智能家居作为人类社会追求理想家居生活的终极愿景,近年来始终保持着高速发展的态势。然而,由于Wi-Fi、蓝牙与Thread等无线通信技术在稳定性、覆盖范围、能耗效率及成本效益等方面存在的局限性,尤其是覆盖范围受限的问题,制约了智能家居市场的全面发展。
LoRa作为一种采用扩频调制方案的无线通信技术,能确保在低功耗的前提下显著提升设备间的通信距离,是智能家居系统中无线通信组网技术的一种有效补充,可完美解决当前智能家居市场所面临的发展瓶颈,轻松覆盖数公里范围内的家居设备。
LoRa技术,智能家居的又一位“推进者”
LoRaWAN是在LoRa通讯技术基础上发展起来的组网标准,是一个开放式的标准,为各种设备提供了统一的通信接口和互操作性,使得LoRaWAN技术可以轻松实现多设备之间的互联互通。在智能家居系统中,LoRaWAN的网络架构可分为LoRaWAN终端、LoRaWAN网关、服务器与APP终端四部分。
LoRaWAN智能家居系统拓扑
· LoRaWAN终端/节点指的是内置LoRaWAN模块的设备,主要负责采集数据传输至LoRaWAN网关,或负责执行来自LoRaWAN网关的操作指令;
· LoRaWAN网关负责收集汇总来自各个LoRaWAN终端的数据信息,并通过协议转换将数据信息上传至服务器之中;
· 服务器负责接收来自LoRaWAN网关汇总的数据信息,并对其进行分析处理,而后得出数据结果,并同步显示在APP终端上;
· APP终端可以根据服务器所同步的数据结果,保持对LoRaWAN终端设备的状态监测,并可根据状态信息对LoRaWAN终端传输调整指令。
基于LoRa技术的智能家居系统
在智能家居照明系统中,用户可根据LoRaWAN终端(光照度传感器)采集到的数据信息,用APP终端对另一LoRaWAN终端(照明灯具)下达开灯、调光或调色温等调整指令。此外,LoRa技术还支持定时开关设置,用户可以根据需要,设定照明灯具的开启和关闭时间,实现自动化控制。
在智能家居家电控制系统中,用户可根据自身使用习惯,设定家电的工作状态,如LoRaWAN终端(温度传感器)感受到室内温度偏低时,系统能够自动调整另一LoRaWAN终端(空调)的温度。此外,LoRa技术还可支持LoRaWAN终端之间的联动控制,如动LoRaWAN终端(窗帘)打开时,同步打开另一个LoRa终端(灯具)。
在智能家居所处的社区管理系统中,社区管理者可以根据LoRaWAN终端(光、水、电、空气、噪声等传感器)采集到的数据信息,用APP终端对另一LoRaWAN终端(照明器件、绿植灌溉器件与报警装置等街区公共设施)下达控制指令。
例如,当LoRaWAN终端(烟雾传感器)侦测到烟雾异常时,会立即将数据上行传输至LoRaWAN网关,并及时同步至服务器与APP终端,而后LoRaWAN网关会立即下行传输报警指令至附近的LoRaWAN终端(街区报警装置)。
此外,LoRa智能家居系统无需布线,安装简单便捷,尤其适合后装智能家居场景。这一特点使得用户可以在不破坏原有装修的情况下轻松升级智能家居系统,降低了安装成本和时间。同时,LoRa系统的维护也相对简单,用户可以通过手机APP等远程监控和管理设备,及时发现并解决问题。
LoRa技术,在智能家居中潜力无限!
值得一提的是,LoRa技术具有较强的抗干扰能力。其使用CSS扩频调制方案来扩展信号的频谱,使得LoRa信号能够在较宽的频率范围内传输数据,即使面临噪声和干扰,也能保持较高的传输速率和通信质量。
此外,LoRa技术还具有高容量和多分支结构等优势,能轻松地实现大量的设备同时连接。这一特点不仅提高了系统的灵活性,还降低了系统的复杂度。
以华普微为例,其作为无线通信领域的系统级芯片原厂,旗下LoRaWAN模组RFM6601、LoRa SPI模组RFM68LC与LoRa SPI模组RFM90C就可满足构建稳定可靠的LoRa无线家居组网方案的需求。
RFM6601是一款基于ASR6601 SoC芯片开发的低功耗LoRa模块,具有低功耗,高灵敏度,远距离通信,高性价比等优点,同时能够提供丰富的外设功能,包括多个通用GPIO,32.768 KHz外部晶体振荡器,信道侦听,高精度RSSI,以及12位高速ADC及DAC等。
RFM68LC 是一款基于LLCC68收发器芯片开发的超低功耗、高性能、适用于各种150MHz至960MHz长距离无线应用的LoRa收发模块。RFM68LC的高度集成化,可以简化系统设计中所需的外围器件,高达+22dBm的发射功率以及-129dBm的接收灵敏度可以极大地优化无线应用的链路性能。
RFM68LC 在-129dBm 接收灵敏度的工作条件下,电流损耗仅为8.8mA,如果工作在超低功耗接收模式下,还可以进一步降低电流损耗。RFM68LC 还支持 Duty-Cycle 运行模式,信道侦听,高精度 RSSI,上电复位等功能,且在市场上极具性价比,可让客户的应用设计更加灵活,更容易实现产品的差异化。
RFM90C是一款基于SX1262收发器芯片开发的超低功耗、高性能LoRa收发模块,适用于150MHz至960MHz的多种无线应用场景。RFM90C的高集成度,简化了系统设计中所需的外围物料,高达-137dBm的接收灵敏度优化了应用的链路性能。
RFM90C还支持 Duty-Cycle 运行模式、信道侦听、高精度 RSSI、上电复位、静噪输出等功能,使得应用设计更加灵活,可以实现产品差异化设计。RFM90C工作于1.8V 至 3.7V。当达到-137dBm接收灵敏度时仅消耗 8.8mA 电流,超低功耗接收模式可以进一步降低芯片的接收功耗。
我们相信,随着物联网技术的不断发展和普及,LoRaWAN在智能家居中的应用将会不断增长。LoRa技术在未来将会继续推动智能家居系统的创新和发展,为用户提供更加智能、便捷、舒适的家居生活体验。
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审核编辑 黄宇
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