基于LoRa的架空线路物联网感知技术研究

张清 王媛媛 王新运

【摘 要】随着我国科学技术的逐渐发展，物联网技术依互联网媒介，并通过大米那几的传感协同技术，将网络认知提升到了一个全新的高度水平，为人类智能化的发展提供了动力。尤其是基于LoRa的架空线路物联网感知技术的研究和发展，更是将物联网通信的三层网络架构模式，升级到了多级跳组网的加密过程，优化了物联网升级方案，也为新技术的推广和应用奠定了基础。本文主要研究基于LoRa的架空线路物联网感知技术的发展和应用。

【关键词】LoRa系统;架空线路物联网感知技术;发展;应用

前言

随着新技术的革新和发展，传统的输电线技术，由于线路监测以及机制等因素，集成化程度不高，而且也很难形成独立安装的模式，在很大程度上限制了无线网技术的应用和推广，再加上其结构本身具有很强的复杂性，耗电相对来说较大，需要技术人员进行维护和更新，以保障系统的正常运行和工作。但是基于LoRa的架空线路物联网感知技术，能够在很大程度上解决上述问题，提升系统稳定结构的同时，为新技术的发展以及物联网技术的应用奠定坚实可靠的基础[1]。

一、基于LoRa的架空线路物联网感知技术的基本内容

（一）网络构架分析

在物联网系统中的输电线上布置LoRa集成组建以及各类传感器，传感器能够依托物联网系统以及组建内部的各个通信设备与主机进行有效的信息对接，继而形成完善的自组织网，然后传感器将所传感到的信号和内容，传输到电网的内部，并基于云平台进行有效处理，从而形成有效的三层网组织结构。具体来讲首先是LoRa接入网：也就是系统中的监测装置，通过点对点、或者是面对面的形式，将信号接入到基站节点，并在通信协议上依照传感器的使用特点进行必要的信号剪裁和优化。其次是无线多跳组网：基站节点利用无线多跳网络实现信号的远距离传输，并在自组网以及自适应路由器的全面整合下，提升数据传输的质量。最后是现有网络设备：技术人员可以依托较为成熟的APN技术，在基站内部增加适当的终端模塊，强化基站接入电力专网的能力。同时还可以利用已经铺设好的电力传输系统，加入适当的秘密防火墙，从而实现网络的有效对接。

（二）多跳无线组网信息传输过程分析

在架空线路上通过采集有效的信息数据，技术人员可以进行多角度Qos划分，通常情况下分为以下三种类型：首先是一般的监测数据，这些数据对于时间的延迟并不敏感，而且大多体现为周期性采集的数据。其次是紧急突发事件的信息采集和传输，这些数据一般情况下需要到后台来运行，而且对于时间的要求不高。最后是应用需求数据，这些数据在采集或传输的过程中对于时间延迟方面的要求相对较高。而且为了能够更为高效和动态地感知到后台系统信号的运行情况，还需要采取不同的数据传输方式。

一旦紧急传输信号被传入到后台，发送数据的平台就不能选择下一个LoRa基站作为关键网节点，但是可以选择距离后台较近的基站作为节点，从而保障系统功率之间的平衡。除此之外，为了防止无线传输干扰，LoRa基站之间的多个网组，每一个基站节点上都可以利用传感器进行后台信息数据的传输和感知，并将一定的信号数量发送到云端后台，从而满足信号的编号需求。而且在同一个发送间隙内，每一组节点都有其特定的数据类型，尤其是在奇数时隙中，节点会被分配到特定的通信通道之内，并将信号内容发送到下一跳节点，从而保障数据传输的安全性和完整性。而当出现偶数的时隙时，技术人员就可以根据整个线路的铺设方案和铺设要点，进行必要的偶数向数据传输，满足信息传递的规律性，继而保障整个系统的安全有效。

