一. 氣象災害預警方案簡介

氣象災害（如暴雨、臺風、寒潮等）的特點是突然發(fā)生，破壞性強。傳統(tǒng)的監(jiān)控方式受限于通信距離短、功耗高、成本限制等問題，使得大規(guī)模實時監(jiān)控具有挑戰(zhàn)性。該方案提出了一種 和多參數(shù)氣象站的低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)預警系統(tǒng) 基于E78-433LN22S系列LoRaWAN模組。利用LoRaWAN技術進行遠距離、低功耗數(shù)據(jù)傳輸，并利用自適應數(shù)據(jù)速率（ADR）優(yōu)化網(wǎng)絡性能，構(gòu)建高可靠性的氣象災害監(jiān)測網(wǎng)絡

二. 解決方案設計依據(jù)

2.1 技術標準

LoRaWAN 協(xié)議 （基于 Semtech SX1301 網(wǎng)關架構(gòu)）。

A/C 類雙模通信 （由 E78-433LN22S 支持，文檔 2.2）。

自適應數(shù)據(jù)速率 （ADR） 算法 （文檔 2.3）。

2.2 硬件基礎

E78-433LN22S系列LoRaWAN模塊：

頻率：433MHz，支持OTAA/ABP激活，兼容ASR6601芯片（參見 2024 EBYTE產(chǎn)品手冊 ）。

多參數(shù)氣象站 ：

集成傳感器：溫度/濕度 （±0.5°C/±2%RH）、氣壓 （±1hPa）、風速/風向 （0–60m/s）、降雨量 （0–4mm/min）。

接口：RS485/I2C，用于連接E78模塊。

2.3 網(wǎng)絡架構(gòu)

星形拓撲 ：
LoRaWAN 網(wǎng)關→網(wǎng)絡服務器→應用服務器→終端節(jié)點（文檔第 5 章）。

三、系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 網(wǎng)絡拓撲

終端設備層 ：
配備 E78-433LN22S系列LoRaWAN模塊的氣象站作為 LoRaWAN A/C 類節(jié)點運行，按需收集環(huán)境數(shù)據(jù)。

網(wǎng)關層 ：
部署 E870系列LoRaWAN網(wǎng)關設備（例如，網(wǎng)關 ID： e890-915）接收節(jié)點數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡服務器。

服務器層 ：
TTN（ The Things Network ）或運行 ADR 算法的自托管LoRa網(wǎng)絡服務器，以動態(tài)調(diào)整傳輸參數(shù)。

應用層 ：
云平臺（例如阿里云物聯(lián)網(wǎng)）分析數(shù)據(jù)、觸發(fā)告警并將通知推送到管理界面。

3.2 硬件設計

1. 氣象站模塊

傳感器套件 ：

通訊接口 ：
RS485（Modbus RTU 協(xié)議）或 I2C，用于 E78 模塊集成。

2. E78-433LN22S系列LoRaWAN模塊配置

射頻參數(shù) ：

發(fā)射功率：27dBm（支持ASR6601芯片， 2024 年產(chǎn)品手冊 ）。

接收靈敏度：-148dBm。

電源 ：
太陽能供電（12V/2A電池）+低功耗模式（待機電流

四、通信協(xié)議和配置

4.1 LoRaWAN協(xié)議關鍵參數(shù)

頻段 ：CN470（470–510MHz，符合中國法規(guī)）。

激活模式 ：OTAA（ 無線激活 ）。

通過 AT 命令綁定設備 ：

AT+CAPPKEY=200000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

五、擴展協(xié)議和配置詳細信息

5.1 LoRaWAN 參數(shù)配置 （E78-433LN22S）

1. 頻率和信道規(guī)劃

CN470-510MHz頻段 ：

96 個上行鏈路信道 （470.3–489.3MHz），48 個下行鏈路信道 （500.3–509.7MHz）。

AT 命令示例 ：

AT+CH=0,470.3，DR0 // 配置通道 0 （470.3MHz， DR0： SF12/BW125kHz）

2. OTAA 激活

密鑰管理 ：

AT+DEVEUI=70B3D5499ABCD123 // 設置 DevEUIAT+APPEUI=0000000000000001 // 設置 AppEUIAT+APPKEY=2B7E151628AED2A6ABF7158809CF4F3C // 設置 AppKeyAT+JOIN=1 // 啟動 OTAA 加入

3. ADR 優(yōu)化

啟用 ADR ：

AT+ADR=1 // 啟用 ADRAT+ADRMODE=1 // 允許動態(tài)速率調(diào)整 （SF7–SF12）

5.2 網(wǎng)關配置（E890 LoRaWAN 網(wǎng)關）

頻率匹配 ：CN470-510MHz。

TTN 集成 ：

網(wǎng)關ID：e890-915服務器地址：ttn.cn-1.cloud.thethings.network端口：1700

六、性能驗證

6.1 關鍵指標

傳輸范圍 ：

6 公里（視距，DR0/SF12）。

2 公里（城市 NLOS）。

功耗 ：

A 類模式：平均電流 1.2mA，電池壽命 >5 年。

6.2 告警觸發(fā)邏輯

云規(guī)則引擎（阿里云物聯(lián)網(wǎng)）： :

if （payload.rainfall > 50） {TriggerSMS（“管理員”， “紅色警報：暴雨！

該方案詳細介紹 了LoRaWAN參數(shù)配置、硬件接口和安全機制 ，以保證 低功耗、廣覆蓋、高可靠性 的氣象災害預警網(wǎng)絡?，F(xiàn)場部署需要信號優(yōu)化和規(guī)則引擎調(diào)優(yōu)，以最大限度地提高性能和響應速度。

審核編輯 黃宇