基于LoRa技術(shù)的煤礦作業(yè)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張 新

(紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院,浙江 紹興 312000)

0 引言

20世紀(jì)60年代，國(guó)外開(kāi)始研發(fā)煤礦作業(yè)環(huán)境安全監(jiān)控(監(jiān)測(cè))系統(tǒng)，至今發(fā)展了四代，技術(shù)較為成熟。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，先后從波蘭、美國(guó)和德國(guó)引進(jìn)多型產(chǎn)品，如DAN6400、TF200等，并通過(guò)對(duì)引進(jìn)產(chǎn)品的消化吸收，開(kāi)發(fā)出了KJ系列早期產(chǎn)品。20世紀(jì)90年代后，我國(guó)緊跟國(guó)外的發(fā)展，相繼研制了較為先進(jìn)的KJ95和KJ2000等系統(tǒng)[1]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，特別是近十年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的異軍突起，為遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能提升提供了技術(shù)基礎(chǔ)。LoRa技術(shù)作為一種低功耗遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，已在國(guó)內(nèi)不少領(lǐng)域得到研發(fā)和應(yīng)用。根據(jù)煤礦生產(chǎn)作業(yè)的特點(diǎn)，以LoRa技術(shù)為基礎(chǔ)的煤礦作業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用云網(wǎng)端為系統(tǒng)架構(gòu)，靈活配置傳感器，對(duì)煤礦作業(yè)環(huán)境的多類參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)快速上傳、分析處理、決策反饋和臨界預(yù)警等功能，具有適用性好、監(jiān)測(cè)范圍廣、安裝配置簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思想

由煤礦作業(yè)環(huán)境分析可知，礦井環(huán)境參數(shù)主要涉及粉塵、甲烷、氧氣、風(fēng)量與負(fù)壓、井巷硐室和工作面溫度、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫、二氧化硫等。這些環(huán)境參數(shù)的變化是導(dǎo)致煤礦事故的主要原因。因此，對(duì)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制是做好煤礦安全工作的前提和關(guān)鍵[1-2]?；贚oRa技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用最新物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程通信技術(shù)，通過(guò)靈活配置多型傳感器，實(shí)時(shí)對(duì)煤礦作業(yè)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)前置終端初步處理，并由LoRa遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸，各種參數(shù)匯聚入LoRa基站(網(wǎng)關(guān))，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器最終進(jìn)入云服務(wù)信息處理中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦作業(yè)環(huán)境現(xiàn)狀的分析、處理與管控。處理中心依據(jù)專家系統(tǒng)的評(píng)判和決策，可以向管理人員發(fā)出預(yù)警提示，及時(shí)對(duì)煤礦作業(yè)區(qū)發(fā)出控制指令來(lái)調(diào)節(jié)煤礦作業(yè)環(huán)境。移動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)為用戶推送相關(guān)信息，供其查閱和處理。

1.2 系統(tǒng)基本架構(gòu)

煤礦作業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以LoRa技術(shù)為基礎(chǔ)，采用云網(wǎng)端為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)建四層應(yīng)用體系，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)和決策控制信息的雙向?qū)崟r(shí)通信。整個(gè)系統(tǒng)由四部分組成：現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境感知和執(zhí)行、遠(yuǎn)程信息傳輸、網(wǎng)絡(luò)接入信息服務(wù)和云服務(wù)信息處理。現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境感知和執(zhí)行是整個(gè)系統(tǒng)的信息獲取源和環(huán)境調(diào)控機(jī)構(gòu)，由兩種不同任務(wù)類型的監(jiān)控終端(感知終端和執(zhí)行終端)組成。感知終端解決環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)獲取，可以具有多種不同性質(zhì)的傳感器，依據(jù)實(shí)際需要靈活配置傳感器種類[3]。執(zhí)行終端執(zhí)行由云服務(wù)信息處理中心下達(dá)的控制指令，一般向具體的設(shè)備提供開(kāi)關(guān)信號(hào)，如打開(kāi)通風(fēng)機(jī)、警鈴等。遠(yuǎn)程信息傳輸主要是由基站和監(jiān)控終端組成遠(yuǎn)程通信網(wǎng)，完成煤礦作業(yè)環(huán)境的信息雙向傳輸，是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)信息傳輸?shù)耐ㄐ判诺馈；究梢酝ㄟ^(guò)RS-232(或WiFi)等多種方式與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通信(可經(jīng)WiFi直接接入廣域網(wǎng))，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的廣域網(wǎng)接入。通過(guò)多種途徑的廣域網(wǎng)對(duì)接云服務(wù)平臺(tái)，所有的環(huán)境狀態(tài)參數(shù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在云服務(wù)信息處理中心。經(jīng)專家系統(tǒng)的評(píng)判和決策，產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)可以完成控制信息的發(fā)送和預(yù)警信息的提示。移動(dòng)終端可通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)查詢各類數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 Structure of monitoring system

