基于E78-433LN22S系列LoRaWAN和多參數氣象站的氣象災害預警方案

一. 氣象災害預警方案簡介

氣象災害（如暴雨、臺風、寒潮等）的特點是突然發生，破壞性強。傳統的監控方式受限于通信距離短、功耗高、成本限制等問題，使得大規模實時監控具有挑戰性。該方案提出了一種 和多參數氣象站的低功耗廣域物聯網預警系統 基于 E78-433LN22S系列LoRaWAN模組。利用LoRaWAN技術進行遠距離、低功耗數據傳輸，并利用自適應數據速率（ADR）優化網絡性能，構建高可靠性的氣象災害監測網絡

二. 解決方案設計依據

2.1 技術標準

LoRaWAN 協議 （基于 Semtech SX1301 網關架構）。

A/C 類雙模通信 （由 E78-433LN22S 支持，文檔 2.2）。

自適應數據速率（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產品手冊）。

多參數氣象站 ：

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 網絡架構

星形拓撲 ： LoRaWAN 網關→網絡服務器→應用服務器→終端節點（文檔第 5 章）。

三、系統架構

3.1 網絡拓撲

終端設備層 ：配備 E78-433LN22S系列LoRaWAN模塊的氣象站作為 LoRaWAN A/C 類節點運行，按需收集環境數據。

網關層 ：部署 E870系列LoRaWAN網關設備（例如，網關 ID： e890-915）接收節點數據并將其轉發到網絡服務器。

服務器層 ： TTN（ The Things Network ）或運行 ADR 算法的自托管LoRa網絡服務器，以動態調整傳輸參數。

應用層 ：云平臺（例如阿里云物聯網）分析數據、觸發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 ：

傳感器

范圍

準確性

溫度/濕度

-40°C–85°C / 0–100%相對濕度

±0.5°C / ±2%相對濕度

氣壓

300–1100hPa

±1hPa

風速

0–60米/秒

±0.3米/秒

雨量

0–4 毫米/分鐘

±5%

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

2. E78-433LN22S系列LoRaWAN模塊配置

射頻參數 ：

發射功率：27dBm（支持ASR6601芯片， 2024 年產品手冊）。

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<A類為10μA）。

四、通信協議和配置

4.1 LoRaWAN協議關鍵參數

頻段：CN470（470–510MHz，符合中國法規）。

激活模式 ：OTAA（無線激活）。

通過 AT 命令綁定設備 ：

AT+CAPPKEY=200000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

五、擴展協議和配置詳細信息

5.1 LoRaWAN 參數配置（E78-433LN22S）

1. 頻率和信道規劃

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 優化

啟用 ADR ：

AT+ADR=1 // 啟用 ADRAT+ADRMODE=1 // 允許動態速率調整（SF7–SF12）

5.2 網關配置（E890 LoRaWAN 網關）

頻率匹配 ：CN470-510MHz。

TTN 集成 ：

網關ID：e890-915服務器地址：ttn.cn-1.cloud.thethings.network端口：1700