隨著低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被越來(lái)越多的人認(rèn)知、解讀、參與，加之運(yùn)營(yíng)商、芯片廠商向行業(yè)的不停宣傳、滲透，這對(duì)于低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用推廣有很大的幫助，但是從理論到技術(shù)可行，從芯片到產(chǎn)品，從產(chǎn)品到應(yīng)用實(shí)施都有一個(gè)過(guò)程，本節(jié)通過(guò)低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不同場(chǎng)景下的應(yīng)用和方案設(shè)計(jì)思路，希望給出當(dāng)前狀態(tài)下低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟度，應(yīng)用場(chǎng)景選擇以及低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的重要性上有一個(gè)實(shí)踐性的判斷。

　　低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)案例分享

　　低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)行業(yè)吸引力體現(xiàn)在：接入數(shù)量多、超低功耗、覆蓋面廣、穿透力強(qiáng)。

　　案例1：外線電纜防盜檢測(cè)

　　（1）需求

　　·需要檢測(cè)電纜震動(dòng)情況，防止路面施工的時(shí)候電纜被挖斷；

　　·需要檢測(cè)外線電纜偷盜行為；

　　·需要檢測(cè)電纜溝積水，防止由于積水引起電力事故。

　　（2）技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　·每個(gè)電纜溝放入溫度傳感器、水浸傳感器、震動(dòng)傳感器。

　　·利用LoRa節(jié)點(diǎn)采集這3類傳感器，采用雙向通信與LoRa網(wǎng)關(guān)通信。

　　·電池供電，3年供電目標(biāo)。

　　·天線外露設(shè)計(jì)，傳輸距離在1.5km～2km。

　　（3）技術(shù)要點(diǎn)

　　數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)要求雙向通信，要求可個(gè)性化配置傳感數(shù)據(jù)采集方式。

　　案例2：無(wú)人區(qū)電力故障指示器

　　（1）需求

　　無(wú)人區(qū)，或者巡查人員無(wú)法到達(dá)的地區(qū)電力輸電、配電網(wǎng)故障指示器遠(yuǎn)程檢測(cè)。

　　（2）技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　電力故障指示器是在電力輸電和配電中使用較多的設(shè)備，但是通常依賴電力光纜或特殊通信信道傳輸，但是在無(wú)人區(qū)目前多種通信方式均達(dá)不到要求。

　　可采用NB-IoT作為通信承載協(xié)議，可以將覆蓋面增大，同時(shí)通過(guò)星型組網(wǎng)方式數(shù)據(jù)可以直接與電網(wǎng)控制中心連接，部署及通信協(xié)議開(kāi)發(fā)都相對(duì)簡(jiǎn)單。

　　（3）技術(shù)要點(diǎn)

　　NBIoT。

　　案例3：防洪檢測(cè)

　　（1）需求

　　城市降雨量檢測(cè)、防洪監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水位檢測(cè)。

　　（2）技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　利用水位檢測(cè)設(shè)備及LoRa節(jié)點(diǎn)以及智能化數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)通信，實(shí)現(xiàn)雙向可配置的功能，在非汛期采用低頻率檢測(cè)傳輸，在汛期采用可配置高頻傳輸。

　　（3）技術(shù)要點(diǎn)

　　數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的雙向通信能力，可配置能力。

　　案例4：官網(wǎng)漏水檢測(cè)

　　（1）需求

　　在管網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行漏水檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)及時(shí)上傳。

　　（2）技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　在管網(wǎng)重要節(jié)點(diǎn)安裝漏水檢測(cè)設(shè)備并于LoRa節(jié)點(diǎn)整合，通過(guò)外露天線實(shí)現(xiàn)低頻率數(shù)據(jù)傳輸，這樣有助于設(shè)備電池使用時(shí)間，并增強(qiáng)傳輸距離。

　　（3）技術(shù)要點(diǎn)

　　LoRa節(jié)點(diǎn)以及外露天線的設(shè)計(jì)。

　　案例5：智能遠(yuǎn)傳水表抄表

　　（1）需求

　　智能遠(yuǎn)傳水表的遠(yuǎn)程抄表。

　　（2）技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　水表結(jié)合NBIot模塊及時(shí)采集用水量，并上傳云端，NBIot的傳輸距離以及運(yùn)營(yíng)商的支持，有助于智能水表在一個(gè)城市快速鋪開(kāi)和應(yīng)用。

　　（3）技術(shù)要點(diǎn)

