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为利用 LoRaWAN 网络的远程 IoT 系统设置硬件平台

摘要

学习如何设置利用了 LoRaWAN 网络的硬件平台(LoRaWAN 网络由 The Things Network 提供)。 在本 Code Pattern 中,您将学习如何使用 LoRaWAN 网络以无线方式将多个资源受限的设备连接为一个网络,在物理或网络层为 IoT 项目收集数据,然后将该数据发布到 Watson IoT Platform。

概览

LoRaWAN 是一种专为物联网设计的无线网络协议,传输距离长(在最佳条件下可达 10 公里),而且使用它进行相互通信的设备只需极少的电池电量。较长的传输距离允许部署更大规模的项目,比如智能停车场,农业监控,天气条件跟踪,资产跟踪等。

每个 LoRa 网络都包含一个“网关”和一个或多个“节点”。这个网络采用了星形拓扑结构,其中每个节点都能直接与网关通信。可以通过每个网关/节点连接来收发数据。网关收到数据后,可以将其转换为可读格式,并发送到 IoT 平台进行进一步处理。

完成本 Code Pattern 后,您将掌握如何:

  • 将 Raspberry Pi 和其他硬件组装成 LoRaWAN 网关。
  • 确定哪些传感器最适合其 IoT 或智慧城市设置。
  • 为微控制器配置 LoRaWAN 支持。在本文中,微控制器是一个硬件,负责从已连接的传感器收集数据,并通过 LoRa 包将收集到的数据无线传输到网关。在本 Code Pattern 中,我将使用 Adafruit LoRa “feather” 作为微控制器,但您可以使用其他替代性开发板,比如 Arduino Uno 或 MakerFocus LoRa 开发板。
  • 将 LoRaWan 包从网关转发到 Watson IoT Platform。
  • 在 Watson IoT Platform(或一个 React Web 应用程序)中将数据可视化。
  • 将传感器数据留存在数据库中。
  • 将数据传入分析或预测算法中。

流程

使用 LoRaWAN 网络的环境跟踪系统的架构图

  1. LoRaWAN 末端节点通电,对来自传感器的值进行采样,并将数据发送到网关。按用户设置的间隔重复此过程。

  2. 网关收到 LoRa 包,并将其转发给 “The Things Network”(TTN)。

  3. TTN 处理 LoRa 包并确认其来自经过验证的设备。

  4. 网关从 TTN MQTT 代理收到包含 LoRa 有效负载的 JSON 对象。

  5. 网关对 LoRa 有效负载进行解码(从 base64 转换为整数/明文),并将更新后的 JSON 对象发布到 Watson IoT Platform。

  6. Watson IoT Platform 接收 JSON,更新仪表板并将传感器数据持久保存到一个 Cloudant 数据库中。

操作说明

准备好利用本 Code Pattern 了吗?有关如何开始运行和使用此应用程序的完整细节,请参阅 README 文件

本文翻译自:Setting up the hardware platform for long-range IoT systems that use LoRaWAN networking(2018-10-08)