工业4.0的概念是这些年最热门的话题之一，其中工业控制结合物联网技术，将是工业4.0能否成功的关键。LoRa远距离无线传输技术将可解决工业控制联网的难题，本文将为您介绍LoRa技术在工业控制与电力应用的新发展。
易于建设和部署的低功耗广域物联技术
通过网络来协助工业控制与电力（如智能电表、智能电网等）相关应用，已经是明确的发展方向，但是，该采用哪一种网络通信技术呢？由于工厂、电厂的厂区范围通常极为广阔，有时设备还需要跨越不同的建筑物来进行互联，因此需要覆盖范围广、联机数量多的网络技术。专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网），正是工业控制与电力应用的理想选择，LoRa则是其中的典型代表，也是最有发展前景的低功耗广域网通信技术。
Semtech公司于2013年向业界发布了一种新型的基于1GHz以下的超长距低功耗数据传输技术（Long Range，简称LoRa）的芯片。其接收灵敏度达到了惊人的-148dbm，与业界其他先进水平的sub-GHz芯片相比，最高的接收灵敏度提高了20db以上，这确保了网络连接可靠性。
2015年3月LoRa联盟宣布成立，这是一个开放的、非盈利性组织，其目的在于将LoRa推向全球，实现LoRa技术的商用。LoRa的产业链中（包括终端硬件厂商、芯片厂商、模块网关厂商、软件厂商、系统集成商、网络运营商）的每一环均有大量的企业，构成了LoRa的完整生态系统，促使了LoRa的快速发展与生态繁盛。
LoRa主要在全球免费频段运行（即非授权频段），包括433、868、915 MHz等。LoRa网络主要由终端（内置LoRa模块）、网关（或称基站）、服务器和云四部分组成，应用数据可双向传输。
LoRa网络高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里（与环境有关）。其接收电流仅10mA，超低睡眠电流，这大大延长了电池的使用寿命。基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理，系统容量大。如果把网关安装在现有移动通信基站的位置，发射功率20dBm（100mW），那么在建筑密集的那么在建筑密集的城市环境中也可以覆盖2公里左右，而在密度较低的郊区，覆盖范围可达10公里，这种连接距离相当适合大厂区的工业控制与电力应用。
由村田公司推出的ABZ型LoRa模块，是一种新型、紧凑、低成本、低功耗的广域网（LPWAN）无线模块，支持LoRaWAN远程无线协议。这款新的独立模块尺寸仅为12.5 x 11.6 x 1.76 mm，采用金属屏蔽封装，内置Semtech SX1276超长距离扩频无线收发器和STMicro公司的STM32L0系列ARM Cortex-M0+ 32位微控制器（MCU）。具有强大的低漂移热特性的集成TCXO，为射频收发器提供了精确的时钟源。
村田的ABZ型LoRa模块可以通过UART、SPI或I2C外设接口与模块进行通信，具备ADC和多达18个GPIO为连接传感器、开关和状态LED提供了灵活性，该模块可由2.2至3.6 VDC电源供电。村田CMWX1ZZABZ模块在世界大多数地理区域的工业、科学和医疗（ISM）的868和915 MHz频谱范围内，都有经过预先认证的无线电监管批准。
村田CMWX1ZZABZ模块的正常输出功率为+14 dBm，但可以选择PA升压功能，将远端应用或者在室内信号位置不佳的情况下，将射频输出增加到+20dBm。该MCU内置192 kB闪存和20 kB RAM，并具有足够的内存来嵌入客户应用程序，并托管其他调制堆栈。此外，还可以将可选的STSAFE安全组件并入MCU中，以增强网络安全功能。该模块的典型应用除了工业控制与电力应用之外，还包括智能测量、可穿戴设备、跟踪、M2M和物联网（IoT）边缘节点，可适应各种温度范围，模块可于-40至+85℃之间工作。
采用村田的ABZ型LoRa模块可以加快LoRa网络系统的开发速度，让开发厂商把精力集中在与自身专业相关的核心竞争力上，加快产品的上市时间，值得开发工业控制与电力应用的厂商采用。
文章来源：艾睿电子