2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 監(jiān)控終端

監(jiān)控終端包括感知終端和執(zhí)行終端，均以基本的LoRa終端為基礎(chǔ)，感知終端采集環(huán)境參數(shù)信息；而執(zhí)行終端接受信息處理中心的指令，控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備工作。LoRa終端由微控制器(microcontroller unit，MCU)、傳感器模塊、SX1278通信模塊和電源模塊組成，其模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 LoRa終端模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of LoRa terminal module

傳感器模塊可靈活選擇，把多達(dá)六種不同類型傳感器通過(guò)多合一變送器與MCU雙向通信。多合一變送器把弱電信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)供MCU采集，實(shí)現(xiàn)MCU對(duì)多路傳感器感知數(shù)據(jù)的采集和管理。這種方案的感知終端具有較好的靈活性和適用性。傳感器模塊是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。煤礦生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境需要采集的參數(shù)種類比較多。由于采用了多合一變送器技術(shù)，單一感知終端可以同時(shí)對(duì)六類參數(shù)進(jìn)行采集，具有較好的配置靈活性，大大提高了設(shè)備的利用效率。

通信模塊采用了Semtech公司生產(chǎn)的、具有優(yōu)良遠(yuǎn)程通信能力的SX1278射頻處理器。MCU與SX1278通過(guò)串行外設(shè)接口(serial peripheral interface,SPI)總線進(jìn)行通信，包括設(shè)置參數(shù)和讀寫(xiě)先進(jìn)先出(first input first output,FIFO)。SX1278可以通過(guò)6根連接線DIO0～DIO5中斷MCU，完成異步事件處理。為判斷接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包是否超時(shí)，MCU需要設(shè)置TIMER。該資源LoRa不需要，僅為MCU所用。

電源模塊為L(zhǎng)oRa終端內(nèi)其他模塊提供電源，可以采用兩種供電方式。目前，采用高能量電池供電。該方式由LM2596和LM7805組成一個(gè)穩(wěn)壓電路，可以提供3.3 V和5 V兩種電壓。由于采用了低功耗全系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此，監(jiān)控終端在電池方式供電下可以長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定工作[4]。

2.2 基站(網(wǎng)關(guān))

基站和監(jiān)測(cè)終端構(gòu)成星形網(wǎng)絡(luò)，基站由MCU、SX1278通信模塊、通信接口(WiFi、RS-232)模塊和電源模塊組成?；灸K結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 基站模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Structure of base station module

基站可以通過(guò)兩種方式把傳感器采集數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)處理中心。一種是通過(guò)RS-232串行通信方式接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，另一種是通過(guò)WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)直接接入廣域網(wǎng)，或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接入廣域網(wǎng)。基站MCU利用UART接口與串口模塊、WiFi模塊通信，按需選擇了由上海慶科科技有限公司研發(fā)的高速串口WiFi模塊EMW3162。在設(shè)計(jì)串行通信RS-232時(shí)，由于外部通信接口與MCU電平不一致的原因，需要進(jìn)行接口電平轉(zhuǎn)換，采用SP3232實(shí)現(xiàn)MCU的TTL電平與外部通信接口電平的轉(zhuǎn)換。電源模塊是保證基站正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提。由于基站各模塊耗電量較大，更適合采用工業(yè)電。因此，采用了美國(guó)半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的、最大電流為1 A的穩(wěn)壓電路LM2575D2T-3.3R4G。

