SENSORO低功耗广域物联网解决方案

物联网传感器网络设备的低功耗解决方案据估计，物联网每年会产生100多个zettabytes(万亿千兆字节)的数据，而这个数字只会增加。

到2020年，平均家庭对这一数字的贡献数据预计将增加五倍。

创建数据不需要太多的计算能力，因为可以使用最简单的传感器集线器捕获，数字化和存储数据。

能够检测九轴运动的MEMS 传感器采用封装，每侧仅测量1或2毫米。

这些微型设备和越来越多的传感器构成了当今物联网的核心，使端点能够实时在线捕获，处理和共享数据。

由于预计更多端点可以在有限的电源下运行，从他们的环境中收获的能量，对超低功率运行的需求正在增加。

端点可以是更大传感器网络的一部分，但也可能是远程和隔离的。

一旦投入使用，它们可能会运行多年而无需维护，包括更换电池。

制造商正忙于开发新的解决方案来应对这一设计挑战，使我们能够设想可以收集和传输信息的设备需要任何外部电源。

在可穿戴设备的情况下，这可能很快就会包括仅由佩戴者的身体或其活动提供动力的设备。

Energize!为了说明如何实现这一点，请考虑块如图1所示。

在大多数应用中，功率部分可以是各种电源管理器件中的任何一种，但对于超低功耗应用，选择仅限于专门开发的解决方案，以最大限度地提高有限的可用功率，如收获能源。

图1：越来越多的集成解决方案现在主要针对主要来自收获能源的应用。

图2中的框图显示了使用ADI公司ADP5090电源管理单元的典型能量收集示例。

图2：框图基于ADI公司的ADP5090的能量收集应用。

这是一款集超大功率的超低功耗升压稳压器点跟踪(MPPT)和费用管理功能。

MPPT可配置为光电和热电能源，工作范围为16 W至200 mW。

该器件可以从低至380 mV的电源电压开始，仅从80 mV开始工作。

它还支持使用可选的原电池，可以自动切换和切换。

这款16引脚器件尺寸仅为3 mm×3 mm，体积小巧，功能强大，是许多物联网应用的理想选择。

该器件由评估和演示套件ADP5090-2-EVALZ(图3)提供支持，为开发能量收集应用提供了完美的平台。

低功耗广域网技术及其应用近年来，随着物联网的快速发展，越来越多的设备和传感器连接到互联网上。

这些设备和传感器不仅具有海量的数据可供挖掘，也可以实现智能化和自动化的控制。

为了实现这些目标，需要一种广域网技术，它可以使得这些设备和传感器可以实现低功耗、长距离的连接。

这就是低功耗广域网技术。

一、低功耗广域网技术概述低功耗广域网技术（Low Power Wide Area Network，LPWAN）是物联网通信技术中的一种重要技术。

它具有连接设备多、范围广、低功耗、低成本等特点。

LPWAN技术可以将设备和传感器连入互联网，并为其提供一种低功耗的、安全的、成本低廉的通信方式。

此外，LPWAN技术还具有较高的覆盖范围和信号穿透能力，可以在室内和室外环境中实现信号的全覆盖。

在LPWAN技术中，有几种不同的技术标准，例如LoRaWAN、Sigfox和NB-IoT等等。

LoRaWAN技术采用长距离的低功耗扩频技术，可以实现智能城市、农业、工业和智能家居等多种应用场景。

Sigfox则利用超窄带技术实现了全球性的集成电路设计，能够实现全球特定地区的通信覆盖。

NB-IoT是一种全球标准技术，其核心在于3GPP标准，可以为物联网设备和传感器提供全面的网络覆盖和更强大的安全性。

二、低功耗广域网技术应用1. 智能城市智能城市可以充分利用LPWAN技术，通过设备和传感器的连接，实现对城市环境、设施、交通和安全等方面的智能化监测和管理。

例如在城市中可以安装大量传感器来检测空气质量、噪音和城市交通流量。

这些传感器可以通过LPWAN技术来实现低功耗、长距离的无线通信，并将数据传输到数据中心。

数据中心可以进行实时监测和分析，从而实现对城市环境的调控。

2. 农业LPWAN技术在农业领域中也有广泛应用。

采用LPWAN技术，可以在大规模的农业环境中实现精准的温度、湿度、土壤湿度、光照和气体检测等监测。

这些监测可以充分利用数据来实现精准农业，优化农业生产流程，提高农业生产效率和质量。

物联网低功耗广域网络（LPWAN）技术全面详解物联网希望通过通信技术将人与物，物与物进行连接。

在智能家居、工业数据采集等局域网通信场景一般采用短距离通信技术，但对于广范围、远距离的连接则需要远距离通信技术。

LPWAN技术正式为满足物联网需求应运而生的远距离无线通信技术。

提到远距离无线通信，你可能会有疑问不是有移动蜂窝通信技术吗？的确，目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络，然而2G、3G、4G等蜂窝网络虽然覆盖距离广，但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大、成本高等劣势。

