoraWAN желілерінің датчиктер бір-бірінен 15 шақырымнан артық қашықтықта болған жағдайда да судың рН деңгейін, мөлдір емес қасиетін (тұндылық) және әртүрлі ластаушы заттарды бақылау үшін өте тиімді жұмыс істейтінін көрсетті. Қалалық аумақтарда Lora технологиясына негізделген ауа сапасын бақылау құрылғылары орнатыла басталды, олар PM2.5 және PM10 бөлшектері мен ұшқыш органикалық қосылыстарды (VOCs) тексереді. Басқару панельдері шамамен әрбір бес минут сайын жаңартылады, бұл қалалық басшылардың ластану көрсеткіштерінің өсуіне жылдам әрі дұрыс әрекетпен жауап беруіне көмектеседі. Бұл жүйелер ескі әдістерге қарағанда нәтижені қаншалықты тез жеткізетіні бәрінен де қатты ерекшеленеді. Nature журналында жарияланған соңғы талдаулар Lora технологиясын қолданатын тазалау ғимараттары деректерді алу үшін күтетін уақытты шамамен үш ширекке дейін қысқартып, ақауларды табу мен жауап қайтару процесстерін әлдеқайда тиімді ететінін көрсетті.

Оңтүстік-Шығыс Азияда су тасқынын анықтау жүйелері: LoRa негізіндегі жағдайлық зерттеу

Тайланд пен Вьетнамның өзен алаптарында соңғы кезде ультрадыбыстық су деңгейін өлшеуіштер мен ауа-райы станцияларының деректерін біріктіретін LoRa негізіндегі су тасқынын бақылау желілеріне көбірек көңіл бөлінуде. Бұл ескерту жүйесі ескі GSM технологиясымен салыстырғанда 8-12 сағат бұрын ескерту береді. 2023 жылы осындай бір орнату 12 әртүрлі қалада 2,7 млн долларлық су тасқынынан қорғап алды. Бұл жүйелердің шынайы тиімділігіне олардың батареясының ұзақ қызмет ету уақыты да әсер етеді. Қарқынды муссон маусымында да осы құрылғылар бір зарядтың есебінен бес жылдан астам жұмыс істей алады. Бұл ұзақ мерзімді жобалар үшін қажетті және қол жетімді емес аумақтарда да сенімді су тасқыны туралы ескертулерді қамтамасыз етеді және жөндеу шығындарын төмендетеді.

Кәсіпорын автоматтандыруында активтерді бақылау және болжамды ұстап тұру

Зауыттар бәрібір қауіп-қатер танытатын аймақтардағы тербеліс деңгейлерін, температура өзгерістерін және қысым тербелістерін бақылау үшін Лора модульдеріне барынша көбірек көңіл бөлуде. Мысалы, бір химиялық зауыт 200 сорғыларына орнатылған болжауыш жобалық бақылау датчиктері арқысында күтпеген тоқтап қалуларды жартыға дейін азайтты. Жүйе тозған подшипниктердің белгілерін уақытылы анықтап, істен шығуға 14 күн бұрын ескерту берді. LoRa-ны ерекшелендіретіні оның 168 дБB күшейткіш сигнал күші, бұл қалың болат қабырғалары бар өндірістік кеңістіктерде дұрыс жұмыс істейтін қалыпты ғана сымсыз сигналдар сияқты Wi-Fi немесе Bluetooth қол жетімді емес жерлерде де барлығын байланыстырып ұстайды.

Сымсыз байланыстағы Lora модульдерінің қолданылуын зерттеу

Байланысқан экожүйелердегі LoRa модулінің болашағы

Дамып келе жатқан бағыттар: ақылды желілердегі гибридті LoRa және 5G интеграциясы

Лора модульдерін 5G желілерімен бірге қолдану күнделікті ақылды желілердің жұмыс істеу тәсілін өзгертіп жатыр. Лора әлсіз қуат пайдаланып ұзақ қашықтыққа дейінгі байланысты қамтамасыз етіп, ал 5G жылдам деректер беріп жатқан кезде, коммуналдық компаниялар енді нақты уақыт режимінде электр желілерін бақылап, автоматты түрде ақауларды анықтай алады. Аралас тәсіл желіде орналасқан барлық кішігірім датчиктер мен штаб-квартирадағы негізгі басқару бөлмелері арасында екі жақты байланыс орнатуға мүмкіндік береді. Өткен жылы дайындалған IoT Connectivity Report атты сараптамалық есепте көрсетілгендей, осындай жүйелер енгізілген кезде тоқтаулар 40% азайып отыр. Бүкіл әлемде күн сәулесі панельдері мен жел электр станцияларының көбеюіне байланысты, осындай шешімдер орталықтандырылмаған желілер бойынша электр жүктемелерін тиімді бөлуге көмектеседі.