基站(網(wǎng)關(guān))是整個(gè)數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。基站(網(wǎng)關(guān))處理軟件包括控制主程序、通信接口程序、組網(wǎng)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)程序等?；?網(wǎng)關(guān))工作的主流程主要依靠標(biāo)志信息來(lái)進(jìn)行處理狀態(tài)轉(zhuǎn)換，外圍設(shè)備通過(guò)中斷來(lái)請(qǐng)求，觸發(fā)服務(wù)程序來(lái)處理相關(guān)事務(wù)。如接收串口數(shù)據(jù)，一旦有數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生中斷，由中斷服務(wù)程序接收數(shù)據(jù)處理[5]?；?網(wǎng)關(guān))工作流程如圖4所示。

圖4 基站(網(wǎng)關(guān))工作流程圖Fig.4 Flow chart of base station(Gateway)

3 關(guān)鍵技術(shù)

監(jiān)控系統(tǒng)主要采集環(huán)境參數(shù)。環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)量不大，采樣頻率不高、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。因此，采用個(gè)性化設(shè)計(jì)的私有通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控終端與基站之間的雙向通信。

3.1 低功耗設(shè)計(jì)

為了降低功耗，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了低功耗設(shè)計(jì)理念，硬件平臺(tái)以兩種具有低功耗模式的處理器為基礎(chǔ)。MCU采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的功能強(qiáng)大STM32F103系列產(chǎn)品，其內(nèi)核是Cortex-M3架構(gòu)的微處理器，支持睡眠、停止和等待三種低功耗工作模式，是一種低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想MCU。SX1278采用擴(kuò)頻調(diào)制通信、信道檢測(cè)(channel activity detection，CAD)和自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率(adaptive data rate，ADR)技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、接收靈敏度高、低工作電流、發(fā)射功率可調(diào)、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，支持睡眠、CAD和等待三種低功耗工作模式[6]。監(jiān)測(cè)終端的低功耗除考慮硬件設(shè)計(jì)外，更重要的是實(shí)現(xiàn)軟件控制。軟件控制從兩方面考慮：一是控制傳感器(執(zhí)行)組件的供電模式，只有在定時(shí)采集感知信息時(shí)才讓傳感器組件供電工作；二是定時(shí)被喚醒對(duì)感知信息采集、發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。監(jiān)測(cè)終端大部分情況下都處于等待和睡眠等低功耗狀態(tài)，從而大大降低了平均工作電流[7]。

3.2 信道檢測(cè)與避碰

為了保證監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)線通信有效工作，需要解決無(wú)線信道競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題[8]。對(duì)于SX1278來(lái)說(shuō)，有兩種解決方案：一是利用SX1278跳頻通信技術(shù)，通過(guò)不同頻率的跳變來(lái)解決信道的沖突惡化；二是同頻率下信道檢測(cè)和避讓辦法。本系統(tǒng)采用第二種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)信道競(jìng)爭(zhēng)。

SX1278具有獲得無(wú)線信號(hào)信號(hào)強(qiáng)度(received signal strength indication，RSSI)、信噪比(signal-noise ratio，SNR)值和CAD功能，它們都具備對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行識(shí)別的能力。RSSI表示接收機(jī)頻段內(nèi)測(cè)得無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)度值，由于SX1278工作在免費(fèi)頻段，因此僅檢測(cè)RSSI是無(wú)法唯一準(zhǔn)確識(shí)別的。CAD信道檢測(cè)是一種LoRa前導(dǎo)碼檢測(cè)方法，主要用于SX128的接收數(shù)據(jù)前的檢測(cè)。通過(guò)分析研究，利用SNR值是檢測(cè)信道的一種有效辦法。