（三）加密方案

LoRa架空数据线路在进行信号传输的过程中，需要铺设一定的安全加密线路，以保障信号及数据传输的安全性和有效性。首先是数据加密的过程，传感器经过系统进行加密，然后再经由解密系统进行解密，整个加密通道就像是一个闭塞的信号传输路径一样，一旦进入到安全模式当中，信号数据就可以畅通无阻。其次是终端认证过程。当传感器接入到网络中时，LoRa通信基站能够利用系统进行传感器双向身份的认证，一旦进入到安全加密系统当中，可以直接确认身份信息，防止数据被窃取和盗用等[2]。

二、基于LoRa架空线路装填感知装置的设计

该装置的设计内容包括距离、电流、弧垂、温度、倾斜以及气象等多个方面。一般情况下整个系统的设计基本由供电、通信、处理以及感知组成。而且在LoRa嵌入式状态感知装置的引导下，采取芯片化和模块化的装置能够在很大程度上提升结构的稳定性和完整性，从而保障信息数据传输的高效化。而且不同传感器在进行模块设计的过程中，具有不同的设计要点和设计方案。例如，将MCU核心板和传感器模块进行有效的标准化对接，可以在很大程度上为整个信号传输系统提供一个优质的信号端接口，使硬件加密系统、存储器以及处理器等装置能够在很大程度上实现预期的对接。

三、基于LoRa的架空线路物联网感知技术的应用

（一）典型的应用场景

一般情况下，重要的输电线路通常都会在多线共用走廊上进行信号或数据的传输，而且所呈现的是网络并存的两链式网络模式，其优点是塔杆之间的间距相对较近，能够在很大程度上强化信号传输的距离。但是一旦其中一条线路上的数据传感器出现失灵的情况，整个线路就会由于系统的不稳定性而产生信号中断的情况，继而影响到整个数据传输的结果。因此，在进行具体的设计流程中，技术人员需要将塔杆之间的干扰因素一起考虑在内，提升整个系统的稳定性。而在天线部分的设计中，技术人员就需要根据具体的线路设计要求，确定是设计内置天线还是外置天线，并依照相关的技术要点安装有效的防护外壳，保障其外观合理、高能有效，提升整个线路系统的先进性和有效性。

（二） 电压基站线路的应用

在系统实际应用的过程中，为了能够在一定程度上提升整个网络的鲁棒性，以正负10千伏的线路区段为主要的研究对象。技术人员可以在线路转弯的位置，设计一到两个LoRa基站。而且从直线的距离与位置上来看，各个基站之间的距离相差并不大，而且还具有很强的排列性质，能够保障信号数据传输的稳定性。除此之外，在正常的情况下，基站与基站之间可以进行多跳跃式的数据传输，而且能够直接将信号传输到内网当中。如果基站发生呢个异常的情况，前一个基站能够将后边基站中的数据提取出来，保障信息能够及时有效的传输，从而提升整个网络系统的鲁棒性[3]。

四、结束语

基于LoRa的架空线路物联网感知技术的应用，能够在很大程度上对物联网技术进行优化和升级，提升整个系统的安全性和有效性。同时，在现代科技不断更新和进步的情况下，无论是网络线路的铺设还是网络数据传输系统的优化升级，都能在很大程度上满足系统线路的建设和铺设要求，优化线路设计要领的同时，对整个线路系统的外观以及性能进行改造，提升其坚固性和安全性，继而为信号的传输以及数据的对接提供坚实有效的物质基础。

参考文献：

[1]路永玲，刘洋，胡成博，徐江涛.基于LoRa的架空线路物联网感知技术研究[J].电气应用，2019，38（07）：68-72.

[2]何佳璇，文浩.基于LoRa的架空线路物联网感知技术研究[J].中国能源技术，2019，44（26）：88-92.

[3]郝佳俊，孙叙含，刘有存.基于LoRa的架空线路物联网感知技术研究[J].智能中国发展研究，2019，18（22）：55-61.

（作者单位：淅川县电业局）