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基于Semtech LoRA 长距离无线技术之空间侵入警告方案

 2016-10-28

保有在自己私人空间的安全是人们基本的要求,但在现在社会多元的变化下常常可以在社会新闻中看到小偷或是其他未预期的侵入。而其中很多不幸的发生皆是在无预期下与入侵者相遇而在彼此紧张下发生悲剧,或是因为不知道对于此种现象我们提出的方案是使用PIR (Pyroelectric Infrared) sensor焦电型人体红外线传感器,其原理式侦测人体散发出的红外线波峰(约在9~10uM)。但因焦电红外线传感器的波长灵敏度范围在0.2~20um之间,因此在传感器上面还加上了一片滤镜只允许7~10um的红外光通过。另外因为感应的距离太近所以在外加上一片菲涅尔透镜(Fresnel lens)来设定要感知的范围及距离。当传感器侦测到入侵者的微弱信号后送至后端的放大器及窗型比较器做迟滞处理后,再经正反器做信号的输出。所以本方案就是以LoRa传递此一入侵信号至云端以通知当事人避免冲突及寻求帮助。 

在过去此类信息大都以有线方式连结传感器,然后将收集到的把数据或是警告以PSTN、Wifi或GSM等方式传送出去。而现今物联网的兴起可以让我们开始把周遭的一些物品透过网络互相沟通,这个趋势可以让人们以更简单更可靠的方式来连接网络。但是对于如何延展搜集器到传感器的这一段路一直是困扰着IOT设计者。而Semtech LoRa长距离无线产品就是符合这一需求,Semtech长距离的无线传输技术的优点是在极低耗电下可以提供高达-148dB的灵敏度让应用可以使用在长距传输及高穿透性的传输。此点可以确保监测私人领域是否被侵犯的讯息可以确实传输到数据收集器再经网络上传至云端供监控。

 

雲端 (Exosite) 資料收集圖: 未偵測到被入侵

偵測到有人員入侵

【展示板照片】

展示板照片(正面) 展示板照片(反面)

【方案方块图】

方案方块图

【系统功能】

① 传感器端 : 以单芯片接收由HC-SR501PIR sensor送来的触发信号后经UART送至LoRa模块发送至空中。
② 数据接收端 : 由LoRa模块接收到数据后经UART让单芯片读到有效数值后以SPI接口经W5100送至Internet。
③ 网络端 : 把由单芯片送来的API、Sensor ID、Device ID及Co Data送至云端服务纪录数据。
④ 客户端 : 用户以计算机或是手机随时可以上网检查数据。

【方案特性】

① 超长距离,低成本 : 因其Sensitivity 可达-148dB,此点可以让传感器部件的范围大幅增加。此点可减少repeater 用量节省成本。
② 延长使用时间 : 由于待机电流低至2.5uA, 此低耗电特性比起GPRS来可以大大的减少耗电。所以可减小电池体积而增加其传感器待机时间。