SX1278的RegPktSnrValu寄存器儲(chǔ)存著接收信號(hào)的信噪比值，MCU通過(guò)SPI接口可以獲得SNR值，如果SNR在-20～+5 dB之間，則判定信道忙，否則信道空閑。一旦信道空閑，SX1278就進(jìn)入發(fā)送工作模式完成數(shù)據(jù)發(fā)送。當(dāng)信道忙時(shí)，需要解決碰撞避讓問(wèn)題[8-9]。碰撞避讓采用隨機(jī)時(shí)間退后再檢測(cè)的辦法。首先，要確定一個(gè)退避時(shí)間窗口值CW(如CW=500 ms)。CW可以依據(jù)信道竟?fàn)帬顟B(tài)隨機(jī)調(diào)整，當(dāng)竟?fàn)帎夯瘯r(shí)增大，CW反而減小。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)一般采用隨機(jī)函數(shù)rand( )產(chǎn)生0～1之間的隨機(jī)數(shù)加權(quán)CW來(lái)獲得退避時(shí)間。由于rand( )是一個(gè)偽隨機(jī)函數(shù)，用函數(shù)srand[(unsigned)time( NULL )]產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)種子，從而保證各終端rand( )生成的隨機(jī)數(shù)有效錯(cuò)位。

3.3 通信協(xié)議設(shè)計(jì)

SX1278實(shí)現(xiàn)了物理層無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)功能，規(guī)定了數(shù)據(jù)幀格式。數(shù)據(jù)幀由前導(dǎo)碼、可選報(bào)頭、有效負(fù)載和CRC組成。其中，可選報(bào)頭在顯式情況下才有。SX1278本身不能保證數(shù)據(jù)通信是否有效，因此必須通過(guò)設(shè)計(jì)上層通信協(xié)議，才能保障有效數(shù)據(jù)通信。為此，設(shè)計(jì)了DATA數(shù)據(jù)幀(含廣播幀)和確認(rèn)符(acknowledgement，ACK)幀。DATA幀包括幀類型、幀序號(hào)、目的地址、源地址、有效負(fù)載和FCS共六個(gè)字段。規(guī)定DATA 數(shù)據(jù)幀最大字節(jié)數(shù)為5+64=69，其中有效負(fù)載最大為64 B。DATA 數(shù)據(jù)幀類型由字節(jié)低四位表示，0010表示為普通數(shù)據(jù)幀，幀序號(hào)記錄幀序號(hào)，目的地址和源地址分別表示接收與發(fā)送設(shè)備的地址，有效負(fù)載為上層交付的數(shù)據(jù)包，幀校驗(yàn)序列(frame check sequence，F(xiàn)CS)為幀校驗(yàn)[9]。當(dāng)DATA幀中的幀類型低四位為0111時(shí)，DATA幀轉(zhuǎn)化為廣播幀，此時(shí)目的地址設(shè)定為0。DATA幀結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 DATA幀結(jié)構(gòu)Tab.1 DATA frame structure

ACK幀確認(rèn)數(shù)據(jù)是否接收。監(jiān)控終端發(fā)送數(shù)據(jù)后，在給定時(shí)間內(nèi)如沒(méi)有收到確認(rèn)幀，則數(shù)據(jù)重發(fā)。ACK幀包括幀類型、目的地址和FCS。其中，幀類型低四位為0011。確認(rèn)幀不需回復(fù)，SX1278一旦接收到數(shù)據(jù)幀，不進(jìn)行信道檢測(cè)，立即回復(fù)確認(rèn)幀。ACK幀結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 ACK幀結(jié)構(gòu)Tab.2 ACK frame structure