当初设计移动蜂窝通信技术主要是用于人与人的通信。

根据权威的分析报告，当前全球真正承载在移动蜂窝网络上的物与物的连接仅占连接总数的6%。

如此低的比重，主要原因在于当前移动蜂窝网络的承载能力不足以支撑物与物的连接。

想要了解蜂窝通信技术与物联网，请查看《从技术角度看移动通信技术发展与物联网》LPWAN（Low Power Wide Area Network），低功耗广域网络，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。

LPWA可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

接下来小编为你带来LPWA的两类技术详解：LoRaLoRa并不是一个陌生的技术，它目前应用最为广泛的LPWAN网络技术之一，这一协议源于SemTech公司，该公司计划将逐步授权其他源文件。

LoRa无线技术的主要特点：长距离：1 ~ 20 km节点数：万级，甚至百万级电池寿命：3~10年数据速率0.3~50kbpsLoRa作为一种无线技术，基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式供电。

较低的数据速率也延长了电池寿命和增加了网络的容量。

LoRa信号对建筑的穿透力也很强。

物联网中低功耗广域网通信技术的研究与应用随着物联网技术的发展和智能设备的普及应用，对于低功耗广域网通信技术的需求也越来越迫切。

物联网中的设备通常需要长时间运行，且无法通过电源供应来维持持续的工作。

因此，研究和应用低功耗的广域网通信技术对于物联网的可持续发展至关重要。

一、低功耗广域网通信技术的研究在物联网中，广域网通信技术要求能够实现远距离的通信，同时又要保持低功耗的特性。

以下是一些低功耗广域网通信技术的研究方向：1. LPWAN(Low Power Wide Area Network，低功耗广域网)技术LPWAN技术是一种适用于物联网的长距离、低功耗通信技术。

它可以实现覆盖广、功耗低、成本低的传输，使得物联网设备可以长时间工作而不需要频繁更换电池。

目前，LPWAN技术有多种实现方式，如LoRa、Sigfox、NB-IoT等。

2. 能量收集和管理技术在物联网中，为了实现低功耗的广域网通信，能源的供给和管理是非常重要的。

能量收集技术可以通过从环境中收集能源，例如太阳能、动能、热能等，来为物联网设备提供能源。

能量管理技术则可以有效地管理能源的使用，以延长设备的工作时间。

3. 低功耗传输协议为了降低广域网通信的功耗，设计一种高效、低功耗的传输协议是非常重要的。

传输协议可以通过优化数据压缩、包头和包尾的处理、数据帧格式等方式来实现低功耗和高效率的通信。

二、低功耗广域网通信技术的应用低功耗广域网通信技术在物联网中有广泛的应用前景，以下为几个典型的应用领域：1. 智能城市在智能城市中，低功耗广域网通信技术可以用于实现城市基础设施的监控与管理，如停车场、路灯、垃圾桶等设备的远程监测和控制。

通过远程通信，可以及时获取设备的运行状况，并对其进行优化与管理，从而提高城市的运行效率和能源利用效率。

2. 农业领域在农业领域中，低功耗广域网通信技术可以应用于农业物联网的建设。

通过远程监控和控制，农民可以及时了解农田的土壤湿度、温度等信息，从而进行科学的灌溉和施肥。

物联网传感器设计中的低功耗通信方案在物联网应用中，传感器是起着非常关键的作用，它们负责采集周围环境的数据并将其传输到云端进行处理和分析。

而在传感器设计中，低功耗通信方案是至关重要的，因为传感器通常被部署在无人区域或远离电源的地方，需要长时间稳定运行。

为了实现低功耗的通信，传感器设计中通常采用以下几种方案：1. 低功耗的通信技术：选择合适的通信技术是实现低功耗通信的关键。

目前比较常用的低功耗通信技术包括LoRaWAN、Narrowband IoT（NB-IoT）、Sigfox等。

这些技术在传输距离、穿透能力和功耗方面有所不同，传感器设计师需要根据具体应用场景选择合适的通信技术。

2. 睡眠模式设计：传感器在非工作状态下进入睡眠模式，以减少功耗的消耗。

设计睡眠模式时需要考虑到传感器的唤醒时间和频率，尽量将传感器在睡眠状态下的功耗降到最低。

3. 优化数据传输：在传感器的数据传输中，可以采用一些优化的方法来减少功耗。

比如采用数据压缩算法、数据筛选算法等，减少传输数据的大小和频率，从而降低功耗。

4. 优化硬件设计：传感器的硬件设计也是影响功耗的关键因素之一。

通过选择低功耗的芯片、降低工作电压、优化电路板设计等方式，可以有效减少传感器的功耗。

5. 外部能量管理：除了传感器本身的功耗优化，还可以通过外部能量管理来实现低功耗通信。

比如利用太阳能、振动能等可再生能源为传感器提供能量，减少对电池的依赖。

综合考虑以上方案，设计出一款低功耗的物联网传感器，可以实现长时间稳定的运行，适用于远程监测、智能农业、智能城市等多个领域。

低功耗通信方案的设计需要综合考虑通信技术、硬件设计、数据传输优化等多个方面，才能实现最佳的功耗表现。

在未来的物联网应用中，随着技术的不断进步和突破，低功耗通信方案将会得到更多的应用和发展，为智能化生活和产业创新带来更多可能性。