LoraWAN экожүйелерінің өсу болжамы мен нарықтық кеңейтілуі

Сала болжамдары жақын арада LoraWAN нарығының келесі жылдары өте тез өсетінін, 2030 жылға дейін жыл сайын шамамен 28% өсіп, 8,2 миллиард долларға жетуі мүмкін екенін көрсетеді. Бұл өсу қазіргі кезде көптеген компаниялар масштабдалатын IoT-нұсқаларды іздеуіне орай түсінікті. Стандарттау да үлкен рөл атқарды - қазіргі кезде барлық ақылды қалалар бойынша шамамен 70% келісімшарттарда жарықтану инфрақұрылымын жасау кезінде LoraWAN сәйкестігі талаптарын қамту қажеттілігін көруге болады. Шын мәнінде пайдалануды ынталандырушы фактор - модульдік жобалау тәсілдерін пайдалану және қосып-айыруы жеңіл құрылғыларының қол жетімділігі. Бұл инновациялар 2025 жылғы LoRaWAN Экожүйесі талдауының соңғы табыстарына сәйкес дәстүрлі жабық шешімдермен салыстырғанда жүзеге асыру шығындарын шамамен 60% азайтты.

Келесі ұрпақ қолданбалары: Lora аясындағы шетінде есептеу және торлы желілер

LoRa модульдерінің келесі буыны өңдеуді өз құрылғыларына әкеліп, мысалы, өрт орындарын анықтау немесе зауыт роботтарын басқару сияқты мәселелер бойынша деректерді жергілікті түрде өңдеуге мүмкіндік береді. Оларды өзін-өзі түзетін торлы желілермен жұптастырыңыз және желі нүктелерінің шамамен үштен бір бөлігі түсіп қалған кезде де қосылып тұрады, бұл апат кезінде өте маңызды. Бастапқы кейбір сынақтар өндірістік ортада жауап беру жылдамдығының 90 пайызға дейін артатынын көрсетіп отыр, себебі бәрін бұлтқа қайта жіберу қажеттілігі азаяды. Әлі дамып жатқан кезеңде болса да, бұл тәсіл интернетке тұрақты қосылу болмаған жағдайда өнеркәсіптер нақты уақыт режимінде қалай жұмыс істейтінін өзгертетін болады.

Жиі қойылатын сұрақтар

LoRa модулі дегеніміз не?

LoRa модулі - сымсыз байланыс үшін LoRa (Ұзақ қашықтық) технологиясын пайдаланатын кішігірім электронды құрылғы. Бұл құрылғының құрылысы қашықтыққа дейінгі деректерді төменгі қуатпен жеткізуге арналған және IoT қолданбалары үшін ыңғайлы.

LoRa модулі WiFi немесе Bluetooth-пен қалай ерекшеленеді?

WiFi немесе Bluetooth-пен салыстырғанда Lora бірнеше шақырымдық аумақты қамтиды және аз қуат тұтынады, сондықтан қашық және ауылдық аймақтардағы қолданбаларға сәйкес келеді.

Lora модульдерін бар инфрақұрылыммен интеграциялауға бола ма?

Иә, Lora модульдерін негізгі қайта жобалауға дейін SCADA сияқты көне жүйелерді қоса алғанда, бар инфрақұрылыммен үйлесімді түрде интеграциялауға болады, оларды әртүрлі өнеркәсіптік жабдықтармен үйлесімді етіп жасайды.

Lora технологиясы қандай қолданбаларға пайдалы болуы мүмкін?

Lora технологиясы арзан, төменгі қуатты, ұзақ қашықтықтағы байланыс қамтамасыз ететіндіктен оны ақылды қалалар, қоршаған ортаны бақылау, өнеркәсіптік автоматтандыру, активтерді бақылау және басқаларда қолданады.

LoraWAN технологиясы қаншалықты қауіпсіз?

LoraWAN соңынан соңына дейінгі шифрлау қамтамасыз етеді, ол өз желілік инфрақұрылымы бойынша қауіпсіз деректерді жеткізу кепілдігін беретін өнеркәсіптік қауіпсіздік стандарттарына сәйкес келеді.