　　NBIot與水表的結(jié)合。

　　案例6：低功耗定位技術(shù)（共享單車）

　　在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，常用的測(cè)量節(jié)點(diǎn)距離的方法主要有TOA（Time Of Arrival）算法、TDOA（Time Difference Of Arrival）算法，到達(dá)時(shí)間差、超聲波、RSSI（Received Signalstrength Indicator）算法和TOF（Time Of Light）算法等。

　　（1）TDOA定位

　　LoRa定位可由LoRaWAN網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)，它能夠共享準(zhǔn)確的公共時(shí)間基準(zhǔn)，為接收的每個(gè)LoRa數(shù)據(jù)分組添加高分辨率時(shí)間戳。每個(gè)基站都會(huì)報(bào)告到達(dá)時(shí)間和支持的元數(shù)據(jù)，讓位置解算器根據(jù)TDOA算法來(lái)確定終端節(jié)點(diǎn)位置。

　　TDOA定位是一種利用時(shí)間差進(jìn)行定位的方法。通過(guò)測(cè)量信號(hào)到達(dá)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間，可以確定信號(hào)源的距離。利用信號(hào)源到各個(gè)監(jiān)測(cè)站的距離（以監(jiān)測(cè)站為中心，距離為半徑作圓），就能確定信號(hào)的位置。但是絕對(duì)時(shí)間一般比較難測(cè)量，通過(guò)比較信號(hào)到達(dá)各個(gè)監(jiān)測(cè)站的時(shí)間差，就能作出以監(jiān)測(cè)站為焦點(diǎn)、距離差為長(zhǎng)軸的雙曲線，雙曲線的交點(diǎn)就是信號(hào)的位置。

　　TDOA算法是對(duì)TOA算法的改進(jìn)，它不是直接利用信號(hào)到達(dá)時(shí)間，而是用多個(gè)基站接收到信號(hào)的時(shí)間差來(lái)確定移動(dòng)臺(tái)位置，與TOA算法相比，它不需要加入專門(mén)的時(shí)間戳，定位精度也有所提高。

　　（2）RSSI定位

　　目前Semtech SX1278系列Lora擴(kuò)頻芯片具有設(shè)置發(fā)送功率的功能，即可采用信號(hào)強(qiáng)度方法進(jìn)行定位。原理如下：

　　P=Po+10n lg（d/do）

　　其中，P為參考點(diǎn)A接收到被測(cè)量點(diǎn)T信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度（已知）；Po為參考點(diǎn)A接收到從相距d6發(fā)送的信號(hào)強(qiáng)度（已知）；d為參考點(diǎn)A與被測(cè)量點(diǎn)T之間的距離（未知）；do為參考點(diǎn)A和參考點(diǎn)B之間的距離（已知）；n為環(huán)境因子（未知）。

　　為了更好地適應(yīng)不同環(huán)境，對(duì)參考參數(shù)Po、do和n進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，其中：Po位參考點(diǎn)B以與被測(cè)量點(diǎn)T相同功率發(fā)送信號(hào)，在參考點(diǎn)A接收到的信號(hào)強(qiáng)度（已知）；do為參考點(diǎn)A和參考點(diǎn)B之間的距離（已知）；n為利用式子分別測(cè)量參考點(diǎn)A、B、C之間的信號(hào)強(qiáng)度Pab、Pac、Pbc，計(jì)算環(huán)境因子n1、n2、n3，然后對(duì)3個(gè)環(huán)境因子取平均值得到n。

　　（3）NB-IoT定位

　　NB-IoT R14將在2017年9月份前完成標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，NB-IoT定位精度希望達(dá)到50m以下。不過(guò)，由于城市環(huán)境的復(fù)雜度，NB-IoT定位精度會(huì)大大衰減，而且即使按計(jì)劃目標(biāo)達(dá)到了50m以下的定位精度，NB-IoT也無(wú)法對(duì)共享單車進(jìn)行定位。在50m的視距范圍內(nèi)，可能就有多輛單車，用戶無(wú)法判斷哪一輛是其預(yù)定的車輛，平臺(tái)也無(wú)法精確對(duì)每一輛進(jìn)行管理。因此，必須借助GPS、北斗等厘米級(jí)的定位工具感知位置信息，NB-IoT進(jìn)行輔助定位并承擔(dān)傳輸位置信息功能。而借助GPS、北斗之后，車鎖的功耗會(huì)大大增加，電池供電壽命將大打折扣。