3.4 數(shù)據(jù)接收與發(fā)送

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)主要承擔(dān)感知信息和控制信息的遠(yuǎn)程雙向傳輸。監(jiān)測(cè)終端在MCU定時(shí)控制下進(jìn)行。發(fā)送信息：一是發(fā)送感知信息；二是發(fā)送ACK數(shù)據(jù)。通過(guò)設(shè)定定時(shí)自我喚醒，MCU控制傳感器供電工作，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，采集感知信息；控制 SX1278進(jìn)入等待狀態(tài)，把相關(guān)信息寫(xiě)入SX1278的先進(jìn)先出緩存器；起動(dòng)基于SNA信噪比的信道檢測(cè)。信道空閑時(shí)，控制SX1278進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)發(fā)送后轉(zhuǎn)入其他狀態(tài)。監(jiān)測(cè)終端在兩種情況下接收信息：一是接收ACK數(shù)據(jù)；二是接收控制信息。SX1278采用CAD信道檢測(cè)來(lái)保證數(shù)據(jù)的安全接收，通過(guò)設(shè)置SX1278參數(shù)，被定時(shí)喚醒進(jìn)入CAD信道檢測(cè)模式。如在規(guī)定時(shí)間里沒(méi)有檢測(cè)到前導(dǎo)碼(或前導(dǎo)碼關(guān)聯(lián)不成功)，轉(zhuǎn)入等待模式；一旦檢測(cè)到前導(dǎo)碼，接收前導(dǎo)碼并關(guān)聯(lián)成功后，進(jìn)入數(shù)據(jù)接收模式，完成數(shù)據(jù)接收。

4 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的所有數(shù)據(jù)最終都要送入云服務(wù)處理中心來(lái)存儲(chǔ)、分析、處理和決策。云服務(wù)信息處理中心是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈魂，承擔(dān)著網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)分析與決策、報(bào)表生成與查詢、移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)和人機(jī)界面與管理等功能。目前很多系統(tǒng)采用公用云平臺(tái)來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，但這種方法的適用性和信息保密性差，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)一些個(gè)性化應(yīng)用也缺少支持。因此，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了自主開(kāi)發(fā)的方式。云服務(wù)處理應(yīng)用系統(tǒng)由系統(tǒng)配置與管理、感知數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理、專家系統(tǒng)、報(bào)表信息處理和網(wǎng)絡(luò)通信與遠(yuǎn)程服務(wù)這五大模塊組成。

云服務(wù)處理軟件模塊結(jié)構(gòu)[7-10]如圖5所示。

圖5 云服務(wù)處理軟件模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Structure of cloud service processing software module

5 測(cè)試與分析

在某一地下廢棄煤礦布設(shè)了一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由一個(gè)基站、兩個(gè)感知終端和一個(gè)執(zhí)行終端組成作業(yè)區(qū)前端遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)?；就ㄟ^(guò)RS-232與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通信接入廣域網(wǎng)(也可直接通過(guò)WiFi接入)，傳感器選用了溫濕度和CO三類傳感器，執(zhí)行終端通過(guò)繼電器控制燈，LoRa射頻采用477 MHz,發(fā)射功率為20 dBm。為了驗(yàn)證遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收發(fā)情況，其中一個(gè)感知終端采用串口調(diào)試工具向終端輸送數(shù)據(jù)。通過(guò)調(diào)整傳輸距離，每次發(fā)數(shù)據(jù)包200個(gè)，通信測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 通信測(cè)試結(jié)果Tab.3 Results of communication test

當(dāng)通信距離超過(guò)2.5 km，丟包率明顯增加到了40%。采用通信應(yīng)用層確認(rèn)機(jī)制，保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸。傳感器實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，LoRa遠(yuǎn)程通信是可靠的。雖然通信距離增加后通信效率明顯有所下降，但完全可以滿足煤礦作業(yè)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需要[11]。

6 結(jié)束語(yǔ)

基于LoRa技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，充分利用了LoRa擴(kuò)頻調(diào)制帶來(lái)的遠(yuǎn)程組網(wǎng)通信能力，為煤礦作業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、保障煤礦安全提供了一種很好的技術(shù)解決方案。由于LoRa組網(wǎng)設(shè)備具有單跳通信距離遠(yuǎn)、低功耗、大范圍、低成本等優(yōu)點(diǎn)，其適用性、可靠性、安裝性和維修性都有了不同程度的提高。LoRa技術(shù)本身是一種新技術(shù)。本研究采用私有通信協(xié)議，僅發(fā)揮了LoRa遠(yuǎn)程通信能力的優(yōu)勢(shì)，還沒(méi)有充分利用LoRaWAN協(xié)議棧帶來(lái)的技術(shù)特長(zhǎng)。LoRaWAN協(xié)議棧開(kāi)發(fā)應(yīng)用相對(duì)較難，有待于進(jìn)一步研究。